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

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

Ụ

Ụ

M C L C

Ẽ

Ụ DANH M C HÌNH V

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

Ụ

Ả

Ể

DANH M C B NG BI U

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

Ữ Ế

Ậ

Ắ

THU T NG  VI T T T

Advanced Ari Inter face AAI

ệ ố Adaptive Antena System AAS

ự ậ Acknowledge character H  th ng anten thích  nghi Ký t xác nh n ACK

ừ ASN.1 Abstract Syntax Notation

ụ ố Best Effort Service ệ Ký hi u cú pháp tr u  ngượ t ị D ch v  t ấ t nh t BE

ố ạ Base Station BS

ơ ạ Tr m g c (tr m c   s )ở ả B n tin CMAC CMAC

ế ố ị Cipher­based Message  Authentication Code Connection Identifier K t n i đ nh danh CID

CP

ườ ố Down link Đ ng xu ng DL

DL FUSC

ertPS

ạ Extended Real Time Polling  Service Fast Base Station Switching FBSS

Frequency division duplex FDD

ị Sóng mang con s  ử ụ d ng hoàn toàn ở ụ ờ ị d ch v  th i gian m   r ngộ ạ ể chuy n m ch tr m  ố g c nhanh Ghép song cong theo  t n sầ ố ồ Lu ng danh đ nh Flow Identifier FID

ề Generic MAC Heade Tiêu đ  MAC chung GMH

ầ ặ ự ộ đ ng HARQ

Hybird Automatic Repeat  reQuest Hard Handoff Yêu c u l p t lai ghép handoff c ngứ HHO

ầ ử Imformation Element Ph n t thông tin IE

ế Inverse fast Fourier transform IFFT

cượ

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ề ậ Media Access Control ổ Bi n đ i fuorier  nhanh ng ể Đi khi m truy nh p MAC

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ầ ớ MAC CPS MAC common part sublayer L p con ph n chung

ị ụ MBS Multicast Broadcast Service

MDHO Macro Diversity Handover

ề ầ MIMO Multiple Input Multiple Output Nhi u đ u vao nhi u

NACK Negative Acknowledgment D ch v  multicas và  broadcast ậ   ể Chuy n giao phân t p vĩ mô ề đ u raầ Báo nh  t ậ ừ ố  ch i

nrtPS Non  Real Time Polling Service d ch v  không theo

ờ

OFDMA

Orthogonal Frequency Division  Multiplexing Access

ậ ị ụ ự th i gian th c ậ Đa truy nh p phân  ầ ố ự chiatheo t n s  tr c  giao ớ L p v t lý Physical PHY

PHSI

i tr ng

ụ QoS payload header suppression  index Quality of service ỉ ố ể ch  s  bi u diên tiêu  ề ả ọ d  t ấ ượ Ch t l ng dich v

ạ ặ RS Relay Station Tr m l p

RTG receive/transmit transition gap

ị SFID Service Flow Identifier

ự ổ ứ ạ SON Self­Organizing Network ờ ả Kho ng th i gian quá  ộ đ  thu phát ụ ồ ị D ch v  lu ng đ nh  danh. T  t ch c m ng

ị TLV Type, Length and Value ạ Đ nh d ng TLV

TTG transmit/receive transistion gap Kho ng th i gian quá

ự UGS Unsolicited Grant Scheme

UL Up link ả ờ ộ d  phát thu ụ ị D ch v  cho phép t nguy nệ ườ Đ ng lên

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ạ VoIP Voice over IP Tho i qua giao thúc IP

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

Ầ

ượ ự ẩ

L I NÓI Đ U ạ

ế ớ ề ơ WiMAX đã đ c d ng t i. Chu n WiMAX Mobile

Ờ i nhi u n i trên th  gi

ượ ậ ừ ữ ỉ ướ ấ ướ ả ấ 802.16e đ c ch p thu n t ậ  gi a th p k  tr c, tr ệ ầ   c c  LTE, và xu t hi n l n

ế ớ ạ ọ ỹ ầ đ u tiên trên th  gi i t i M . IEEE 802.16m hay còn có tên g i WirelessMAN­

ượ ể ế ế ể ẩ ặ Advanced ho c WiMax­2, đ ẩ   c phát tri n đ  k  ti p chu n 802.16e, là chu n

ượ ể ầ WiMAX   Mobile   đ u   tiên.   802.16m   đ c   phát   tri n   trong   4   năm.   Năm   ngoái,

ượ ậ 802.16m đã đ c ITU (International Telecommunication Union) công nh n là công

ặ ả ỹ ậ ủ ệ ượ ự ngh  4G th c s . ự ự   Đ c t k  thu t c a WiMAX 2  đ c xây d ng trên IEEE

ế ừ ướ ằ ệ 802.16m và k  th a công ngh  WiMAX (IEEE 802.16e) tr c đó b ng cách thêm

ả ả ả ớ ươ ượ ể ả ẫ các tính năng m i mà v n đ m b o kh  năng t ng thích ng ệ   c. Đi m c i thi n

ố ộ ố ộ ế ệ ầ ớ ổ ậ ủ n i b t c a WiMAX 2 so v i WiMAX th  h  đ u tiên là t c đ  ­ t c đ  WiMAX

ủ ế ế ể ọ ượ ố 2 lên đ n 300Mbps. Tr ng tâm c a WiMAX 2 là làm th  nào đ  có đ c t c đ ộ

ữ ệ ứ ề ằ ấ ả ơ truy n d  li u cao h n nh m đáp  ng cho t t c  các khách hàng v i s  l ớ ố ượ   ng

ườ ử ụ ộ ng i s  d ng ngày m t tăng cao.

ể ể ề ệ ể ấ Đ   tìm   hi u   v   công   ngh   WiMAX   2   (IEEE   802.16m),   đ   th y  đ ượ   c

ữ ể ế ề ặ ả ớ ọ nh ng   đ c   đi m   c i   ti n   so   v i   802.16e   em   đã   ch n   đ   tài   “TÌM   HI Ể Ể    V

ồ ồ ươ WiMAX 2 (IEEE 802.16m)”. Đ  án bao g m ba ch ng:

ươ

Ổ

Ề

Ch

ng 1: T NG QUAN V  WiMAX

ớ ệ ổ ề gi i thi u t ng quan v  WiMAX,

ử ụ ế ớ ề mô hình truy n thông WiMAX và các băng thông WiMAX s  d n trên th  gi i và

ư ụ ở ệ băng thông s  d ng Vi t Nam.

ươ

Ề

Ể

ấ ặ

Ộ   cung c p các đ c tính k

Ch

ng 2:

TÌM HI U V  WiMAX DI Đ NG

ỹ

ậ ử ụ ậ ủ ộ ộ ỹ thu t c a WiMAX di đ ng, k  thu t s  d ng trong WiMAX di đ ng.

ươ

Ổ

Ữ

Ặ

Ề

Ể

Ch

Ả   ng   3:   T NG   QUAN   V   WiMAX   2   VÀ   NH NG   Đ C   ĐI M   C I

ề ơ ả ữ ữ ể ặ ấ ấ ế   ề TI NẾ  cung c p nh ng v n đ  c  b n v  WiMAX 2 và nh ng đ c đi m cái ti n

ứ ủ ể ầ ớ ườ ử ụ ủ c a nó so v i 802.16e đ  đáp  ng nhu c u ngày càng tăng c a ng i s  d ng.

ả ơ ự ỡ ậ ủ Em xin chân thành c m  n s  giúp đ  t n tình c a Th.S Lê Tùng Hoa và

ệ ử ễ ệ ư ệ ầ ọ các th y cô trong khoa đi n t ễ    vi n thông h c vi n Công Ngh  B u Chính vi n

ể ồ Thông đ  hoàn thành đ  án này.

ộ

5

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ự ệ Hà N i, tháng 12 năm 2012 Sinh viên th c hi n

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ườ ễ Nguy n Cao C ng

ƯƠ

Ổ

Ề

CH

NG 1: T NG QUAN V  WiMAX

ớ

ệ ề

1.1. Gi

i thi u v  WiMAX

ế ắ ủ (Worldwide Interoperability for Microwave Access­ Wimax tên vi t c a t t

ả ươ ậ ầ Kh  năng t ớ ng tác toàn c u v i truy nh p vi ba) ệ ự , là công ngh  d a trên c  s ơ ở

ẩ ẩ ậ ỹ ổ ứ tiêu chu n k  thu t IEEE 802.16­2004. Tiêu chu n này do hai t ch c qu c t ố ế

ễ ẩ ổ ư đ a ra: T  công tác 802.16 trong ban tiêu chu n IEEE 802, và Di n đàn WiMAX.

ổ ứ ợ ả ấ ậ ồ ế ị T  ch c phi l i nhu n WiMAX bao g m các công ty s n xu t thi t b  và

ế ớ ệ ề ầ ỗ ự ậ linh ki n truy n thông hàng đ u th  gi ẩ i đang n  l c thúc đ y và xác nh n tính

ạ ộ ả ươ ủ ế ị ươ t ng thích và kh  năng ho t đ ng t ng tác c a thi ậ t b  truy c p không dây

ộ ể ẩ ộ ố ỹ ậ băng thông r ng tuân theo chu n k  thu t IEEE 802.16 và tăng t c đ  tri n khai

ầ ẩ ậ ộ truy   c p   không   dây   băng   thông   r ng   trên   toàn   c u.   Do   đó   các   chu n   802.16

ườ ượ ế ế ớ th ng đ c bi t đ n v i cái tên WiMAX.

ầ ẩ ượ ố Chu n IEEE 802.16 đ u tiên đ c hoàn thành năm 2001 và công b  vào

ự ự ế ạ ạ ộ ớ ậ   ộ năm 2002 th c s  đã đem đ n m t cu c cách m ng m i cho m ng truy c p

ụ ư ế ể ể ấ ị ợ không dây. N u nh  Wireless LAN đu c phát tri n đ  cung c p d ch v  truy

ạ ủ ậ ạ ậ   nh p Internet cho m ng LAN không dây, nâng cao tính linh ho t c a truy nh p

ữ ư ữ ẹ ạ ậ ớ   Internet cho nh ng vùng t p trung đông dân c  trong nh ng ph m vi h p thì v i

ụ ở ấ ả ị ả WiMAX ngoài kh  năng cung c p d ch v ị  vùng đô th  nó còn gi i quy t đ ế ượ   c

ữ ụ ữ ề ệ ấ ấ ị nh ng v n đ  khó khăn trong vi c cung c p d ch v  Internet cho nh ng vùng

ư ở ử ụ ữ ệ ả ồ th a dân, nh ng kho ng cách xa mà công ngh  xDSL s  d ng dây đ ng không

ể ạ ớ th  đ t t i.

ế ế ừ ị ể ụ ấ ộ ự WiMAX cũng là m t s  phát tri n k  ti p t d ch v  cung c p băng thông

ế ố ử ụ ữ ẩ ấ ạ gi a LAN nâng c p lên m ng WAN. WiMAX s  d ng chu n k t n i 802.16 có

ổ ộ ơ ề ố ủ ề ể ạ ẩ ặ ộ ớ ế ố   nhi u đ c đi m n i tr i h n v  t c đ , ph m vi ph  sóng so v i chu n k t n i

6

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ể ủ ư ệ ẩ ỉ ố không dây hi n nay là 802.11. Không gi ng nh  chu n 802.11 ch  có th  ph  sóng

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ự ủ ể ộ ỏ ộ ộ ớ trong m t khu v c nh , WiMAX có th  ph  sóng m t vùng r ng t ớ   i 50 km v i

ế ấ ậ ộ ộ ố t c đ  lên đ n 70Mbps. WiMAX cung c p truy nh p băng r ng không dây c ố

ươ ể ể ể ặ ị đ nh theo hai ph ể   ng pháp đi m ­ đi m (Point to Point ) ho c đi m ­ đa đi m

(Point to multipoint).

ộ ệ ố ồ ầ : M t h  th ng WiMax g m hai ph n

2.

ư ạ ạ ạ ố ộ ớ   ­Tr m phát: gi ng nh  các tr m BTS trong m ng thông tin di đ ng v i

ể ủ ấ ớ ớ ộ ộ ớ công su t l n có th  ph  sóng t i m t vùng r ng t i 8000km

ỏ ư ể ẻ ạ ắ ạ ặ   ­Tr m thu: Có th  là các anten nh  nh  các th  (Card) m ng c m vào ho c

ế ậ ẵ ượ đ c thi ẫ   t l p s n trên Mainboard bên trong các máy tính, theo cách mà WiFi v n

dùng.

ạ ượ ế ố ớ ạ Các tr m phát BTS đ c k t n i t i m ng Internet thông qua các đ ườ   ng

ề ố ể ượ ặ ộ ố ớ ộ truy n t c đ  cao dành riêng ho c có th  đ c n i t ư ộ   i m t BTS khác nh  m t

ể ạ ằ ườ ề ẳ tr m trung chuy n b ng đ ậ   ng truy n th ng LOS (Line of Sigh) và chính vì v y

ể ủ ớ ữ ấ WiMAX có th  ph  sóng t i nh ng vùng r t xa.

ể ổ ớ Các anten thu/phát có th  trao đ i thông tin v i nhau qua các tia sóng

ề ả ạ ẳ ặ ườ ề ẳ ợ truy n th ng ho c là các tia ph n x . Trong tr ng h p truy n th ng, các anten

ệ ườ ợ ị ượ ặ ố ị đ ể c đ t c  đ nh trên các đi m cao, tín hi u trong tr ố   ổ ng h p này  n đ nh và t c

ể ạ ố ề ầ ử ụ ể ự ở ầ ố ộ đ  truy n có th  đ t t i đa. Băng t n s  d ng có th  d ng ế    t n s  cao đ n

ở ầ ố ệ ệ ớ ị 66GHz vì t n s  này tín hi u ít b  giao thoa v i các kênh tín hi u khác và băng

ố ớ ườ ử ụ ớ ơ ả ợ thông s  d ng cũng l n h n. Đ i v i tr ử ụ   ạ ng h p tia ph n x , WiMAX s  d ng

ầ ấ ơ ươ ự ư ở ở ầ ố ấ ệ băng t n th p h n, 2­11GHz, t ng t nh WiFi, t n s  th p, tín hi u d ễ

ượ ạ ố ậ ả ể ễ ả ạ dàng v ậ   t qua các v t c n, có th  ph n x , nhi u x , u n cong, vòng qua các v t

ể ể ế th  đ  đ n đích.

ế ố ị ế ố ườ ử ụ ộ WiMAX cho phép k t n i băng r ng vô tuy n c  đ nh, nomadic (ng i s  d ng

ế ố ố ị ư ể ể ượ có th  di chuy n nh ng c  đ nh trong lúc k t n i), mang xách đ c (ng ườ ử i s

ớ ố ộ ể ể ầ ố ộ ộ ụ d ng có th  di chuy n v i t c đ  đi b ) và cu i cùng là di đ ng mà không c n

ự ế ớ ầ ẳ ộ ạ ố thi ế ở t trong T m nhìn th ng (Line­of­Sight) tr c ti p t i m t tr m g c. Hi n t ệ ạ   i

ệ ượ ế ợ công ngh  WiMAX đang đ c k t h p vào trong các máy tính xách tay và các

7

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

PDA.

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ủ

ề Hình 1.1: Mô hình truy n thông c a WiMAX

ầ

1.2. Băng t n cho WiMAX

ượ ậ ậ ộ ơ Các băng đ c WiMAX Forum t p trung xem xét và v n đ ng c  quan

ầ ố ả ướ ổ qu n lý t n s  các n c phân b  cho WiMAX là:

­Băng 3400­3600MHz (băng 3.5GHz):

ầ ượ ướ ệ ố ổ Băng 3.5Ghz là băng t n đó đ ề c nhi u n c phân b  cho h  th ng truy

ệ ố ố ị ặ ậ c p không dây c  đ nh (Fixed Wireless Access – FWA) ho c cho h  th ng truy

ộ ượ ậ c p không dây băng r ng (WBA).  WiMax cũng đ ộ c  xem là  m t công ngh ệ

ể ử ụ ậ ầ WBA nên có th  s  d ng băng t n này cho WiMAX. Vì v y, WiMAX Forum đã

ệ ố ấ ự ầ ọ ố ở th ng nh t l a ch n băng t n này cho WiMAX. Các h  th ng WiMax ầ    băng t n

ử ụ ố ị ụ ứ ể ấ ẩ này s  d ng chu n 802.16­2004 đ  cung c p các  ng d ng c  đ nh và nomadic,

ế ộ ặ ặ ộ ộ đ  r ng phân kênh là 3.5MHz ho c 7MHz, ch  đ  song công TDD ho c FDD.

ệ ầ ượ ư ệ ố ố ớ Đ i v i Vi t Nam, do băng t n này đ c  u tiên dành cho h  th ng v ệ

ệ ạ ể ể tinh Vinasat nên hi n t i không th  tri n khai cho WiMAX.

­Băng 3600­3800MHz:

ượ ộ ố ướ ể ấ Băng 3600­3800MHz đ c m t s  n c châu Âu xem xét đ  c p cho

ầ ầ ừ ượ ộ WBA. Tuy nhiên, do m t ph n băng t n này (t 3.7­3.8GHz) đang đ ề c nhi u h ệ

ử ụ ễ ệ ố ườ ặ ố ệ ở th ng v  tinh vi n thông s  d ng (đ ng xu ng băng C), đ c bi t là ự    khu v c

8

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ẽ ượ ầ ả ậ ấ ở châu Á, nên ít kh  năng băng t n này s  đ c ch p nh n cho WiMAX châu Á.

Ề

Ể

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

­Băng 3300­3400MHz (băng 3.3GHz):

ầ ượ ổ ở Ấ ộ ố ệ Băng t n này đó đ c phân b n Đ , Trung Qu c và Vi t Nam đang

ứ ụ ẩ ổ ở ươ xem xét phân b  chính th c. Chu n WiMAX áp d ng ầ  băng t n này t ng t ự

ư ớ ế ộ ặ ố ị nh  v i băng 3.5GHz, đó là WiMax c  đ nh, ch  đ  song công FDD ho c TDD,

ặ ộ ộ đ  r ng kênh 3.5MHz ho c 7MHz.

­Băng 2500­2690MHz (băng 2.5 GHz):

ầ ầ ượ ự ọ Băng   t n   này   là   băng   t n   đ ư c   WiMAX   Forum   u   tiên   l a   ch n   cho

ự ự ẩ ộ ọ WiMax di đ ng theo chu n 802.16­2005. Có hai lý do cho s  l a ch n này. Th ứ

ủ ề ệ ề ầ ấ ớ nh t, so v i các băng trên 3GHz đi u ki n truy n sóng c a băng t n này thích

ẽ ượ ụ ứ ả ầ ộ ứ ợ h p cho các  ng d ng di đ ng. Th  hai là kh  năng băng t n này s  đ ề   c nhi u

ử ụ ả ồ ở ầ ướ n c cho phép s  d ng WBA bao g m c  WiMAX. WiMax băng t n này có đ ộ

ế ộ ế ạ ổ ệ   ộ r ng kênh là 5MHz, ch  đ  song công TDD, FDD. Quy ho ch ph  vô tuy n đi n

ố ượ ủ ướ ủ ệ ị qu c gia đ c Th  t ố ng Chính ph  phê duy t cu i năm 2005 đã quy đ nh băng

ẽ ượ ử ụ ệ ố ộ ầ t n 2500­2690 MHz s  đ c s  d ng cho các h  th ng thông tin di đ ng th  h ế ệ

ể ớ ế ị ậ m i, không tri n khai thêm các thi ầ t b  khác trong băng t n này. Vì v y, có th ể

ộ ố ượ ể ệ ộ ủ hi u công ngh  WiMAX di đ ng cũng là m t đ i t ư   ị ng c a quy đ nh này, nh ng

ẽ ượ ử ụ ệ ụ ể ẫ ạ ầ băng t n này s  đ c s  d ng cho lo i hình công ngh  c  th  nào v n còn đ ể

m . ở

­Băng 2300­2400MHz (băng 2.3 GHz):

ề ặ ươ ự ư Băng 2.3GHz cũng có đ c tính truy n sóng t ng t nh  băng 2.5GHz nên

ầ ượ ệ ộ là băng t n đ c WiMAX Forum xem xét cho WiMAX di đ ng. Hi n có m t s ộ ố

ư ể ầ ổ ố ướ n ỹ   c phân b  băng t n này cho WBA nh  Hàn Qu c (tri n khai WiBro), Úc, M ,

ố ớ ệ ả ầ ộ Canada, Singapore. Đ i v i Vi t Nam, đây cũng là m t băng t n có kh  năng s ẽ

ể ể ượ ử ụ đ c s  d ng đ  tri n khai WBA/WiMAX.

9

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

­ Băng 5725­5850MHz (băng 5.8 GHz):

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ượ ầ ầ   Băng t n này đ c WiMAX Forum quan tâm vì đây là băng t n đ ượ   c

ướ ử ụ ấ ớ ấ ớ ề nhi u n ầ c cho phép s  d ng không c n c p phép và v i công su t t ơ   i cao h n

ả ạ ầ ớ so v i các đo n băng t n khác trong d i 5GHz (5125­5250MHz, 5250­5350MHz),

ườ ượ ử ụ ứ ụ ố v n th ng đ c s  d ng cho các  ng d ng trong nhà. Theo WiMAX Forum thì

ộ ộ ố ị ể ể ầ ợ băng t n này thích h p đ  tri n khai WiMAX c   đ nh, đ  r ng phân kênh là

ươ ứ ượ ử ụ 10MHz, ph ng th c song công đ c s  d ng là TDD, không có FDD.

ướ Băng d i 1GHz:

ầ ố ố ạ ế ề ấ ớ ố   V i các t n s  càng th p, sóng vô tuy n truy n lan càng xa, s  tr m g c

ử ụ ầ ư ứ ứ ệ ố ấ ậ ầ c n s  d ng càng ít, t c m c đ u t cho h  th ng th p đi. Vì v y, WiMAX

ử ụ ầ ướ ặ ệ ả Forum cũng đang xem xét kh  năng s  d ng các băng t n d i 1GHz, đ c bi t là

ộ ố ướ ệ ự ệ ệ ể băng 700­800MHz. Hi n nay, m t s  n c đang th c hi n vi c chuy n đ i t ổ ừ

ề ươ ự ẽ ả ề ố ượ ầ ộ truy n hình t ng t sang truy n hình s , nên s  gi i phúng đ c m t ph n ph ổ

ầ ử ụ t n s  d ng cho WBA/WiMAX.

ệ ể ề ề ấ ặ ị ươ ớ V i Vi t Nam, do đ c đi m có r t nhi u đài truy n hình đ a ph ng nên

ả ề ượ ử ụ ặ các kênh trong gi i 470­806MHz dành cho truy n hình đ c s  d ng dày đ c cho

ệ ố ề ươ ự các h  th ng truy n hình t ng t .

ộ ự ặ ả ớ ầ ẩ ỉ ạ ộ

ẩ 1.3 Các chu n WiMAX         Ban đ u chu n IEEE 16 ch  có m t s  đ c t

ữ    l p MAC. Sau m t lo t nh ng

ứ ư ự ề ệ ề ặ ả ớ ậ nghiên c u đã đ a thêm vào nhi u s  khác bi ữ t v  nh ng đ c t l p v t lý

ả ấ ư ữ ự ả ấ ỉ ị ổ ớ (PHY) nh  nh ng s  ch  đ nh tr i ph  m i, c  c p phép và không c p phép, đã

ị ướ ả ở ắ ắ ẩ ọ tr  nên có giá tr . D i đây trình bày b n tóm t t ng n g n các chu n 802.16 tiêu

ả ầ ủ ọ ự ở ộ ề ữ ể ẩ bi u, v  nh ng s  m  r ng khác nhau và các d i t n c a h  chu n IEEE 802.16.

ặ ả ữ ẩ ớ ị 1.3.1 IEEE 802.16 ­ 2001  ầ ủ Nh ng đ c t ban đ u c a chu n IEEE 802.16 đã đ nh nghĩa l p MAC và

ố ị ậ ả ấ ộ PHY   có   kh   năng   cung   c p   truy   nh p   băng   r ng   không   dây   c   đ nh   (Fixed

ể ể ể ể ẩ Wireless Access) theo mô hình đi m ­ đi m và đi m ­ đa đi m. Chu n này đ ượ   c

ỗ ợ ở ộ ữ ệ ầ ầ ố m  r ng h  tr  giao di n không gian cho nh ng t n s  trong băng t n 10 – 66

10

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ớ ươ ế ơ ỗ ợ ả ề GHz. V i ph ng pháp đi u ch  đ n sóng mang 802.16 h  tr c  hai ph ươ   ng

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ờ pháp song công phân chia theo th i gian TDD (Time Division Duplexing) hay phân

ầ ố chia theo t n s  FDD (Frequency Division Duplexing).

ể ươ ạ ượ ề ộ ộ Tr m thuê bao (Subscriber Stations ­ SS) có th  th ng l ả ầ   ng v  đ  r ng d i t n

ơ ả ộ ị ấ ấ ộ ượ đ ậ   c c p phát trong m t burst to ­ burst c  b n, cung c p m t l ch truy nh p

ề ươ ế ượ ề ị ẻ m m d o. Các ph ng pháp đi u ch  đ ồ c đ nh nghĩa bao g m: PSK, 16­QAM

ổ ừ ể ớ và 64­QAM. Chúng có th  thay đ i t khung (frame) này t i khung khác, hay t ừ

ớ ế ố ủ ạ ả ộ ỳ SS này t ổ   i SS khác tu  thu c vào tình tr ng c a k t n i. Kh  năng thay đ i

ươ ế ươ ử ỗ ầ ượ ph ề ng pháp đi u ch  và ph ng pháp s a l i không l n ng c FEC (forward

ệ ệ ề ẫ ạ ờ ề error correction) theo các đi u ki n truy n d n hi n th i cho phép m ng thích

ứ ờ ế ề ệ ư ư ớ ng nhanh chóng v i đi u ki n th i ti t, nh  fading do m a.

ư ể ẩ ấ ả 1.3.2 IEEE 802.16a­2003 Năm 2003, IEEE đ a ra chu n không dây 802.16a đ  cung c p kh  năng

ậ ở ầ ế ố ằ ể ầ ố ộ truy c p băng r ng không dây đ u cu i và đi m k t n i b ng băng t n 2­11

ế ố ố ả ớ ể ạ ớ ườ GHz v i kho ng cách k t n i t i đa có th  đ t t i 50 km trong tr ế   ợ ng h p k t

ể ể ườ ế ố ừ ể ể ợ ố ố n i đi m đi m và 7­10 km trong tr ng h p k t n i t đi m­ đa đi m. T c đ ộ

ể ạ ớ ậ ế ố ầ ả truy nh p có th  đ t t ề   i 70 Mbps. Cho phép k t n i mà không c n tho  mãn đi u

ệ ầ ẳ ượ ậ ả ủ ộ ườ ề ki n t m nhìn th ng, tránh đ c tác đ ng c a các v t c n trên đ ng truy n nh ư

ử ố cây c i, nhà c a.

ả ặ ả ớ ồ IEEE 802.16a bao g m c  đ c t ả ế ớ  l p PHY và c i ti n l p MAC cho kh ả

ẫ ườ ả ố ễ ặ ượ ề năng truy n d n đa đ ng và gi m t i đa nhi u. Các đ c tính đ c thêm vào cho

ử ụ ậ ả ỹ ượ ứ ấ ơ phép s  d ng k  thu t qu n lý năng l ng cao c p h n, và dăy anten thích  ng.

ươ ố ự ồ Ph ầ ng   pháp   d n   kênh   phân   chia   theo   t n   s   tr c   giao   OFDM   (Orthogonal

ộ ự ự ấ ọ Frequency Division Multiplexing OFDM) cung c p thêm m t s  l a ch n cho

ươ ộ ỹ ế ơ ề ấ ậ ả ph ể   ể ng pháp đi u ch  đ n sóng mang. Đ  cung c p m t k  thu t gi m thi u

ễ ệ ạ ị can nhi u trong các m ng không dây hi n nay, IEEE 802.16a cũng đ nh nghĩa

ươ ố ự ề ế ậ ầ thêm   ph ng   pháp   đi u   ch   đa   truy   nh p   phân   chia   theo   t n   s   tr c   giao

ạ ả ầ   OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) trong ph m vi d i t n

ề ả ấ ậ ượ ả ế ớ ấ ư ặ ớ 2 ­ 11 GHz. V n đ  b o m t cũng đ ề c c i ti n, v i r t nhi u đ c tr ng l p con

ệ ượ ư riêng bi c đ a thêm vào. t đ

11

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ỗ ợ ư ạ ọ ỳ ở IEEE 802.16a cũng đ a thêm các tu  ch n h  tr  cho m ng Mesh, ữ    nh ng

Ề

Ể

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ư ượ ể ượ ị ế ừ ớ ự ơ n i mà l u l ng có th  đ c đ nh tuy n t SS t i SS. Đây là s  thay đ i t ổ ừ ế ch

ư ượ ỉ ượ ữ ề ộ đ  PMP, khi mà l u l ng ch  đ c phép truy n gi a BS và SS.

1.3.3 IEEE 802.16c­2002

ẩ ượ ư ả ậ ậ Chu n IEEE 802.16c đ ử   c đ a ra vào tháng 9/2002. B n c p nh t đã s a

ộ ố ỗ ự ả ẩ ầ ẫ m t s  l i và s  mâu thu n trong b n tiêu chu n ban đ u và thêm vào m t s ộ ố

ế ẩ ầ ệ ố profiles h  th ng chi ti t cho d i t n 10 – 66 GHz.

1.3.4 IEEE 802.16­2004

IEEE 802.16­2004 th

ườ ượ ọ ớ ẩ ng đ c g i v i tên 802.16­REVd. Chu n này đ ượ   c

ự ự ợ ẩ   ẩ hình thành d a trên s  tích h p các chu n 802.16­2001, 802.16a, 802.16c. Chu n

ớ ượ ộ ậ ặ ả ệ ố ể m i này đã đ c phát tri n thành m t t p các đ c t h  th ng có tên là IEEE

ộ ự ế ừ ủ ư ư ệ ể ạ ỉ 802.16­REVd, nh ng đ  toàn di n đ  phân lo i nh  là m t s  k  th a hoàn ch nh

ử ụ ậ ẩ ầ ỹ chu n IEEE 802.16 ban  đ u.S  d ng k  thu t ghép kênh OFDM (Orthogonal

ỗ ợ ố ị ậ Frequency Division Multiplexing) h  tr  truy nh p c  đ nh và nomadic trong môi

ườ ư tr ng LOS (Line of Sight) và NLOS (Non Line of Sight). WiMAX Forum đ a ra

ầ băng t n 3.5 GHz và 5.8 GHz cho 802.16­2004 WiMAX.

ở ộ ẩ 1.3.5 IEEE 802.16e và các chu n m  r ng.

ự ể ệ ấ ằ ả Đây là phiên b n phát tri n d a trên vi c nâng c p 802.16­2004 nh m h ỗ

ợ ử ụ ụ ậ ậ ộ ỹ ị tr thêm cho các d ch v  di đ ng. S  d ng k  thu t  đa truy nh p SOFDMA

ề ậ ỹ (Scalable Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access), k  thu t đi u ch ế

ầ ử ụ ử ụ ụ ư đa sóng mang s  d ng kênh ph . WiMAX Forum đ a ra băng t n s  d ng cho

802.16e là 2.3GHz, 2.5GHz và 3,5GHz.

ể ả ầ ọ ượ ử ụ Phiên b n đ u tiên 802.16a có tri n v ng đ ế ố   c s  d ng trong các k t n i

ế ế ố ị ả ượ ự ế không dây c  đ nh thì các phiên b n k  ti p 802.16 e,f,g.....đ c d  ki n cung

ế ố ế ị ệ ạ ộ ộ ấ c p k t n i cho các thi t b  di đ ng ­ máy tính xách tay và đi n tho i di đ ng.

ườ ẽ ạ ệ ằ ớ Ng i   ta   cho   r ng   công   ngh   này   s   c nh   tranh   v i   xDSL,   cáp   và   UMTS

ệ ặ ẩ ạ (Universal Mobile Telecommunications Systems) ho c các chu n đi n tho i di

ế ệ ứ ộ đ ng th  h  th  ba.

ứ

ụ

1.4 Mô hình  ng d ng WiMAX

:

ứ ụ ấ ẩ ề Tiêu chu n IEEE 802.16 đ  xu t 2 mô hình  ng d ng:

­ Mô hình  ng d ng c  đ nh.

ố ị ụ ứ

­ Mô hình  ng d ng di đ ng.

12

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ụ ứ ộ

Ề

Ể

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ố ị ứ ụ 1.4.1 Mô hình  ng d ng c  đ nh (Fixed WiMAX):

ụ Hình 1.2: Mô hình  ng d ng WiMAX c  đ nh

ử ụ ố ị ẩ ứ ế ị         Mô hình c  đ nh s  d ng các thi ố ị t b  theo tiêu chu n IEEE.802.16­2004. Tiêu

ố ị ẩ ọ ế ị ệ ớ chu n này g i là “không dây c  đ nh” vì thi t b  thông tin làm vi c v i các anten

ạ ặ ặ ộ ặ ố ị đ t c  đ nh t i nhà các thuê bao. Anten đ t trên nóc nhà ho c trên c t tháp t ươ   ng

ệ ự ư ả t nh  ch o thông tin v  tinh.

ư ặ ẩ Tiêu chu n IEEE 802.16­2004 cũng cho phép đ t anten trong nhà nh ng t ấ   t

ệ ằ ầ ỏ ờ nhiên tín hi u thu không kh e b ng anten ngoài tr i. Băng t n công tác (theo quy

ổ ủ ộ ộ ặ ố ị đ nh và phân b  c a qu c gia) trong băng 2,5GHz ho c 3,5GHz. Đ  r ng băng

ố ị ự ế ệ ạ ố ầ t ng là 3,5MHz. Trong m ng c  đ nh, WiMAX th c hi n cách ti p n i không dây

ủ ế ạ ạ ặ ế đ n các modem cáp, đ n các đôi dây thuê bao c a m ch xDSL ho c m ch Tx/Ex

ề ả ề ể ạ ạ (truy n phát/chuy n m ch) và m ch OC­x (truy n t i qua sóng quang). S  đ ơ ồ

ạ ượ ư ậ ộ ế ấ k t c u m ng WiMAX đ c đ a ra trên hình trên. Trong mô hình này b  ph n vô

ế ệ ặ ạ ồ ố ớ tuy n g m các tr m g c WiMAX BS (làm vi c v i anten đ t trên tháp cao) và

ố ớ ụ ạ ạ ạ ị các tr m ph  SS (SubStation). Các tr m WiMAX BS n i v i m ng đô th  MAN

ặ ạ ho c m ng PSTN.

ứ ộ ụ 1.4.2 Mô hình  ng d ng WiMAX di đ ng.

ử ụ ộ ế ị ẩ ớ ợ Mô hình WiMAX di đ ng s  d ng các thi t b  phù h p v i tiêu chu n IEEE

13

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ẩ ẩ ổ ướ ớ 802.16e. Tiêu chu n 802.16e b  sung cho tiêu chu n 802.16­2004 h ng t i các

Ề

Ể

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ệ ấ ạ ầ ộ ơ ướ user cá nhân di đ ng, làm vi c trong băng t n th p h n 6GHz. M ng l i này

ố ợ ể ạ ạ ạ ộ ộ   ph i h p cùng WLAN, m ng di đ ng cellular 3G có th  t o thành m ng di đ ng

ủ ộ ọ có vùng ph  sóng r ng. Hy v ng

ể ự ễ ệ ấ ồ ộ ượ ạ ệ các nhà cung c p vi n thông hi p đ ng c ng tác đ  th c hi n đ ễ   c m ng vi n

ủ ạ ậ ỏ ộ ượ thông digital truy nh p không dây có ph m vi ph  sóng r ng th a mãn đ c các

ủ ẩ ầ ạ ượ nhu c u đa d ng c a thuê bao. Tiêu chu n IEEE 802.16e đ c thông qua trong

năm 2005.

14

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ứ ụ ộ Hình 1.3: Mô hình  ng d ng WiMAX di đ ng

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ƯƠ

Ộ

Ể

CH

Ề NG 2: TÌM HI U V  WiMAX DI Đ NG

ệ

2.1. Gi

i thi u chung

ộ ả ộ

ớ WiMAX di đ ng (Mobile WiMAX) là gi

i pháp không dây băng r ng cho

ố ị ủ ệ ạ ộ ờ ậ   phép ph  sóng m ng băng r ng không dây và c  đ nh nh  công ngh  truy nh p

ế ế ệ ạ ạ ộ ộ ệ   ớ vô  tuy n  băng  r ng  trên   di n  r ng   v i  ki n  trúc   m ng  linh  ho t.   Giao  di n

ử ụ ể ả ệ ệ ấ ộ ệ WiMAX di đ ng s  d ng công ngh  OFDM đ  c i thi n hi u su t đa đ ườ   ng

ườ ầ ẳ (multi­path) trong các môi tr ng không theo t m nhìn th ng (NLOS). OFDMA

ổ ỉ ệ ượ ớ ệ ầ thay đ i t  l (S­OFDMA) đ c gi ổ i thi u trong ph n b  sung IEEE 806.16e đ ể

ỉ ệ ừ ế ậ ỹ ỗ ợ h  tr  băng thông kênh t  l (co dãn) t ộ    1.25 đ n 2 MHz. Nhóm k  thu t di đ ng

ể ễ (Mobile Technical Group) trong di n đàn WiMAX Forum đang phát tri n tham s ố

ặ ắ ộ ộ ị ỳ ọ   ệ ố h  th ng cho WiMAX di đ ng qua đó xác đ nh các đ c tính b t bu c và tu  ch n

ế ươ ệ ẩ ớ ộ ẩ ủ c a chu n IEEE ­ là chu n giao di n vô tuy n t ng thích v i WiMAX di đ ng.

ệ ố ố ộ ộ ượ Tham s  WiMAX di đ ng cho các h  th ng di đ ng đ ấ c phép c u hình

ơ ở ộ ậ ơ ả ơ ả ể ả ứ ả ặ ấ trên c  s  m t t p các đ c tính c  b n đ  đ m b o ch c năng c  b n nh t cho

ế ị ầ ạ ấ ố ố các thi t b  đ u cu i (terminal) và các tr m g c (base station). Đó là các c u hình

ượ ặ ượ ố ư ề ủ ả ượ ố ư ề đ i  u v  dung l c t ng ho c đ i  u v  ph  sóng. Phiên b n WiMAX di c t

ẽ ả ồ ộ đ ng phiên b n 1 s  bao g m các băng thông kênh 5, 7, 8.75 và 10 MHz dành cho

ượ ấ ế ớ ư ả ầ các d i t n đ c c p phép trên th  gi i nh : 2.3 GHz, 2.5 GHz, 3.3 GHz và 3.5

GHz.

ệ ố ề ả ở ộ ấ ả ộ Các h  th ng WiMAX di đ ng cung c p kh  năng m  r ng v  c  công

ế ế ệ ả ấ ậ ộ   ạ ngh  truy nh p vô tuy n và ki n trúc m ng, do đó cung c p kh  năng linh đ ng

ộ ố ụ ự ể ấ ạ ọ ị ặ   cao trong các l a ch n phát tri n m ng và cung c p d ch v .   M t s  các đ c

ỗ ợ ể ộ đi m chính mà WiMAX di đ ng h  tr  là:

ậ ớ ỹ : Các k  thu t anten MIMO cùng v i các nguyên lý ố ộ ữ ệ  T c đ  d  li u cao

ề ế ạ ỏ chia nh  kênh (sub­channelization) linh ho t, mã hoá và đi u ch  nâng cao, t ấ ả  t c

ộ ữ ệ ỗ ợ ố ệ ả ộ làm cho công ngh  WiMAX di đ ng có kh  năng h  tr  t c đ  d  li u đ ườ   ng

ố ố ớ ộ ữ ệ ố ộ ườ xu ng (DL) t i đa lên t i 63Mbps cho m t sector và t c đ  d  li u đ ng lên

15

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ố ớ ộ ộ (UL) t i đa lên t i 28Mbps cho m t sector trong m t kênh 10MHz.

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

 Ch t l

ấ ượ ụ ị ề ơ ả ủ ề ế : Ti n đ  c  b n c a ki n trúc MAC (Media ng d ch v  (QoS)

ụ ồ ị ị Access Control) trong IEEE 802.16 là QoS. Nó đ nh nghĩa lu ng d ch v  (Service

ạ ế ể ể ặ ồ Flows) mà có th  ánh x  đ n các đi m mã DiffServ ho c các nhãn lu ng MPLS

ế ố ầ ố ớ ầ ứ ố ể đ  cho phép k t n i đ u cu i t i đ u cu i (end­to­end) theo giao th c IP trên c ơ

ơ ở ỏ ệ ở s  QoS. Ngoài ra, các nguyên lý báo hi u trên c  s  kênh chia nh  kênh (sub­

ệ ậ ị ế ấ ộ ộ ơ channelization) và MAP cung c p m t c  ch  linh đ ng cho vi c l p l ch t ố ư   i  u

ệ ế ầ ố ờ tài nguyên không gian, t n s  và th i gian trên giao di n vô tuy n theo khung

(frame by frame).

 Tính m m d o

ề ổ ộ ượ ấ ẻ : Tài nguyên ph  cho băng r ng không dây đ c c p phát

ệ ậ ộ ượ ế ế ể ể khác nhau. Vì v y công ngh  WiMAX di đ ng đ c thi ạ   t k  đ  có th  linh ho t

ạ ộ ề ẻ ể ừ ế ả (m m d o) đ  ho t đ ng trong các kênh khác nhau t 1.25 đ n 20 MHz tho  mãn

ầ ầ các yêu c u trên toàn c u.

 Kh  năng b o m t

ả ả ặ ả ả ậ ậ : Các đ c tính kh  năng b o m t trong WiMAX di

ố ớ ự ự ấ ớ ượ ộ đ ng là t t nh t trong l p v i s  xác th c trên theo EAP, mã hoá đ ự   c xác th c

ệ ả ề ể ả theo AES­CCM, các nguyên b o v  b n tin đi u khi n theo CMAC và HMAC.

ộ ậ ự ườ ự ồ ạ ồ Các xác th c cho m t t p các ng i d ng đang t n t ẻ i bao g m: th  SIM/USIM,

ỉ ố ứ ẻ các   th   thông   minh   (Smart   Card),   các   ch ng   ch   s   (Digital   Certificate),   các

ươ ươ ứ nguyên lý Username/Password theo các ph ng pháp EAP t ể   ng  ng cho ki u

ự ậ nh n th c.

 Kh  năng di đ ng

ả ỗ ợ ể ộ ộ : WiMAX di đ ng h  tr  các nguyên lý chuy n giao

ể ả ỏ ơ ứ ụ ự ễ ả ớ ờ ố ư t i  u v i tr  nh  h n 50 msec đ  đ m b o các  ng d ng th i gian th c nh ư

ớ ị ụ ả ả ộ ị VoIP v i d ch v  không b  suy gi m. Các nguyên lý qu n lý khoá linh đ ng mà

ậ ượ ể ả b o m t đ c duy trì trong quá trình chuy n giao.

ậ

ố

2.2 Kĩ thu t truy n thông s

ề ả ớ ậ

l p v t lý

ơ ả ề ọ ệ ộ ự ể ậ 2.2.1 Mô t 2.2.1.1 Các khái niêm c  b n v  OFDM  ươ Công ngh  WiMAX di đ ng ch n ph ng pháp truy c p đa đi m d a trên

ầ ố ự ệ vi c phân chia t n s  tr c giao (Orthogonal Frequency Division Multiple Access ­

16

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ữ ể ệ ề ể ấ ườ OFDMA) đ  nâng cao hi u su t truy n gi a các đi m trong môi tr ng không

Ề

Ể

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ể ể ữ ự ề ế ệ ể phát sóng tr c ti p. Tuy nhiên đ  hi u rõ v  OFDMA thì vi c tìm hi u nh ng nét

ấ ầ ề ế ơ ả c  b n v  OFDM là r t c n thi t.

Khái ni m:ệ

ề ơ ả ộ ườ ế ề ậ ỹ ặ ợ K  thu t đi u ch  OFDM, v  c  b n, là m t tr ng h p đ c bi ệ ủ   t c a

ươ ữ ệ ề ế ề ồ ườ ph ng pháp đi u ch  FDM, chia lu ng d  li u thành nhi u đ ề ng truy n băng

ầ ố ử ụ ụ   ẹ h p trong vùng t n s  s  d ng, trong đó các sóng mang con (hay sóng mang ph ,

ệ ủ ụ ự ậ ớ ổ sub­carrier) tr c giao v i nhau. Do v y, ph  tín hi u c a các sóng mang ph  này

ụ ạ ượ ẫ ầ ấ ồ ượ đ c phép ch ng l n lên nhau mà phía đ u thu v n khôi ph c l i đ ệ   c tín hi u

ự ồ ệ ố ệ ệ ấ ầ ổ ban đ u. S  ch ng l n ph  tín hi u này làm cho h  th ng OFDM có hi u su t s ấ ử

ổ ớ ề ế ề ậ ơ ườ ớ ụ d ng ph  l n h n nhi u so v i các kĩ thu t đi u ch  thông th ng.

ữ Hình 2.1: So sánh gi a FDMA và OFDM

ố ượ ế ố ề ộ ư ộ ộ S  l ụ ng các sóng mang con ph  thu c vào nhi u y u t nh  đ  r ng kênh

ứ ộ ố ươ ứ ướ ế ẩ ễ và m c đ  nhi u. Con s  này t ớ ng  ng v i kích th c FFT. Chu n giao ti p vô

ế ị ươ ứ ể tuy n 802.16d (2004) xác đ nh 256 sóng mang con t ng  ng FFT 256 đi m, hình

ớ ộ ộ ố ị ế ẩ ẩ thành chu n Fixed WiMAX, v i đ  r ng kênh c  đ nh.Chu n giao ti p 802.16e

ỡ ừ ớ ộ ộ ế ợ (2005) cho phép kích c  FFT t 512 đ n 2048 phù h p v i đ  r ng kênh 5MHz

ể ẩ ế đ n 20MHz, hình thành chu n Mobile WiMAX (Scalable OFDMA), đ  duy trì

ổ ủ ệ ả ả ờ ố ươ t ữ   ng đ i kho ng th i gian không đ i c a các kí hi u và kho ng dãn cách gi a

17

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ớ ộ ộ các sóng mang v i đ  r ng kênh.

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ậ ỹ Nguyên lý k  thu t OFDM

Ở ạ ể ệ ầ ổ ố d ng t ng quát ta có th  trình bày tín hi u OFDM băng t n g c trong

ộ ậ ượ ế ề ượ ề ạ d ng m t t p N sóng mang con đ c đi u ch  và đ c truy n song song nh ư

sau:

S(t) =         (2.1)

i=­N/2, ­N/2+1,…,­1, 0, 1,…,N/2­1

v i ớ

(2.2)

ự ề ỏ ệ Th a mãn đi u ki n tr c giao sau:

(t). =                   (2.3)

Và

=i/T; i=1, 2,…, N­1                                           (2.4)

ượ ủ ệ ờ ọ ộ ệ Trong đó T đ c g i là th i gian c a m t ký hi u OFDM; X ề   i,k  là ký hi u đi u

ế ườ ượ ề ả ờ ch  thông th ng đ c truy n trên sóng mang con trong kho ng th i gian ký

i

ứ ệ ố ượ ừ ủ ằ ọ hi u OFDM th  k; N là s  sóng mang con (đ c ch n b ng lũy th a c a 2) và f

ụ ề ử ụ ầ ố ố ấ là t n s  sóng mang con. Hình 2.1 cho th y ví d  v  s  d ng b n các sóng mang

ệ ộ con cho m t ký hi u OFDM

ố ệ

Hình 2.2 Ví d  v  s  d ng b n sóng mang con cho m t ký hi u OFDM ờ ụ ề ử ụ ấ ộ ả ể ả ừ ự ề ề ệ T  hình 2.2 ta th y trong mi n th i gian, đ  đ m b o đi u ki n tr c giao,

ộ ố ệ ố ỳ ộ các sóng mang con có s  chu k  trong m t ký hi u OFDM (T) là m t s  nguyên.

18

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ề ầ ố ỗ ủ ệ ậ ộ ộ Trong mi n t n s  m i sóng mang con c a m t ký hi u OFDM có m t  đ  ph ổ

Ề

Ể

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ấ ạ ậ ộ ị ự ủ ạ ớ ổ công su t d ng sinx/x v i . Giá tr  c c đ i các búp chính c a m t đ  ph  công

ấ ủ ả ộ ạ ậ ộ ạ ầ ổ ố su t c a m t sóng mang x y ra t i các t n s  f=i/T. T i đây m t đ  ph  công

ấ ủ ề ằ su t c a các sóng mang khác đ u b ng không.

ờ ạ ể ả ế ể ề ạ ự Nh  tính tr c giao (2.3), t i phía thu ta có th  gi i đi u ch  đ  tìm l i ký

ệ ư ệ hi u theo quan h  nh  sau:

(2.5)

ệ ể ề ệ ế ệ ờ ứ   N u ta ký hi u  (t) là ký hi u OFDM trong th i đi mtruy n ký hi u th  k,

ể ế ạ ứ ư thì ta có th  vi t l i công th c (2.1) nh  sau:

S(t) = (2.6)

,m=0, 1, …, N­1

h t=(k+

ỉ ượ ạ ử ấ ạ ằ ệ Các tín hi u OFDM ch  đ ố c t o ra b ng x  lý s  do r t khó t o ra các b ộ

ề ươ ự ể ử ấ ạ t o sóng khóa pha và các máy thu trong mi n t ng t ẫ   ố . Đ  x  lý s  ta l y m u

ầ ố ấ ệ ằ ẫ ố ớ ơ tín hi u OFDM băng g c trong (2.1) và (2.6) b ng t n s  l y m u N l n h n 1/T.

ể ể ư ứ ễ ệ Khi này ta có th  bi u di n ký hi u OFDM th  k,  nh  sau:

=

=                                                                     (2.7)

=IDFT

ế ờ ạ   Trong đó IDFT (inverse discrete fourrier transform) là bi n Fourrierr r i r c

ượ ế ả ổ ng ự   c. Bi n đ i Fourrier nhanh đ o (IFFT: inverse fast fourrier transform) th c

ề ặ ư ứ ư ệ ệ ấ ố ơ hi n  ch c  năng  gi ng nh   IDFT nh ng  hi u su t  h n v  m t tính  toán nên

ườ ượ ử ụ ơ ồ ự ủ ệ ờ th ng đ ễ c s  d ng trong các s  đ  th c ti n. Th i gian c a ký hi u OFDM

19

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ượ sau IFFT đ ệ c ký hi u là:

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ầ ố ự ộ ỹ ệ ậ           OFDM là công ngh  ghép kênh phân chia theo t n s  tr c giao­m t k  thu t

ẫ ử ụ ố ệ ố ệ ố ề ộ ấ h p d n s  d ng cho các h  th ng truy n thông s  li u t c đ  cao. Nó đ ượ   c

ể ừ ầ ố ậ ọ phát tri n t 2 kĩ thu t quan tr ng là ghép kênh phân chia theo t n s  (FDM) và

ộ ỹ ề ậ ầ   truy n thông đa sóng mang. OFDM là m t k  thu t ghép kênh mà chia băng t n

ỏ ư ượ ầ ố ỉ thành các t n s  sóng mang nh  nh  đ c ch  ra trong hình sau:

ố ệ ồ Hình 2.3: Phân chia lu ng s  li u trong OFDM

ệ ố ố ệ ầ ồ ượ Trong h  th ng OFDM, lu ng s  li u đ u vào đ c chia ra thành các

ộ ố ệ ớ ố ư ậ ỏ ơ ả ồ ờ   lu ng con song song v i t c đ  s  li u nh  h n và nh  v y tăng kho ng th i

ỏ ượ ủ ệ ồ ỗ ề ế ề ộ gian c a ký hi u và m i lu ng nh  đ c đi u ch  và truy n trên m t sóng mang

ự ử ụ ề ố ặ ự ữ ơ ể tr c giao. H n n a, s  s  d ng ti n t l p­CP (cyclic frefix) có th  hoàn toàn

ạ ừ ờ ượ ữ ễ ệ ễ ơ lo i tr xuyên nhi u gi a các ký hi u (ISI) mi n là th i l ng CP lâu h n tr ễ

ộ ự ậ ạ ủ ố ố ệ ề ạ ộ kênh lan truy n. CP là m t s  l p l ố ủ i c a m t đo n cu i c a kh i s  li u và

20

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ớ ầ ủ ạ ả ố ệ ư ượ ỉ ượ đ c gán t i đ u c a đo n t i s  li u nh  đ c ch  ra trong hình:

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

Hình2.4: M t c t c a Cyclic Prefix

ử ụ ể ố ạ ữ ệ ạ ặ ắ ủ ễ S  d ng CP đ  ch ng l i xuyên nhi u gi a các ký hi u và t o cho kênh

ữ ệ ấ ộ ượ ủ ể ả “xu t hi n” vòng tròn. M t trong nh ng nh ệ   c đi m c a CP là làm gi m hi u

ử ụ ả ủ ở ề ệ ả ầ qu  c a băng thông do s  d ng thêm ph n tiêu đ . CP làm gi m hi u qu  s ả ử

ư ấ ộ ọ ổ ố ụ d ng băng thông đi m t ít. Do ph  OFDM có hình r t nh n gi ng nh  “brick­

ộ ượ ử ụ ề ố ệ ầ ớ wall”, do đó m t ph n l n băng thông kênh đ c s  d ng cho truy n s  li u nên

ả ả ưở ề ố giúp gi m  nh h ệ ử ụ ng trong vi c s  d ng ti n t vòng tròn.

ề ệ ng c a tín hi u đi u ch  OFDM

ậ ộ ổ Hình 2.5: M t đ  ph  năng l ể ể ủ ả ầ ố ế ớ ượ ằ   ề           OFDM có th  tri n khai trên nhi u d i t n s  khác nhau v i đa kênh b ng

ử ụ ạ ỏ ướ ư cách s  d ng mã hoá và thông tin t i sóng mang nh  tr ề   c khi đ a vào truy n

21

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

d nẫ

Ề

Ể

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ể ệ ả ớ ề ể ệ ế ộ ề ầ ố Hình 2.6: Mi n t n s  OFDM ổ   ự             Đi u ch  OFDM có th  hi nth c hoá m t cách hi u qu  v i chuy n đ i

ượ ộ ố ượ ề ề ớ Fourier ng c nhanh. Đi u này cho phép truy n m t s  l ng l n các sóng mang

ộ ệ ố ứ ạ ự ệ ệ ỏ nh  mà không ph c t p trong vi c th c hi n. Trong m t h  th ng OFDM, các tài

ệ ề ờ ề ầ ố   nguyên trong mi n th i gian chính là các ký hi u OFDM và trong mi n t n s  là

ầ ồ ỏ ố ờ các sóng mang nh . Ngu n tài nguyên “t n s ” và “th i gian” có th  đ ể ượ ổ c t

ổ ớ ừ ứ ệ ườ ử ụ ch c thành các kênh con dùng cho vi c phân b  t i t ng ng ẽ   i s  d ng riêng r .

ộ ậ ữ ữ ấ ậ ộ ỗ M i hình ch  nh t là m t kênh con đ c l p và c p cho nh ng ng ườ ử ụ   i s  d ng

khác nhau:

Hình 2.7: Mô hình kênh con hóa OFDM

ệ ấ 2.2.1.2. C u trúc ký hi u OFDMA và kênh con hóa

OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access) là m tộ

22

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ươ ố ự ứ ấ ậ ph ạ ộ   ầ ng th c đa truy nh p phân chia theo t n s  tr c giao, cung c p ho t đ ng

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ố ệ ồ ườ ử ụ ườ ghép kênh lu ng s  li u cho đa ng i s  d ng vào các kênh con đ ố ng xu ng và

ậ ườ ườ ươ ệ ườ đa truy nh p đ ng đa đ ằ ng lên b ng ph ng ti n kênh con đ ng lên.

ệ ề ể ộ ỹ ậ                  OFDMA là m t công ngh  đa sóng mang phát tri n trên n n k  thu t

ộ ố ấ ế ả ằ OFDM. Trong OFDMA, m t s  sóng mang con, không nh t thi t là ph i n m k ề

ượ ộ ạ ậ ộ nhau đ c g p l i thành m t kênh con (sub­channel) và các user khi truy c p vào

ẽ ượ ấ ề ể ề ậ ộ tài nguyên s  đ c c p cho m t hay nhi u kênh con đ  truy n nh n tùy theo yêu

ầ ư ượ c u l u l ụ ể ng c  th .

ộ ố ư ể ạ ả ượ ư         OFDMA có m t s   u đi m nh  là tăng kh  năng linh ho t, thông l ng và

ổ ị ượ ả ệ ấ ệ ị tính  n đ nh đ ụ ể   c c i thi n. Vi c  n đ nh các kênh con cho các thuê bao c  th ,

ậ ừ ộ ố ể ả ệ ồ ờ ề vi c truy n nh n t m t s  thuê bao có th  x y ra đ ng th i mà không c n s ầ ự

ẽ ả ư ữ ệ ễ ấ ộ can thi p nào, do đó s  gi m nh ng tác đ ng nh  nhi u đa truy xu t (Multi

Access Interfearence­MAI).

ề ườ ậ OFDMA cho phép nhi u ng ộ   i dùng truy nh p các sóng mang con cùng m t

Ở ỗ ơ ị ờ ấ ả ườ ự ể ậ lúc. m i đ n v  th i gian, t t c  các ng ệ ấ   i d ng có th  truy nh p. Vi c  n

ộ ườ ổ ở ỗ ơ ị đ nh các sóng mang con cho m t ng ể i dùng có th  thay đ i ị ờ    m i đ n v  th i

gian.

ư ượ ể ệ ấ ồ C u trúc ký hi u OFDMA bao g m 3 ki u sóng mang con nh  đ ỉ c ch  ra

trong hình sau:

ẫ ố ệ ố ệ ề ­ Sóng mang con s  li u cho truy n d n s  li u

ẫ ườ ụ ồ ộ ­ Sóng mang con d n đ ng cho m c đích ướ ượ c l ng và đ ng b  hoá

ề ề ể ẫ ượ ử ụ ­ Sóng mang con Null không đ  truy n d n truy n, đ ầ   c s  d ng cho ph n

23

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ả băng thông an toàn và t i mang DC.

Ề

Ể

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ấ Hình 2.8: C u trúc sóng mang con OFDMA

ố ệ ượ ừ Sóng mang con (s  li u và pilot), đ c nhóm thành t ng nhóm sóng mang

ượ ọ ỗ ợ ậ ớ con đ c g i là kênh con. WiMAX OFDMA l p v t lý h  tr  kênh con hoá trong

ầ ố ố ư ồ ố ờ ả c  DL và UL. Kh i ngu n tài nguyên th i gian­t n s  t i  u cho kênh con hoá là

ố ệ ằ ộ m t khe, b ng 48 tone s  li u (sóng mang con)

ể ề ị Có 2 ki u hoán v  sóng mang con cho kênh con hoá: phân tán và k  nhau. S ự

ẫ ị ả ẫ ế hoán v  phân tán d n đ n các sóng mang con gi ộ   ể  ng u nhiên đ  hình thành m t

ầ ố ự ế ạ ị ễ   kênh con. S  hoán v  này mang đ n tính đa d ng t n s  và trung bình xuyên nhi u

ự ữ ị ử ụ   ồ gi a các cell. S  hoán v  phân tán bao g m DL FUSC (Sóng mang con s  d ng

ử ụ ầ ộ hoàn toàn), DL PUSC (Sóng mang con s  d ng m t ph n), UL PUSC và các hoán

ỗ ặ ệ ớ ị ỳ ọ v  tu  ch n thêm.   V i DL PUSC, m i c p ký hi u OFDM, các sóng mang con có

ể ử ụ ả ụ ượ ứ ặ th  s  d ng ho c kh  d ng đ ề   c nhóm thành các cluster ch a 14 sóng mang li n

ớ ự ố ệ ệ ộ ỗ ổ ề k  trên m t ký hi u, v i s  phân b  pilot và s  li u trên m i nhóm trong các ký

24

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ệ ẽ ư ẵ hi u ch n và l nh  hình sau:

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ữ ệ ẵ ẻ ự ổ ệ Hình 2.9: S  phân b  pilot và d  li u trong các ký hi u ch n l

ế ạ ượ ử ụ ể ắ ộ M t nguyên lý s p x p l c s  d ng đ  hình thành nhóm các cluster. i đ

ứ ộ ượ ượ ạ ở M t kênh con trong nhóm ch a 2 cluster và đ c đ c t o b i 48 sóng mang con

ố ệ ỗ ố ệ s  li u và 8 sóng mang con pilot. Các sóng mang con s  li u trong m i nhóm

ị ể ạ ế ụ ậ ạ ượ đ c ti p t c hoán v  đ  t o thành các kênh con trong ph m vi nhóm. Vì v y, ch ỉ

ẫ ị ườ ượ ể ị các v  trí d n đ ng trong cluster là đ c bi u th  trong hình trên.Các song mang

ữ ệ ượ ề ổ con d  li u trong cluster đ c phân b  cho nhi u kênh con.

ươ ự ớ ấ ộ ấ ượ T ng t v i c u trúc nhóm cho DL, m t c u trúc tile đ ị c xác đ nh cho

ư ạ ị UL PUSC có đ nh d ng nh  hình 1.12

ủ ấ Hình 2.10: C u trúc tile c a UL PUSC

ệ ụ ượ Không gian sóng mang con hi u d ng đ c chia thành các tile, đ ượ   c

ọ ừ ổ ằ ơ ồ ị ắ ế ạ ượ ch n t ph  b ng s  đ  hoán v / s p x p l i, đ c nhóm cùng nhau đ ể

ố ệ ộ ồ hình thành m t khe. Khe bao g m 48 sóng mang s  li u và 24 sóng mang

ệ pilot trong 3 ký hi u OFDM.

ề ể ị ề ề ề ố ộ Hoán v  li n k  nhóm m t kh i các sóng mang con li n k  đ  hình thành

ị ề ề ồ ộ ấ   kênh con. Hoán v  li n k  bao g m DL AMC và UL AMC, và có cùng m t c u

ệ ộ ồ ớ ộ trúc. M t “thùng” (bin) bao g m 9 sóng mang con trong m t ký hi u, v i 8 đ ượ   c

ộ ượ ộ ượ ố ệ gán cho s  li u và m t đ c gán cho pilot. M t khe (slot) trong AMC đ c xác

ộ ậ ư ợ ố ớ ề   ể ị đ nh nh  là m t t p h p các thùng v i ki u (N*M=6), trong đó N là s  thùng li n

25

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ề ể ể ề ệ ố ị ề k  và M là s  ký hi u li n k . Do đó, các ki u hoán v  này có th  là (6 bin, 1 ký

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ệ ệ ề ị ệ hi u, 3 bin, 2 ký hi u, 1 bin 6 ký hi u). Hoán v  AMC cho phép nhi u ng ườ ử  i s

ồ ầ ố ố ớ ự ả ằ ọ ụ d ng b ng cách ch n kênh con v i s  ph n h i t n s  t ấ t nh t.

ệ ố ự ể ạ ị Nói chung, ki u hoán v  sóng mang con đa d ng th c hi n t ụ   ứ t trong các  ng d ng

ề ề ạ ộ ị ợ ố ườ di đ ng trong khi đó hoán v  sóng mang con li n k  l i phù h p t t cho môi tr ng di

ể ư ộ ỳ ọ ữ ấ ặ ặ ố ị ộ đ ng th p, ho c có th  l u đ ng ho c c  đ nh. Nh ng tu  ch n này cho phép ng ườ   i

ế ế ệ ố ợ ớ ệ ố ự ủ ể ọ ị thi t k  h  th ng l a ch n ra ki u hoán v  phù h p v i h  th ng c a mình.

2.2.1.3 S­OFDMA theo t ỷ ệ  l

ể ỗ ợ ộ ặ ể ể ổ Đây là m t đ c đi m b  xung cho IEEE 802.16e đ  h  tr  chuy n giao d ễ

ố ượ ườ dàng. Trong OFDM­TDMA và OFDMA, s  l ng sóng mang con th ng đ ượ   c

ữ ằ ổ ẫ ế ẵ ớ ổ ố gi b ng nhau v i ph  có s n. S  sóng mang con không thay đ i d n đ n không

ệ ố ề ổ ệ   gian sóng mang con thay đ i trong các h  th ng khác nhau. Đi u này làm cho vi c

ỗ ệ ố ệ ố ữ ể ặ ầ ộ   chuy n giao gi a các h  th ng g p khó khăn. Ngoài ra, m i h  th ng c n m t

ế ế thi t k  riêng và chi phí cao.

ỉ ệ ả ế ấ ằ OFDMA theo t  l (S­OFDMA) gi ề i quy t các v n đ  này b ng cách gi ữ

ổ ố cho không gian sóng mang con không thay đ i. Nói cách khác, s  sóng mang con

ữ ể ầ ặ ả ớ ổ ộ ướ có th  tăng ho c gi m v i nh ng thay đ i trong m t băng t n cho tr ụ   c. Ví d ,

ầ ộ ượ ộ ế n u m t  băng  t n 5MHz   đ ầ   c  chia  thành  512  sóng mang con,  m t  băng  t n

ẽ ượ 10MHz s  đ c chia thành 1024 sóng mang con.

ở ữ B i vì không gian sóng mang con là gi ộ    nguyên trong S­OFDMA nên m t

ệ ố ữ ể ể ẻ ộ ộ máy di đ ng có th  chuy n giao gi a các h  th ng m t cách suôn s . Ngoài ra,

ổ ộ ế ế ớ v i không gian sóng mang con không thay đ i, m t thi ề   ợ t k  là phù h p cho nhi u

ử ụ ể ế ế ẽ ấ ả ơ ệ ố h  th ng và có th  tái s  d ng. Chi phí cho thi ẩ t k  và s n ph m s  th p h n.

ụ ể ơ ỗ ợ ộ ả ộ C  th  h n thì S­OFDMA h  tr m t kho ng r ng băng thông đ  gi ể ả   i

ứ ế ề ẻ ệ ộ ổ ổ ầ   quy t m t cách m m d o vi c phân chia ph  thay đ i và đáp  ng các yêu c u

ữ ự ệ ượ ề ỉ ướ khác h u ích. Scalability th c hi n đ c do đi u ch nh kích th c FFT trong khi

ầ ố ố ị ả ộ ẫ v n c  đ nh kho ng cách t n s  cho m t sóng mang là 10.94 kHz. Do băng thông

ủ ộ ự ố ị ộ ớ ớ ỏ sóng mang con và đ  dài c a ký t là c  đ nh, tác đ ng t ơ i l p cao h n là nh  khi

26

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ầ ổ ố ượ ả ả ầ thay đ i băng t n. Các tham s  S­OFDMA đ c mô t trong b ng. Băng t n h ệ

Ề

Ể

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ủ ầ ố ượ ề ỹ ể ệ ở th ng c a profile ban đ u đ ậ ớ   c phát tri n b i nhóm làm vi c v  k  thu t v i

ả ượ ả phiên b n­1 là 5 và 10 MHz (đ c tô sáng trong b ng)

ố ỉ ệ ả B ng 2.1: Các tham s  t  l OFDMA

2.2.1.4. So sánh OFDM và OFDMA

ơ ả ậ ỹ ượ ử ụ ị Theo k  thu t ghép kênh c  b n thì OFDM đ ạ   c s  d ng cho đ nh d ng

ố ị ụ ứ ẩ ấ ợ ớ 802.16 – 2004 r t phù h p v i các  ng d ng c  đ nh, trong khi chu n 802.16e l ạ   i

ạ ặ ệ ụ ứ ụ ớ ợ ử ụ s  d ng     OFDMA l i đ c bi ộ   t thích h p v i m c đích  ng d ng trong di d ng

ứ ạ ề ả ấ ơ ớ và v  b n ch t OFDM ít ph c t p h n so v i SOFDMA

ươ ữ Hình 2.11: T ng quan so sánh gi a OFDM và SOFDMA

ạ ơ ấ ề ạ ạ ị ệ           OFDMA t o cho các đ nh d ng 802.16e linh ho t h n r t nhi u trong vi c

ụ ả ị ườ ế ố ề ể ớ qu n lý các d ch v  ng i dùng khác nhau v i nhi u ki u anten và y u t hình

ạ ự ả ễ ớ ế ị ạ d ng khác nhau. Nó đem l i s  gi m b t can nhi u cho các thi t b  khách hàng có

ướ ề ả ượ ữ ệ anten toàn h ng và kh  năng truy n NLOS đ c cai thi n – nh ng y u t ế ố ấ    r t

27

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ế ộ ẽ ệ ạ ỗ ợ ụ ộ ị ầ c n thi t khi h  tr  các thuê bao di đ ng. Vi c t o kênh ph  thu c s  xác đ nh

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ể ể ộ ạ   các kênh con đ  có th  gán cho các thuê bao khác nhau tùy thu c vào các tr ng

ữ ệ ủ ề ề ệ ạ ầ thái kênh và các yêu c u d  li u c a chúng. Đi u này t o đi u ki n cho các nhà

ạ ơ ệ ấ ừ ả khai thác linh ho t h n trong vi c qu n lý băng thông và công su t phát, t đó

ệ ử ụ ả ơ ệ ế ẫ d n đ n vi c s  d ng tài nguyên hi u qu  h n.

Hình 2.12: So sánh OFDM và OFDMA

ấ ả ề ượ ộ Trong OFDM, t t c  các sóng mang đ u đ ớ   c phát đi m t cách song song v i

G  nhóm

ộ ộ cùng m t biên đ  trong khi OFDMA chia không gian sóng mang thành N

E sóng mang và NE kênh con, m i kênh con này mang m t sóng mang

ỗ ỗ ộ m i nhóm có N

ệ ạ ệ ệ ả ấ ỗ cho m i nhóm. Vi c t o kênh con này giúp c i thi n hi u năng khi công su t phát

ế ị ườ ị ạ ế ẳ ừ ộ t m t thi t b  ng ạ i dùng b  h n ch . Ch ng h n trong OFDMA có 2048 sóng

E  = 32 và NG  = 48 trong tuy n xu ng và N

G  = 53, NE  =32

ế ổ ế ố mang bi n đ i thành N

ế ớ ệ ả trong tuy n lên v i các sóng mang còn l ạ ượ i đ c dùng cho các băng b o v  và báo

28

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

hi u. ệ

Ề

Ể

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ế ị ườ ử ụ ằ Trong OFDM, các thi t b  ng i dùng phát đi b ng cách s  d ng toàn b ộ

ư ẽ ộ ộ ướ ỗ ợ m t kênh cùng m t lúc nh  hình v  bên d i. Trong khi đó, OFDMA h  tr  đa

ậ ườ ỉ ượ truy nh p cho phép ng i dùng ch  phát đi qua các kênh con đ c gán cho chúng.

ỉ ộ ụ ư ế ế Nh  ví d  trên, n u 2048 sóng mang và 32 kênh con, n u ch  m t kênh con

ộ ế ị ẽ ượ ậ ấ ộ ượ đ c gán cho m t thi t b  thì toàn b  công su t phát ra s  đ c t p trung trong

ả ụ ể ổ ạ ộ ộ ợ ớ ơ 1/32 ph  kh  d ng và có th  đem l i m t đ  l i 15dB so v i OFDM. H n th ế

ứ ặ ậ ệ ợ ử ụ ộ ữ n a, hình th c đa truy nh p này là đ c bi t có l i khi s  d ng các kênh r ng.

ế Hình 2.13: Tuy n lên trong OFDM và OFDMA

ế ị ườ ượ ể Trong OFDM, các thi t b  ng i dùng đ ờ c gán các khe th i gian đ  phát,

ỉ ộ ư ế ị ườ ể ờ nh ng ch  m t thi t b  ng ấ   ộ i dùng có th  phát trong m t khe th i gian duy nh t.

ệ ạ ộ ố Trong OFDMA, vi c t o kênh con cho phép m t s  thi ế ị ượ t b  đ c phát trong cùng

ờ ộ ượ m t th i gian qua các kênh con đ c gán cho chúng

ậ ủ

ộ

ặ

ỹ

2.3. Các đ c tính k  thu t c a WiMAX di đ ng

ấ 2.3.1 C u trúc khung TDD

ạ ộ ỗ ợ PHY 802.16e h  tr  TDD, FDD và ho t đ ng FDD half­duplex. Tuy nhiên,

ủ ứ ầ ả ớ ộ ỉ ỉ phiên b n ban đ u c a profile ch ng ch  WiMAX di  đ ng ch  có v i ch  đ ế ộ

ả ớ ượ ẽ ượ ứ TDD. V i phiên b n đang đ c nghiên c u, profile FDD s  đ ở   c xem xét b i

ơ ộ ể ạ ữ ễ ớ ơ di n đàn WiMAX đ  t o ra các c  h i kinh doanh m i cho nh ng n i có các yêu

ổ ộ ạ ặ ấ ố ớ ể ề ặ ợ ớ ơ ầ c u v  ph  n i h t ho c c m đ i v i TDD ho c là phù h p h n v i tri n khai

29

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

FDD.

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ộ ứ ụ ủ ậ ờ TDD là m t  ng d ng c a Đa truy nh p phân chia theo th i gian TDMA

ể ệ ệ ề (Time Devision Multiple Acces) đ  phân tách tín hi u đi và tín hi u v . TDD có

ộ ệ ớ ườ ợ ự ố ứ ữ ố ộ m t ti n ích l n trong tr ng h p s  không đ i x ng gi a t c đ  uplink và và

ộ ả ữ ệ ố ệ ẽ ổ downlink d  li u là thay đ i. Khi s  li u uplink tăng lên thì s  có m t d i thông

ư ướ ể ơ ố ượ ạ ể ộ r ng h n có th  phân ph i cho nó nh  tr c khi nó đ c co l i  đ  có th ể

ộ ệ ế ề ượ ử ụ truy n đi. M t ti n ích khác khi n TDD đ ộ   c s  d ng trong WiMAX di đ ng

ế ệ ầ ườ ệ ấ ố th  h  đ u là đ ng tín hi u radio uplink và downlink là r t gi ng trong h ệ

ư ể ề ệ ậ ố th ng di chuy n ch m  đi u đó có nghĩa là công ngh  nh  beamforming làm

ệ ấ ố ớ ệ ố ệ ố ự ắ ủ ế vi c r t t ể ấ   t v i h  th ng TDD. S  s p x p có h  th ng c a TDD có th  c p

ạ ố ượ ộ ề ề ậ ờ phát m t cách linh ho t s  l ng khe th i gian cho hai chi u truy n và nh n d ữ

ệ ề ặ ệ ọ ườ ề li u, đi u này đ c bi t quan tr ng trong các đ ng truy n Internet v i t  l ớ ỉ ệ

ị ắ ả ộ ộ ổ UL/DL không b  b t bu c ph i là 50/50. Xét m t cách t ng quát thì TDD có th ể

ạ ự ệ ố ư ự ủ ạ mang l ấ   i s  linh ho t cũng nh  giúp nâng cao năng l c c a h  th ng lên r t

ệ ử ụ ủ ề ả ầ nhi u. Tuy nhiên, vi c s  d ng TDD trong phiên b n đ u này c a WiMAX di

ặ ả ộ ộ ượ ế ở ị ạ ể ầ ỏ đ ng g p ph i m t nh c đi m đó là b  h n ch t b i dài t n nh .

ể ệ ữ ệ ề ả ớ ỗ            Đ  hi u qu  TDD chia dòng d  li u ra thành nhi u khung và v i m i

ạ ể ề ề ậ ờ khung này l i chia thành các khe th i gian đ  truy n đi và nh n v .

ố ớ ấ ầ ự ồ ộ ệ ố ề ễ Đ i v i v n đ  xuyên nhi u, TDD không yêu c u s  đ ng b  h  th ng ở

ệ ộ ạ ế ộ ẽ ư ữ di n r ng, trái l i TDD s   u tiên ch  đ  song công vì nh ng lý do sau:

ề ỉ ườ TDD cho phép đi u ch nh t ỷ ố ườ  s  đ ố ng xu ng/đ ng lên đ  h  tr ể ỗ ợ ư    l u

ườ ườ ệ ộ ớ ượ l ng đ ố ng xu ng/đ ả ng lên m t cách hi u qu , trong khi đó v i FDD, đ ườ   ng

ố ườ ị ố ị ằ ớ xu ng và đ ng lên luôn luôn b  c  đ nh và nói chung là b ng v i băng thông DL

và UL.

ể ỗ ợ ả ả ổ ề ả ỉ ự          TDD đ m b o s  trao đ i kênh đ : h  tr kh  năng đi u ch nh đ ườ   ng

ệ ề ả ấ truy n, MIMO và các công ngh  anten c i vòng kín cao c p khác.

ộ ặ ư ệ ầ ố ớ ỉ ầ   Không gi ng nh  FDD v i vi c yêu c u m t c p kênh, TDD ch  yêu c u

ả ườ ộ ườ ề ế ề ơ m t kênh đ n cho c  đ ố ng xu ng và đ ẻ   ẫ ng lên, đi u này d n đ n m m d o

30

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ố ớ ự ổ ổ ơ h n đ i v i s  phân chia ph  thay đ i.

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ế ế ộ ể ể ứ ạ ơ Thi ẽ ố   t k  b  thu phát đ  tri n khai TDD là ít ph c t p h n và do đó s  t n

ẽ ướ ơ ạ ấ ớ ươ kém h n. Hình v  d i đây minh ho  c u trúc khung OFDM v i ph ứ   ng th c

ờ ỗ ượ song công chia theo th i gian (TDD). M i khung đ c chia thành khung con DL

ẽ ở ể ộ ị và UL riêng r  b i các b  chuy n d ch phát/thu và thu/phát (TTG và RTG t ươ   ng

ứ ể ố ạ ự ề ẫ ộ ộ ng) đ  ch ng l i s  xung đ t trong truy n d n DL và UL. Trong m t khung,

ể ượ ử ụ ạ ộ ệ ố ể ả ả ố ư ề thông tin đi u khi n sau đ c s  d ng đ  đ m b o ho t đ ng h  th ng t i  u:

ầ ầ ượ ử ụ ệ ộ ồ Đ c s  d ng cho đ ng b , là ký hi u OFDM Ph n đ u khung (preamble):

ủ ầ đ u tiên c a khung.

ề ề ượ ặ ầ FCH đ ở ầ   c đ t ngay sau ph n m  đ u ể Tiêu đ  đi u khi n khung (FCH):

ư ộ ả ấ ấ (preamble). Nó cung c p các thông tin c u hình khung nh  đ  dài b n tin MAP,

ệ ụ ơ ồ s  đ  mã hoá và kênh con hi u d ng.

ấ ổ ề   ự DL­MAP và UL­MAP:  Cung c p s  phân b  kênh con và thông tin đi u

ể ộ ươ ứ khi nkhác cho khung con DL và UL m t cách t ng  ng.

ả ượ ử ụ ạ ộ ố Kênh con UL đ c s  d ng cho tr m g c di đ ng (MS) đ ể Kho ng UL:

ự ề ự ư ệ ấ ầ ờ ố ỉ th c hi n th i gian vòng kín, t n s  và s  đi u ch nh công xu t cũng nh  yêu

ầ ầ c u băng t n.

ượ ể ả ờ ạ ổ c phân b  cho MS đ  tr  l i l i các thông UL CQICH: Kênh UL CQICH đ

ề ạ tin v  tr ng thái kênh.

31

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ượ ử ụ ể ả ờ ạ i l i thông báo DL HARQ UL ACK: Đ c s  d ng cho MS đ  tr  l

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ấ Hình 2.14: C u trúc khung WiMAX OFDMA

2.3.2. Các đ c đi m l p PHY c i ti n khác

ể ớ ả ế ặ

ư ề ế ậ ộ ỹ       WiMAX di đ ng đã đ a ra các k  thu t: đi u ch  thích nghi và mã hóa

ầ ậ ạ ự ộ ạ ế ợ ể ả ồ (AMC), yêu c u l p l đ ng l i t i ki u k t h p (HARQ), và ph n h i kênh

ể ườ ủ ủ ả ả nhanh (CQICH), đ  tăng c ng kh  năng ph  sóng và kh  năng c a WiMAX

ứ ụ ộ trong các  ng d ng di đ ng.

ộ ắ ả ộ ố Trong WiMAX di đ ng ở ườ  đ ỗ ợ ề   ng xu ng, b t bu c ph i có các h  tr  đi u

32

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ế ọ ch  QPSK, 16 QAM và 64 QAM, còn ở ườ  đ ng lên 64 QAM là tùy ch n.

Ề

Ể

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ế ề Hình 2.15: Mô hình đi u ch  trong 802.16e

ớ ố ộ ặ ả ổ C  mã hóa vòng và mã hóa Turbo vòng v i t c đ  mã thay đ i và mã l p cũng

ẵ ẻ ậ ộ ấ ể ượ ỗ ợ đ c h  tr . Ngoài ra, mã Turbo và mã ki m tra ch n l m t đ  th p (LDPC) cũng

ề ả ọ ổ ượ ỗ ợ đ ế c h  tr  tùy ch n. B ng sau t ng k t các nguyên lý mã hóa và đi u ch  đ ế ượ ỗ c h

ợ ớ ọ ỳ ượ ỉ tr ộ  trong profile WiMAX di d ng (v i mã UL tu  ch n đ ữ   ớ c ch  ra v i ch  in

nghiêng).

ế ượ ỗ ợ ề ả ỹ ậ B ng 2.2: Các k  thu t mã hóa và đi u ch  đ c h  tr

ự ổ ợ ố ộ ề ậ ỹ ạ ự S  t ế  h p các k  thu t đi u ch  và các t c đ  mã đem l i s  tinh phân gi ả   i

ớ ộ ộ ộ ữ ệ ư ả ọ ố t c đ  d  li u nh  minh h a trong b ng 1.3 (v i đ  r ng kênh là 5 và 10 MHz

ể ỗ ộ ư   ớ v i các kênh con PUSC).  Đ  dài khung là 5ms. M i khung có 48 bi u tr ng

ữ ệ ư ể ể ề ẵ ấ ồ ị OFDM g m 44 bi u tr ng s n sàng đ  truy n d  li u. Các giá tr  đánh d u màu

ố ộ ể ỉ ậ ỹ là đ  ch  các t c đ  cho k  thu t 64QAM tùy ch n ọ ở ườ  đ ng lên.

33

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ố ộ ữ ệ ả ớ ộ B ng 2.3: T c đ  d  li u PHY v i các kênh con PUSC trong WiMAX di đ ng

Ề

Ể

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ộ ữ ệ ỗ ấ ạ ố ộ ố ợ ị ị ụ            B  lâp l ch tr m g c xác đ nh t c đ  d  li u phù h p m i c p phát c m

ự ướ ộ ệ ề ệ ề ở (burts) d a trên kích th c b  đ m và đi u ki n truy n song ộ    phía thu...M t

ấ ượ ị ỉ ượ ử ụ kênh ch  th  ch t l ng kênh (CQI­channel quality indicator) đ c s  d ng đ ể

ạ ấ ừ ế ị ầ ố ườ ử ế cung c p thông tin tr ng thái kênh t thi t b  đ u cu i ng ộ ậ   i s  dùng đ n b  l p

ể ượ ạ ạ ố ồ ở ả ị l ch tr m g c. Thông tin tr ng thái kênh có th  đ c ph n h i b i CQICH bao

ả ự ự ế ộ ự ự ệ ậ ọ ọ   ồ g m: CINR v t lý, CINR hi u qu , s  l a ch n ch  đ  MIMO và s  l a ch n

ớ ỹ ứ ườ ể ậ ụ ề ậ kênh con. V i k  thu t TDD, thích  ng đ ư   ng truy n cũng có th  t n d ng  u

ệ ả ủ ư ể ể ấ ơ ệ đi m c a vi c đ o kênh đ  cung c p vi c đo chính xác h n (nh  là âm thanh).

ỗ ợ ử ụ ộ ứ            WiMAX di đ ng cũng h  tr  HARQ. HARQ cho phép s  d ng giao th c

ừ ứ ể ấ ợ ỗ ả “d ng và đ i” N kênh cung c p kh  năng đáp  ng nhanh đ  đóng gói l ả   i và c i

ủ ế ả ườ ự ư ừ ti n kh  năng ph  sóng đ ng biên cell. S  d  th a tăng đ ượ ỗ ợ ể ả ế   c h  tr  đ  c i ti n

ề ộ ề ạ ệ ộ ượ ậ ủ ơ h n v  đ  tin c y c a vi c truy n l i. M t kênh ACK cũng đ ấ c cung c p trong

ế ợ ệ ớ ườ đ ng uplink cho tín hi u HARQ ACK/NACK. HARQ k t h p v i CQICH và

ấ ự ươ ế ườ AMC cung c p s  t ng thích liên k t manh trong môi tr ng t ạ ố ộ ươ   ng i t c đ  ph

34

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ệ ti n quá 120Km/gi ờ .

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ả ớ 2.3.3. Mô t l p MAC (Media Access Control)

ẩ ượ ể ừ ề ệ ầ ấ ạ ị Chu n 802.16 đ c phát tri n t yêu c u v  vi c cung c p đa d ng d ch

ữ ệ ạ ộ ồ ớ ướ ụ v  băng r ng bao g m tho i, d  li u, và video. L p MAC là h ế ố ng k t n i bao

ộ ụ ị ụ ấ ớ ớ ồ g m ba phân l p con. L p con h i t ọ ự ế    d ch v  riêng (SSCS) cung c p m i s  bi n

ạ ữ ệ ữ ệ ể ậ ạ ạ ổ đ i hay ánh x  d  li u m ng ngoài, nh n d  li u m ng ngoài qua đi m truy

ị ữ ệ ụ ượ ụ ậ ơ ị ị nh p d ch v  CS SAP, các MAC SDU (đ n v  d  li u d ch v ) đ ở   ậ c nh n b i

ầ ớ l p con ph n chung MAC CPS thông qua MAC SAP.

ế ợ ệ ạ ạ ồ ớ ậ             Bao g m vi c phân lo i các SDU m ng ngoài và k t h p chúng v i nh n

ế ố ụ ậ ạ ồ ợ ị ạ d ng lu ng d ch v  MAC thích h p (SFID) và nh n d ng k t n i (CID). Nó có

ề ả ọ ư ể ề ồ ứ th  cũng bao g m các ch c năng nh  nén tiêu đ  t i tr ng (PHS). Nhi u chi ti ế   t

ượ ứ ệ ạ ạ ấ ớ ị ậ kĩ thu t CS đ ề c cung c p cho giao di n v i nhi u lo i giao th c. Đ nh d ng bên

ủ ả ọ ấ ớ ỗ trong c a t ầ   i tr ng CS là duy nh t v i m i CS, và các MAC CPS không yêu c u

ể ượ ị ủ ấ ạ ừ ả ọ hi u d c đ nh d ng c a nó hay phân tích b t kì thông tin nào t i tr ng CS. t

ứ ủ ệ ậ ấ MAC CPS cung c p các ch c năng MAC chính c a vi c truy nh p h ệ

ả ầ ộ ộ ấ ố ế ậ ậ th ng, c p phát đ  r ng d i t n, thi ữ ệ   ế ố t l p và duy trì k t n i. Nó nh n d  li u

ế ố ề ạ ừ t ụ ể    nhi u CS thông qua MAC SAP, phân lo i thành các k t n i MAC c  th .

ượ ữ ệ ụ ệ ề ớ QoS đ ậ ị c áp d ng cho vi c truy n và l p l ch d  li u thông qua l p PHY s ử

ụ ơ ả ạ ị ụ d ng 4 lo i d ch v  c  b n.

ạ ế ố ế ố ế ố ả Có hai lo i k t n i đó là các k t n i qu n lý và k t n i truy n t ề ả ữ ệ   i d  li u.

ế ố ơ ả ứ ấ ơ ấ ạ ả ộ ế ố ơ ả   Các k t n i qu n lí có ba lo i: c  b n, s  c p và th  c p. M t k t n i c  b n

ế ố ơ ấ ạ ỗ ượ ạ đ ậ c t o ra cho m i MS khi nó gia nh p vào m ng. K t n i s  c p cũng đ ượ   c

ỗ ở ờ ư ể ạ ả ợ ạ t o ra cho m i MS ả    th i đi m vào m ng nh ng đu c dùng cho các b n tin qu n

ạ ế ố ứ ấ ứ ễ ả ạ ượ lí dung sai tr . Lo i k t n i qu n lí th  ba, lo i th  c p đ ả   c dùng cho các b n

ả ượ ế ố ư tin qu n lí IP tóm l c (nh  DHCP, SNMP, TFP). Các k t n i truy n t ề ả ữ ệ   i d  li u

ể ượ ặ ượ ế ậ ầ ượ có th  đ ấ c cung c p ho c đ c thi t l p theo yêu c u. Chúng đ c dùng cho

ư ượ ườ ể ượ ể ể ơ ồ các lu ng l u l ng ng ặ i dùng. Đ n đi m ho c đa đi m có th  đ c dùng cho

35

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ề ẫ truy n d n.

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ủ ừ ẽ ấ ớ Tuy nhiên chúng ta s  không đi sâu vào c u trúc c a t ng phân l p con mà

ủ ư ặ ẽ s  xét các đ c tính c a MAC nói chung theo cách phân chia nh  sau:

ụ ậ ị ị 2.3.3.1. D ch v  l p l ch MAC

ụ ậ ị ộ ị ượ ế ế ể c thi ệ   t k  đ  phân phát hi u D ch v  l p l ch MAC WiMAX di đ ng đ

ụ ố ệ ự ệ ạ ả ộ ớ ị ồ qu  các d ch v  s  li u băng r ng bao g m tho i, d  li u, và video v i kênh vô

ụ ậ ị ế ộ ổ ờ ộ ị tuy n băng r ng thay đ i theo th i gian. D ch v  l p l ch MAC có các thu c tính

sau:

ộ ậ ị ố ệ B  l p l ch s  li u nhanh:

ộ ậ ị ổ ệ ả ụ ả ả ồ B  l p l ch MAC ph i phân b  hi u qu  ngu n tài nguyên kh  d ng đáp

ứ ố ệ ề ệ ổ ờ ng l ạ ớ ư ượ i v i l u l ng s  li u bursty và đi u ki n kênh thay đ i theo th i gian.

ộ ậ ị ồ ạ ỗ ạ ả ố ồ ơ ớ B  l p l ch ng i t ầ ư   i m i tr m g c cho phép ph n h i nhanh h n v i yêu c u l u

ố ệ ề ệ ượ ư ụ ớ ồ ị ượ l ng và đi u ki n kênh. Gói s  li u đ c đ a vào các lu ng d ch v  v i tham

ể ườ ậ ị ế ị ậ ự ể ề ớ ố s  QoS trong l p MAC đ  ng i l p l ch có th  quy t đ nh tr t t truy n gói qua

ệ ế ể ả ồ ấ giao di n vô tuy n. Kênh CQICH cung c p ph n h i thông tin kênh nhanh đ  cho

ộ ậ ị ỗ ạ ự ề ế ọ ố ề   ợ phép b  l p l ch l a ch n mã hoá thích h p và đi u ch  cho m i tr m g c. Đi u

ế ứ ế ợ ề ẫ ạ ớ ch / mã hoá thích ấ  ng k t h p v i HARQ cung c p truy n d n m nh qua kênh

ổ ờ thay đ i theo th i gian

ậ ị ả L p l ch cho c  DL và UL:

ị ượ ả ư ượ ấ ụ ậ ị D ch v  l p l ch đ c cung c p cho c  l u l ể ộ ậ   ng DL và UL. Đ  b  l p

ệ ả ấ ổ ồ ố ị l ch MAC phân b  ngu n tài nguyên hi u qu  và cung c p QoS mong mu n trong

ờ ố ớ ề ạ ả ả ồ ị ệ   UL, UL ph i ph n h i chính xác và thông tin k p th i đ i v i khía c ch đi u ki n

ơ ế ề ầ ầ ầ ườ ư ượ l u l ng và yêu c u v  QoS. Các c  ch  yêu c u băng t n đa đ ư   ng lên nh  là

ả ầ ầ ầ ộ yêu c u băng t n thông qua m t kho ng kênh, yêu c u “piggyback” và “polling”

ế ế ể ỗ ợ ụ ầ ầ ồ ị ị ượ đ c thi t k  đ  h  tr  yêu c u băng t n UL. Lu ng d ch v  UL xác đ nh c ơ

ỗ ế ố ườ ế ả ồ ộ ậ ị ể ả ể ả ch  ph n h i cho m i k t n i đ ng lên đ  đ m b o b  l p l ch UL có th  tiên

36

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ượ ễ ừ ữ ơ ớ đoán đ ự c. H n n a, v i kênh con UL tr c giao, không có xuyên nhi u t cell

Ề

Ể

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ả ơ ậ ị ể ệ ồ ổ ngoài. L p l ch UL có th  phân b  ngu n tài nguyên hi u qu  h n và tham s ố

ố ơ QoS t t h n.

ự ồ ổ ộ S  phân b  ngu n tài nguyên đ ng:

ỗ ợ ự ố ớ ổ ồ MAC h  tr ỗ    s  phân b  ngu n tài nguyên đ i v i DL và UL trên m i

ự ổ ồ ượ ả khung. S  phân b  ngu n tài nguyên đ c phân phát trong b n tin MAP t ạ ắ   i b t

ể ượ ự ỗ ổ ồ ầ đ u m i khung. Do đó, s  phân b  ngu n tài nguyên có th  đ c thay đ i t ổ ừ

ư ượ ệ ề ơ ề khung–khung theo các đi u ki n v  kênh và l u l ữ ng. H n n a, m t s  l ộ ố ượ   ng

ổ ừ ể ồ ổ ỗ ầ ngu n tài nguyên trong m i l n phân b  có th  thay đ i t ế  1 khe đ n toàn b ộ

ạ ố ự ổ ồ ố ơ khung. S  phân b  ngu n tài nguyên h t t t và nhanh cho phép QoS t t h n cho

ư ượ l u l ố ệ ng s  li u

QoS oriented:

ộ ậ ị ề ả ố ệ ỗ ế ố ế ố ử B  l p l ch MAC x  lý truy n t ỗ   i s  li u trên m i k t n i­k t n i. M i

ụ ố ệ ộ ậ ớ ị ơ ớ ợ ố ế ố ượ ế ợ k t n i đ c k t h p v i d ch v  s  li u đ n v i m t t p h p các tham s  QoS.

ả ồ ớ ượ ổ ộ ả V i kh  năng ngu n tài nguyên đ ộ ậ   c phân b  đ ng trong c  DL và UL, b  l p

ể ỗ ợ ả ư ượ ụ ể ớ ậ ị ị l ch có th  h  tr  QoS cho c  l u l ng DL và UL. C  th  v i l p l ch kênh lên­

ồ ườ ượ ổ ệ ả ố ơ ngu n tài nguyên đ ng lên đ c phân b  hi u qu , QoS là t t h n

ọ ầ ậ ị ự L p l ch l a ch n t n:

ộ ậ ị ạ ộ ủ ể ể B  l p l ch có th  ho t đ ng trên các ki u khác nhau c a kênh con. Kênh

ả ầ ố ư ị ơ con đ o t n s  nh  là hoán v  PUSC, n i mà sóng mang con trong các kênh con

ố ả ấ ượ ẫ ươ ượ đ c phân b  gi ầ  ng u nhiên trên băng t n, kênh con có ch t l ng t ng t ự   .

ể ỗ ợ ầ ố ậ ị ạ ố ạ ớ ồ L p l ch đa d ng t n s  có th  h  tr  QoS v i tính h t t t và ngu n tài nguyên

ầ ố ề ề ư ớ ự ị ề ẻ ờ ị th i gian t n s  m m d o. V i s  hoán v  li n k  nh  hoán v  AMC, kênh con có

ể ả ườ ọ ầ ậ ị ể ộ ố th  tr i qua các c ự ng đ  khác nhau. L p l ch l a ch n t n s  có th  phân b ổ

ộ ớ ọ ầ ự ạ ấ ố các thuê bao di đ ng t ậ ị i kênh con m nh nh t. L p l ch l a ch n t n s  có th ể

ườ ệ ố ớ ự ừ ề ả ả tăng c ng kh  năng h  th ng v i s  tăng lên v a ph i trong tiêu đ  CQI trong

37

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

UL.

Ề

Ể

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ỗ ợ ộ ườ ớ ố ế ề ả 2.3.3.2. H  tr  QoS V i t c đ  đ ng truy n vô tuy n cao, kh  năng truy n t ề ả ấ ố ứ   i b t đ i x ng

ườ ộ ơ ế ấ ạ ố ườ đ ng lên/đ ng xu ng và m t c  ch  c p phát tài nguyên linh ho t, WiMAX di

ứ ể ượ ề ầ ạ ị ộ đ ng hoàn toàn có th  đap  ng đ c các yêu c u QoS cho nhi u lo i hình d ch

ữ ệ ủ ụ ứ ộ ớ ượ ụ v  và  ng d ng d  li u. Trong l p MAC c a WiMAX di đ ng, QoS đ c cung

ư ượ ụ ồ ị ả ướ ấ c p qua lu ng d ch v  nh  đ c mô t trong hình bên d ồ i. Đây là lu ng gói có

ộ ướ ượ ộ ậ ấ ố ớ ấ duy nh t m t h ng mà đ ụ ể   c cung c p v i m t t p các tham s  QoS c  th .

ế ậ

ộ ế ố

ộ ướ

ữ

t l p m t k t n i logic m t h

ng gi a các MAC. Sau đó, MAC

ướ ụ ố ệ ụ ể ạ ạ ị ầ ấ ộ ố ố Tr c khi cung c p m t lo i d ch v  s  li u c  th , tr m g c và đ u cu i ng ườ   i

ụ ể ượ

ệ

ộ

ồ

ị

ế ợ k t h p các gói qua giao di n MAC vào m t lu ng d ch v  đ  đ

ế   c phân phát qua k t

ố

ượ

ế ợ

ứ ự

ụ

ồ

ớ

ị

ề

ố n i. Tham s  QoS đ

ị c k t h p v i lu ng d ch v  xác đ nh th  t

ẫ  truy n d n qua môi

ườ

ế

ị

ướ

ế ố

ể

ề

ể

tr

ng vô tuy n. Do đó, QoS đ nh h

ấ ng k t n i có th  cung c p đi u khi n chính xác

ế

ế

ệ

ệ

ườ

ổ

ị

qua giao di n vô tuy n. Do giao di n vô tuy n th

ng là nút c  chai, QoS đ nh h

ướ   ng

ệ

ề

ể

ể

ả ế ố k t n i có th  cho phép hi u qu  qua đi u khi n QoS end­to­end.

ử ụ  đ u tiên thi s  d ng ầ

ộ ỗ ợ Hình 2.16: QoS h  tr  WiMAX di đ ng

ố ồ ể ượ ụ ị ả ả ộ Tham s  lu ng d ch v  có th  đ c qu n lý đ ng thông qua b n tin MAC

ụ ộ ụ ượ ả ầ ồ ị ự ơ ị ể đ  tho  mãn các yêu c u d ch v  đ ng. Lu ng d ch v  đ c d a trên c  ch ế

ụ ể ệ ả ấ ả ả ướ QoS áp d ng cho c  DL và UL đ  cung c p QoS c i thi n trong c  2 h ng.

ỗ ợ ộ ụ ố ệ ụ ứ ả ộ ị ớ   ộ WiMAX di đ ng h  tr  m t kho ng r ng các d ch v  s  li u và  ng d ng v i

38

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ầ ổ ượ ổ ế ả yêu c u QoS thay đ i. Chúng đ c t ng k t trong b ng sau:

Ề

Ể

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ụ ả ị B ng 2.4: Các d ch v  trong QoS

ồ ả 2.3.3.3. Qu n lý ngu n

ạ ộ ỗ ợ ế ộ ệ ả ộ ồ WiMAX di đ ng h  tr  2 ch  đ  cho ho t đ ng hi u qu  ngu n: ch  đ ế ộ

ế ộ ế ộ ề ạ ộ ể   sleep và ch  đ  idle. Ch  đ  “sleep” là m t tr ng thái trong đó MS đi u khi n

ề ự ắ ặ ự ụ ủ ụ ề ệ ậ ả ạ ộ m t giai đo n ti n tho  thu n v  s  v ng m t s  ph c v  c a giao di n vô

ế ạ ạ ố ượ ặ ả ụ ư ở tuy n tr m g c. Giai đo n này đ ủ   c đ c tr ng hoá b i tính không kh  d ng c a

ư ượ ừ ự ụ ủ ư ượ ụ ạ ố ặ MS, nh  đ c quan sát t s  ph c v  c a tr m g c, l u l ng DL ho c UL.

ế ộ ố ư ấ ố ư ự ử ụ ủ ồ Ch  đ  sleep cho phép t i  u công su t MS và t i  u s  s  d ng c a ngu n giao

ấ ự ề ế ộ ế ẻ ệ ạ ố di n vô tuy n tr m g c. Ch  đ  sleep cũng cung c p s  m m d o cho MS đ ể

ể ỗ ợ ế ộ ể ậ ạ ố quét các tr m g c khác đ  thu th p thông tin đ  h  tr  handoff qua ch  đ  sleep.

ế ộ ể ở ế ấ ơ ả ụ ầ Ch  đ  Idle cung c p c  ch  cho MS đ  tr thành kh  d ng tu n hoàn

ư ượ ả ả ạ ố ụ ể ộ ạ cho b n tin l u l ng qu ng bá mà không đăng ký t i m t tr m g c c  th  nào

ư ườ ế ế ượ ữ ở ế ằ nh  khi MS n m trong môi tr ng liên k t vô tuy n đ ề   c chi m gi a b i nhi u

ạ ố ệ ầ ầ ở ế ộ tr m g c. Ch  đ  idle mang l ạ ợ i l i ích cho MS b i vi c không c n yêu c u cho

ạ ộ ườ ợ ạ ạ ố handoff và ho t đ ng bình th ng khác và l i ích cho m ng và tr m g c b i s ở ự

39

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ạ ỏ ư ượ ế ệ ạ ừ ự lo i b  giao di n vô tuy n và l u l ng handoff m ng t ạ ộ    s  không ho t đ ng

Ề

Ể

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ấ ộ ươ ả ờ ơ ị ẫ ủ c a MS trong khi v n cung c p m t ph ả   ng pháp đ n gi n và k p th i cho c nh

ư ượ ề báo MS v  pending l u l ng DL.

ộ ả 2.3.3.4. Qu n lý di đ ng

ươ ượ ỗ ợ ẩ Có 3 ph ng pháp handoff đ ứ   c h  tr  trong chu n 802.16e: handoff c ng

ể ạ ố ạ (hard)   (HHO­Hard   Handoff),   chuy n   m ch   tr m   g c   nhanh   (FBSS­   Fast  Base

ể ậ Station  Switching)  và  handover chuy n  giao phân t p  vĩ mô  (MDHO  ­  Macro

Diversity Handover).

ữ ươ ắ ộ Trong   nh ng   ph ng   pháp   handoff   trên,   HHO   là   b t   bu c   trong   khi

ế ộ ỳ ể ễ ọ FBSS và MDHO là 2 ch  đ  tu  ch n. Di n đàn WiMAX đang phát tri n các

ệ ố ư ậ ầ ỹ ứ ủ ẩ yêu c u k  thu t cho vi c t i  u handoff c ng trong khung c a chu n 802.16e.

ữ ượ ụ ể ữ ộ ễ ớ ả ế Nh ng c i ti n này đ ớ c phát tri n v i m c tiêu là gi cho đ  tr ủ    l p 2 c a

ơ handoff là bé h n 50 ms.

ể ự ữ ệ ể ằ   ỉ Chuy n giao nhanh trong Wimax ch  có th  th c hi n gi a các BS n m

ầ ố ạ ộ ậ ọ ợ trong cái g i là Diversity Set – là t p h p các BS ho t đ ng trong cùng t n s , có

ể ế ố ượ ủ ớ ể ặ ệ ả ồ SINR đ  l n đ  MS có th  k t n i đ c và đ c bi ộ   t là chúng ph i đ ng b .

ỉ ượ ủ ự ọ Trong Diversity Set này thì ch  có 1 BS đ c g i là anchor (BS ch  l c, hay còn

ế ố ữ ự ể ớ ọ g i là đi m k t n i, kh p). S  khác nhau gi a MDHO và FBSS là ở ổ ố ớ    ch : đ i v i

ữ ệ ổ ỉ FBSS, MS ch  trao đ i thông tin d  li u thông qua BS anchor thôi, còn MDHO thì

ề ư ượ ấ ả ằ MS truy n l u l ữ ệ ng d  li u qua t t c  các BS n m trong Diversity Set.

ượ ỗ ợ Khi FBSS đ ộ c h  tr , MS và BS duy trì m t danh sách các BS mà nó liên

ế ậ ớ ợ ượ ọ ự ậ ợ quan đ n FBSS v i MS. T p h p này đ c g i là t p h p tích c c. Trong FBSS,

ế ụ ữ ự ậ ạ ố ợ ợ   ậ MS ti p t c giám sát tr m g c trong t p h p tích c c. Gi a MS trong t p h p

ự ộ ượ ạ ộ ị tích c c, m t BS “anchor” đ c xác đ nh. Khi ho t đ ng trong FBSS, MS ch ỉ

ề ả ớ ườ ườ ố truy n thông v i BS “anchor” cho b n tin đ ng lên và đ ồ   ng xu ng bao g m

ế ố ư ượ ả ị ừ ộ ớ ộ qu n lý và k t n i l u l ể ng.  Chuy n d ch t m t BS “Anchor” t i m t BS khác

ụ ạ ượ ề ả ự ệ ệ ầ ể (ví d  chuy n m ch BS) đ c th c hi n mà không c n đ  b n tin báo hi u HO

ủ ụ ậ ậ ộ ượ ở ộ ự ệ ệ ắ b t bu c. Th  t c c p nh p “Anchor” đ ề   c th c hi n b i đ  dài tín hi u truy n

40

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ụ ụ ắ ầ ủ ể ớ ộ   thông c a BS ph c v  thông qua kênh CQI. Chuy n giao FBSS b t đ u v i m t

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ề ố ệ ừ ộ ế ị ậ ở ộ ể quy t đ nh b i m t MS đ  nh n và truy n s  li u t m t BS “anchor” mà có th ể

ộ ậ ự ổ ợ ượ ự ọ thay đ i trong m t t p h p tích c c. MS thông báo NS đ ủ ụ   c l a ch n và th  t c

ậ ậ ọ ừ ự ự ậ ợ ữ ậ c p nh p t p h p tích c c. MS quét các BS lân c n và l a ch n t nh ng BS này

ậ ậ ự ượ ợ ợ ự ở ủ ụ ậ ra các BS phù h p và th  t c c p nh p t p h p tích c c đ ệ c th c hi n b i BS

ệ ủ ế ụ ự ậ ộ ợ và MS. MS ti p t c giám sát đ  dài tín hi u c a BS mà trong t p h p tích c c và

ọ ộ ừ ộ ậ ể ở ợ ự l a ch n m t BS t m t t p h p đ  tr thành BS “anchor”. MS thông báo BS

ượ ự ắ ầ ặ ả ầ ọ “anchor” đ ộ   c l a ch n trên CQICH ho c MS b t đ u b n tin yêu c u HO. M t

ố ệ ầ ọ ượ ề ủ yêu c u quan tr ng c a FBSS là các s  li u đ ồ c truy n đ ng th i t ờ ớ ấ ả i t t c  các

ụ ụ ự ủ ủ ậ ợ thành viên c a t p h p tích c c c a BS mà cho phép ph c v  MS.

ỗ ợ ộ ậ ự ớ V i MS và BS mà h  tr  MDHO, MS và BS duy trì m t t p tích c c các

ữ ự ế ậ ợ BS mà liên quan đ n MDHO trong MS. Gi a các BS trong t p h p tích c c, BS

ượ ạ ộ ế ộ ề ị “anchor” đ c xác đ nh. Khi ho t đ ng trong ch  đ  MDHO, MS truy n thông

ự ủ ả ậ ợ ườ ớ ấ ả v i t t c  BS trong t p h p tích c c c a b n tin unicast đ ng lên và đ ườ   ng

ư ượ ố ắ ầ ế ị ề ặ ậ xu ng và l u l ả   ng. MDHO b t đ u khi MS quy t đ nh truy n ho c nh n b n

ư ượ ừ ề ả ờ tin  unicast   và   l u  l ng  t ộ   nhi u  BS  trong  cùng  m t   kho ng  th i  gian.   Cho

ườ ề ề ẫ ặ ố ồ ộ MDHO đ ố ệ   ấ ng xu ng, 2 ho c nhi u BS cung c p truy n d n đ ng b  cho s  li u

ế ợ ạ ố ượ ệ ạ ự ườ đ ng xu ng MS mà k t h p  đa d ng  đ c th c hi n t i MS. Cho MDHO

ẫ ừ ộ ề ượ ự ậ ạ ở ườ đ ng lên, truy n d n t m t MS đ ự   c nh n b i đa BS trong khi s  đa d ng l a

ậ ượ ượ ọ ự ệ ch n trong thông tin nh n đ c đ c th c hi n.

ả ậ 2.3.3.5. B o m t

ỗ ợ ố ộ ể ấ ặ ằ WiMAX di đ ng h  tr t t nh t các đ c đi m an ninh b ng cách

ệ ố ỗ ợ ự ự ệ ệ ấ ậ ử ụ s  d ng các công ngh  t t nh t hi n có hi n nay. H  tr  s  nh t th c thi ế ị   t b /

ườ ử ụ ư ượ ứ ề ẻ ả ng i s  d ng, giao th c qu n lý chìa khoá m m d o, mã hoá l u l ạ ng m nh,

ệ ả ề ể ả ặ ẳ ố ư ứ b o v  b n tin m t ph ng qu n ả  lý và đi u khi n, và các t i  u giao th c an ninh

ể cho chuy n vùng nhanh.

ử ụ ể ặ ạ Các khía c nh s  d ng cho các đ c đi m an ninh là:

ứ ứ ả ả giao th c qu n lý chìa khoá phiên b n 2

(cid:0) Giao th c qu n lý chìa khoá:   ả

41

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ơ ả ầ ộ ượ ị (PKM v2) là thành ph n c  b n trong an ninh WiMAX di đ ng đ c xác đ nh

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ử ụ ứ ả ả trong   802.16e.   Giao   th c   này   qu n   lý   an   ninh   MAC   s   d ng   b n   tin   PMK­

ư ượ ự ề ể ậ REQ/RSP, nh t th c PMK EAP, đi u khi n mã hoá l u l ổ ng, trao đ i chìa khoá

ấ ả ả ượ ự handover và t t c  b n tin an ninh multicast/broadcast đ ứ   c d a trên giao th c

này.

ự ậ ế ị ỗ ợ ộ ậ ườ ử ụ WiMAX di đ ng h  tr ự    nh t th c Nh t th c thi t b / ng i s  d ng:

ế ị ườ ử ụ ử ụ ứ ệ ằ ấ thi t b  và ng i s  d ng s  d ng giao th c IETF EAP b ng vi c cung c p h ỗ

ợ ượ ự ự ứ ậ ặ ặ tr  “credentials” đ c d a trên SIM, ho c d a trên USIM ho c ch ng nh n s ố

ự ặ ườ ử ụ ẩ ậ ươ ứ ớ ươ ho c d a trên tên ng i s  d ng/m t kh u. T ng  ng v i ph ậ   ng pháp nh t

ự ượ ỗ ợ th c EAP­ SIM, EAP­AKA, EAP­TLS, EAP­MSCHAPv2 đ c h  tr  thông qua

ứ giao th c EAP.

(cid:0) Mã hoá l u l

ư ượ ộ ượ ử ụ ể ả AES­CCM là m t mã hoá đ c s  d ng đ  b o v ệ ng:

ườ ử ụ ệ ộ ấ ả ố ệ t t c  s  li u ng i s  d ng qua giao di n WiMAX MAC di đ ng. “Chìa khoá”

ượ ạ ừ ệ ự ậ ượ ử ụ đ c s  d ng cho mã hoá đ c t o ra t vi c nh t th c EAP.

(cid:0) B o v  b n tin đi u khi n:

ả ệ ả ề ố ệ ề ể ượ ả ể s  li u đi u khi n đ ệ   ệ ằ c b o v  b ng vi c

ặ ử ụ ặ ơ ồ ự ử ụ s  d ng AES ho c s  d ng CMAC ho c s  đ  HMAC d a trên MD5.

ỗ ợ ộ ơ ồ ắ M t s  đ  b t tay 3 b ướ ượ c đ ỗ ợ ở   c h  tr  b i

(cid:0) H  tr  chuy n vùng nhanh:  ể

ể ố ư ơ ự ạ ậ ộ ỗ ợ ể WiMAX di đ ng đ  t ế i  u c  ch  nh t th c l i cho h  tr  chuy n vùng nhanh.

ơ ế ữ ệ ố ạ ệ ấ ừ ở C  ch  này cũng h u ích trong vi c ch ng l ữ i vi c t n công gi a ch ng b i “con

ườ ng i” “hacker”.

ộ ướ ề ậ 2.3.3.6. Truy nh p kênh truy n ẽ ế ở Khi m t MS m  máy nó s  ti n hành các b ể ế ố ớ ạ c sau đ  k t n i v i tr m BS

ư ượ ướ nh  đ c mô t ả ở hình d i đây.

(cid:0) Th c hi n quá trình tìm ki m và đ ng b  hóa v i các BS mà nó thu đ ồ

ự ệ ế ộ ớ ượ   c

42

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ể ự ệ ượ ầ ố ẽ ế ề sóng radio. Đ  th c hi n đ c đi u này, các MS s  ti n hành scan các t n s  DL

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ắ ừ ộ (đã bi ế ướ t tr c), l ng nghe các DL preamble phát ra t ự   ồ  các BS và đ ng b  hóa d a

ể ề ệ vào các thông đi p đi u khi n.

(cid:0) Ti p theo MS nh n bi ế

ế ậ ắ ằ ố t các thông s  uplink b ng cách l ng nghe các UL­

MAP.

(cid:0) MS th c hi n quá trình ranging. Cái này gi ng nh  power control trong

ự ư ệ ố

ạ ộ ế m ng thông tin di đ ng t bào.

(cid:0) MS th a thu n v  vi c thuê nh n băng thông v i BS cũng nh  các thông

ề ệ ư ậ ậ ỏ ớ

ề tin v  profile.

(cid:0) MS th c hi n quá trình nh n th c, trao đ i khóa và ti n hành đăng ký truy

ự ự ệ ế ậ ổ

ế ố ậ ạ ượ ế ậ nh p vào m ng. K t n i IP đ c thi t l p

(cid:0) ể ắ ầ ượ ụ ồ ị ổ Lu ng d ch v  có th  b t đ u đ c trao đ i.

ướ ế ố ớ ạ Hình 2.17: Các b c k t n i v i tr m BS

ộ

ể

ặ

ả ế ủ 2.4. Các đ c đi m c i ti n c a WiMAX di đ ng

ệ 2.4.1 Công ngh  anten thông minh

2.4.1.1. MIMO

ự ề ậ ỹ ỹ ậ             K  thu t MIMO (MIMO technique) trong lĩnh v c truy n thông là k  thu t

ữ ệ ề ề ể ề ử ụ s  d ng nhi u anten phát và nhi u anten thu đ  truy n d  li u. MIMO technique

43

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ự ụ ự ằ ấ   ờ ậ t n d ng s  phân c c (không gian, th i gian, mã hóa ...) nh m nâng cao ch t

Ề

Ể

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ộ ữ ệ ệ ậ ố ượ ứ ượ l ỹ ng tín hi u, t c đ  d  li u. K  thu t MIMO ngày nay đang đ ụ   c  ng d ng

ờ ố ư ấ ộ r t r ng rãi: MIMO­Wifi, MIMO­UMTS...nh  tính t ệ ử ụ   i  u trong vi c s  d ng

ố ộ ữ ệ ề ệ ả ớ hi u qu  băng thông, t c d  d  li u cao, robust v i kênh truy n fading.

ậ

ậ ỹ ươ ố ườ K  thu t MIMO t ỹ Hình 2.18: K  thu t MIMO ứ ạ ạ ng đ i đa d ng và ph c t p. Trong WiMAX, ng i ta

ỹ ự ữ ầ ả ờ ằ ử ụ s  d ng mã hóa th i gian không gian nh m làm gi m qu  d  tr  yêu c u và tránh

ố ớ ễ ề ấ ươ ượ ế ợ ậ nhi u. Đ i v i phân t p phát, r t nhi u các ph ng pháp đã đ ằ   c k t h p nh m

ủ ệ ố ệ ả ả c i thi n kh  năng c a h  th ng.

ệ 2.4.1.2. Công ngh  Anten thông minh

ế ệ ể ơ Công ngh  anten thông minh đi n hình liên quan đ n véc t ứ    ph c

ậ ủ ạ ộ ề ệ ặ ở ạ   ho c ho t đ ng ma tr n c a tín hi u b i nhi u anten. OFDMA cho phép các ho t

ượ ự ệ ơ ộ đ ng anten thông minh đ c th c hi n trên các sóng mang con véc t ẳ  ph ng. S ự

ứ ằ ượ ể ầ ầ ố cân   b ng   ph c   không   đ c   yêu   c u   đ   bù   cho   fading   theo   t n   s .   Do   đó,

ợ ố ớ ự ỗ ợ ệ OFDMA là phù h p t t v i s  h  tr công ngh  anten thông minh. Th c t ự ế   ,

ượ ộ ề ệ ố ư MIMO­OFDM/OFDMA đ ề   c xem nh  là m t n n móng cho h  th ng truy n

44

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ỗ ợ ộ ế ệ ế ả ộ ộ ộ thông băng r ng th  h  ti p theo. WiMAX di đ ng h  tr  m t kho ng r ng các

Ề

Ể

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ệ ể ườ ệ ố ự ủ ệ ả công ngh  anten thông minh đ  tăng c ng kh  năng th c hi n c a h  th ng.

ỗ ợ ệ ồ Công ngh  anten thông minh h  tr  bao g m:

(cid:0) Beamforming:  v i   beamforming,   h   th ng   s   d ng   nhi u   anten   đ

ử ụ ề ệ ớ ố ể

ủ ệ ố ủ ụ ệ ệ ề ả ả ớ truy n tín hi u v i m c đích c i thi n vùng ph  và kh  năng c a h  th ng.

(cid:0) Mã hoá th i gian­không gian:

ờ ề ạ ư truy n da d ng nh  là mà hoá alamuoti,

ấ ự ộ ệ ả ạ ượ ỗ ợ ể đ ề c h  tr  đ  cung c p s  đa d ng v  không gian và gi m đ  l ch fade.

(cid:0) Ghép kênh không gian: ghép kênh không gian đ

ượ ỗ ợ ể ậ ụ   c h  tr  đ  t n d ng

ư ủ ố ể ượ ớ ộ u đi m c a t c đ  cao và tăng thông l ề   ng. V i ghép kênh không gian, nhi u

ẽ ượ ồ ế ề ề ề lu ng s  đ ộ c truy n qua nhi u anten. N u b  thu cũng có nhi u an ten, nó có

ể ể ề ồ ượ ượ ơ th  tách nhi u lu ng khác nhau đ  thu đ c thông l ớ ệ ố   ng cao s n so v i h  th ng

ộ ố ệ ầ ớ ộ ố ỉ ỉ ằ   ch  có m t an ten. V i 2*2 MIMO, SM tăng t c đ  s  li u đ nh lên 2 l n b ng

ề ồ ỗ ườ ử ụ ấ ỉ ố ệ cách truy n 2 lu ng s  li u. Trong UL, m i ng ộ   i s  d ng ch  có duy nh t m t

ẫ ườ ử ụ ề ể ế ề anten truy n d n, 2 ng ế ợ i s  d ng có th  truy n k t h p trong cùng 1 khe n u 2

ồ ượ ờ ừ ủ ộ ườ ử ụ lu ng đ c ghép kênh theo th i gian t 2 an ten c a cùng m t ng i s  d ng.

ề ượ ọ ế ợ ớ Đi u này đ c g i là UL k t h p v i SM.

ể ượ ỗ ợ ộ ượ ệ ặ        Các đ c đi m đ c h  tr  trong profile WiMAX di đ ng đ c li t kê

ả trong b ng sau:

ọ ủ ả ấ B ng 2.5: Các tùy ch n c a Anten cao c p

ỗ ợ ứ ữ ể ạ ộ ọ ỳ WiMAX di đ ng h  tr  chuy n m ch thích  ng gi a các tu  ch n đ  t ể ố   i

ủ ề ệ ệ ư ợ u l i ích c a công ngh  anten thông minh trong các đi u ki n kênh khác nhau.

ụ ệ ượ ệ ề ỉ ả Ví d , SM c i thi n thông l ố   ng đ nh. Tuy nhiên, khi đi u ki n kênh kém, t c

45

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ộ ỗ ủ ố ớ ụ ể ể đ  l i gói có th  cao và do đó vùng bao ph  đ i v i PER m c tiêu có th  là gi ớ   i

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ủ ớ ế ề ấ ạ ặ ộ ệ   h n. M t khác, STC cung c p m t vùng ph  l n không quan tâm đ n đi u ki n

ư ạ ệ ượ ố ộ ố ệ ộ ỉ kênh nh ng l ả i không c i thi n đ c t c đ  s  li u đ nh. WiMAX di đ ng h ỗ

ợ ế ộ ể ố ứ ữ ể ạ ự ệ tr chuy n m ch thích  ng gi a đa ch  đ  MIMO đ  t i đa hoá s  hi u qu ả

ủ ế ệ ầ ả ỉ băng t n mà không gi m đi vùng bao ph . Hình 11, ch  ra ki n trúc cho vi c h ỗ

ế ề ố ấ ổ ể ặ ợ ả tr  các đ c đi m anten thông minh. B ng sau cung c p t ng k t v  t c đ  s ộ ố

ề ặ ệ ế ỉ ỷ ố ớ ả ử li u đ nh v  m t lý thuy t cho các t s  DL/UL v i gi ầ  s  băng t n kênh 10

ớ ộ ự ố ệ ệ MHz, đ  dài khung 5ms v i 44 ký t s  li u OFDM (trên 48 ký hi u OFDM) và

ớ ườ ử ụ ộ ố ệ ố ỉ kênh con hoá PUSC. V i 2*2 MIMO, ng ủ   i s  d ng DL t c đ  s  li u đ nh c a

ượ ộ ố ệ ấ ố ỉ ố ấ ả sector đ c g p đôi. T c đ  s  li u đ nh DL t i đa là 63.36 Mbps khi t t c  ký

ượ ộ ố ệ ấ ỉ ườ ử ụ ệ ố ệ hi u s  li u đ ố c g p đôi trong khi t c đ  s  li u đ nh ng i s  d ng là không

ố ỉ ườ ử ụ ộ ố ệ ố ỉ ộ ố ệ ổ đ i. T c đ  s  li u đ nh ng i s  d ng UL và t c đ  s  li u đ nh sector là

ươ ứ ấ ả ự ố ệ ằ 14.11Mbps và 28.22 Mbps t ng  ng khi t t c  ký t s  li u là UL. B ng cách

ụ ỷ ố ể ượ ầ ữ ề áp d ng các t s  DL/UL khác nhau, băng t n có th  đ ỉ c đi u ch nh gi a DL

ẫ ư ượ ể ả ả và UL đ  đ m b o cho các m u l u l ng khác nhau. Chú ý là trong tr ườ   ng

ế ợ ượ ử ụ ặ h p mà toàn DL ho c toàn UL là hi m đ c s  d ng. Profile WiMAX h  tr  t ỗ ợ ỷ

ổ ừ ờ ẫ ư ượ ể ả ố s  DL/UL thay đ i t 3:1 t i 1:1 đ  tho  mãn các profile m u l u l ng khác

nhau.

46

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ố ộ ữ ệ ấ ả B ng 2.6: Các t c đ  d  li u cho các c u hình SIMO/MIMO

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ứ ể ạ Hình 2.19: Chuy n m ch thích  ng cho anten thông minh

ệ ố 2.4.2. H  th ng ăng ten thích nghi

ầ ạ ọ ộ ố AAS  (Adaptive Antena System)  là m t ph n tùy ch n. Các tr m g c có

ể ạ ể ượ ị ậ trang b  AAS có th  t o ra các chùm mà có th  đ c lái, t p trung năng l ượ   ng

ể ạ ượ ề ể ậ ạ ơ ớ truy n đ  đ t đ ậ c ph m vi l n h n. Khi nh n, chúng có th  t p trung ở ướ   ng h

ạ ỏ ề ễ ố ừ ụ ể ủ c  th  c a máy thu. Đi u này giúp cho lo i b  nhi u không mong mu ng t các

47

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ị v  trí khác.

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

Hình 2.20: Beam Shaping trong AAS

ỹ ậ 2.4.3. K  thu t anten MIMO

ề ặ ử ụ  MIMO (Multi Input Multi Output) s  d ng nhi u ăng ten thu và/ho c phát

ữ ệ ể ề ỗ cho ghép kênh theo không gian. M i ăng ten có th  truy n d  li u khác nhau mà

ể ượ ả ở ố ớ ỗ ở sau đó có th  đ c gi i mã máy thu. Đ i v i OFDMA, b i vì m i sóng mang

ẹ ươ ự ọ ầ ự ệ ấ ố con là các kênh băng h p t ng t ư   , fading l a ch n t n s  xu t hi n nh  là

ẳ ớ ể ố ượ fading ph ng t ệ ứ i m i sóng mang. Hi u  ng này có th  sau đó đ c mô hình hóa

ộ ự ể ơ ư ế ả ạ ổ ợ ự ự   ứ nh  là m t s  khu ch đ i không đ i ph c h p và có th  đ n gi n hóa s  th c

48

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ệ ủ ộ hi n c a m t máy thu MIMO cho OFDMA.

Ề

Ể

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

Hình 2.21: MIMO

ử ụ i t n s  phân đo n

ỗ ợ ạ ử ụ ệ ố ấ ạ ầ ố 2.4.4. S  d ng l ộ     WiMAX   di   đ ng   h   tr ầ   vi c   s   d ng   t n   s ,   nghĩa   là   t ả t   c   các

ố ể ố ạ ộ ầ ộ ệ ả ầ cell/sector ho t đ ng cùng m t kênh t n s  đ  t i đa hi u qu  băng t n. Tuy

ể ễ ệ ớ nhiên, do xuyên nhi u kênh l n (CCI) trong vi c tri n khai m t t n s  đ ộ ầ ố ượ ử c s

ạ ườ ử ụ ạ ị ự ủ ề ể ả ụ d ng l i, ng i s  d ng t ấ   i biên c a các cell có th  ch u s  suy gi m v  ch t

ế ố ớ ộ ườ ử ụ ạ ộ ể ượ l ng k t n i. V i WiMAX di đ ng, ng i s  d ng có th  ho t đ ng trên các

ể ế ầ ầ ấ ộ ỉ ỏ kênh con, mà ch  chi m m t ph n nh  trong toàn th  băng t n kênh, v n đ ề

ể ượ ủ ễ ả ế ễ xuyên nhi u biên c a cell có th  đ c gi ệ ử ụ   ằ i quy t d  dàng b ng vi c s  d ng

ớ ấ ợ kênh v i c u hình phù h p.

ử ụ ẻ ề ằ ộ ả             Trong WiMAX di đ ng, s  d ng kênh con m m d o b ng cách phân m nh

ủ ạ ộ ộ ị ộ kênh con và vùng hoán v . M t đo n là m t phân vùng c a m t kênh con OFDMA

ả ụ ể ộ ồ ấ ả ạ ộ ạ kh  d ng (m t đo n có th  bao g m t t c  các kênh con). M t đo n đ ượ ử  c s

ệ ể ộ ơ ụ d ng cho vi c tri n khai m t MAC đ n.

ộ ố ề ề ặ ị ệ          Vùng hoán v  là m t s  các ký hi u OFDMA li n k  trong DL ho c trong

ử ụ ứ ề ể ặ ị ơ   UL mà s  d ng cùng hoán v . Khung con DL ho c UL có th  ch a nhi u h n

49

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ị ư ượ ộ ỉ m t vùng hoán v  nh  đ c ch  ra trong hình sau:

Ề

Ể

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ề ấ

ẫ ử ụ Hình 2.22: C u trúc khung đa mi n ạ ể ượ ấ ể ườ ử ụ M u s  d ng l i kênh con có th  đ c c u hình đ  ng ầ   i s  d ng g n

ạ ộ ạ ố ạ ớ ấ ả ả ụ tr m g c ho t đ ng t i vùng v i t ố ớ   t c  kênh con kh  d ng. Trong khi đ i v i

ườ ử ụ ạ ộ ặ ỗ ớ ộ ng ầ ủ   i s  d ng biên, m i cell ho c sector ho t đ ng trong vùng v i m t ph n c a

ệ ậ ạ ợ ấ ả t t c  các kênh. Trong hình trên F1, F2, F3 đ i di n các t p h p kênh con trong

ầ ố ớ ấ ộ ử ụ ộ cùng m t kênh t n s . V i c u hình này, m t s  d ng l ạ ầ ố ượ i t n s  đ c duy trì cho

ườ ử ụ ể ố ư ộ ệ ử ụ ổ ng i s  d ng trung tâm đ  t ả ủ i  u hoá đ  hi u qu  c a ph  và s  d ng l ạ ầ   i t n

ầ ượ ự ườ ử ụ ể ả ả ố ộ s  m t ph n đ ệ c th c hi n cho ng i s  d ng biên đ  đ m b o ch t l ấ ượ   ng

ườ ử ụ ượ ử ụ ế ạ ạ ế ố k t n i ng i s  d ng biên và thông l ng. K  ho ch s  d ng l i kênh con có

ể ượ ố ư ự ộ ự ặ ả ề ạ th  đ i  u t c t đ ng qua các sector ho c cell d a trên t ệ   i m ng và đi u ki n

ễ ấ ả ể ặ ộ can nhi u trên m t khung. Do đó, t ạ ộ   t c  các cell ho c sector có th  ho t đ ng

ầ ố ế ạ ầ ộ ầ ố cùng m t kênh t n s  mà không c n k  ho ch t n s .

50

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ử ụ Hình 2.23: S  d ng l ạ ầ ố i t n s

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ụ ị 2.4.5 D ch v  Multicast và Broadcast (MBS).

ượ ỗ ợ ở ế ợ ể ặ ố MBS đ ộ c h  tr  b i WiMAX di đ ng k t h p các đ c đi m t ấ   t nh t

ả ầ ủ c a DVB­H, Media FLO và 3GPP E­UTRA và tho  mãn các yêu c u sau:

(cid:0) ủ ử ụ ộ ố ệ ố ơ ầ ạ ố T c đ  s  li u cao và vùng ph  s  d ng m ng t n s  đ n (SFN –

Single Frequency Network).

(cid:0) ổ ề ự ế ẻ ồ S  phân b  m m d o các ngu n tài nguyên vô tuy n

(cid:0) ụ ấ ấ Tiêu th  công su t MS th p

(cid:0) H  tr  casting­data, lu ng video và audio.

ỗ ợ ồ

(cid:0) ể ấ ạ ờ Th i gian chuy n m ch kênh th p

ộ ậ ụ ả ợ ị ị Profile WiMAX phiên b n 1 xác đ nh m t t p h p MBS. D ch v  MBS có

ể ượ ỗ ợ ở ự ặ ộ th  đ c h  tr  b i ho c xây d ng m t vùng MBS riêng trong khung DL cùng

ể ượ ụ ể ộ ổ ặ ớ ị v i d ch v  unicast (MBS) ho c m t khung t ng th  có th  đ c dành cho MBS

ụ ệ ỉ ị ỉ ự   (ch  có trong DL) cho d ch v  broadcast standalone. Hình 2.9 ch  ra vi c xây d ng

ữ ị ụ ệ ộ ượ ỗ ợ vùng khi có vi c tr n gi a d ch v  broadcast và unicast đ c h  tr . Vùng MBS

ầ ố ơ ử ụ ế ộ ề ạ ộ ề   ỗ ợ h  tr  ch  đ  nhi u BS MBS s  d ng m ng t n s  đ n (SFN) và đ  dài m m

ồ ẻ ủ d o c a vùng MBS cho phép gán scalable các ngu n tài nguyên vô tuy n t ế ớ ư   i l u

ượ ể ề ề ể ẻ ằ ượ l ng MBS. Nó đ ộ   c đ  ý r ng nhi u vùng MBS có th  cũng m m d o. Có m t

ể ậ ớ ệ ậ vùng MBS trên vùng MBS. MS có th  truy nh p DL MAP t i vi c xác nh n ban

ổ ỗ ể ọ ầ   ầ đ u vùng MBS và phân b  MBS MAP trong m i vùng. Sau đó MS có th  đ c l n

ế ừ ộ ớ ượ l c MBS MAP mà không tham chi u DL MAP tr ự ồ  khi s  đ ng b  t i MBS

ị ấ ự ấ ị ỉ MAP b  m t. MBS MAP IE ch  ra c u hình PHY vùng MBS và xác đ nh s  phân

ỗ ố ự ượ ổ ủ b  c a m i vùng MBS qua tham s  offset ký t OFDMA. MBS MAP đ c phân

ố ộ ủ ự ố ộ ủ ổ ạ b  t i kênh con s  m t c a ký t OFDM s  m t c a vùng MBS. Đa BS MBS

ầ ượ ớ ấ ứ ạ ể ố không yêu c u MS đ c đăng ký t ậ   i b t c  tr m g c nào. MBS có th  truy c p

51

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ụ ấ ộ ề ế ộ ể ấ ẻ ủ   khi MS trong ch  đ  Idle đ  cho phép công su t tiêu th  th p. Đ  m m d o c a

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ể ỗ ợ ụ ợ ị ộ WiMAX   di   đ ng   đ   h   tr ộ     MBS   tích   h p   và   d ch   v   unicast   cho   phép   m t

ứ ụ ả ộ ơ kho ng r ng h n các  ng d ng.

52

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ỗ ợ ữ ộ ớ Hình 2.24: H  tr  MBS nhúng v i nh ng vùng WiMAX­MBS di đ ng

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ƯƠ

Ữ

Ặ

Ể

CH

NG 3: IEEE 802.16m VÀ NH NG Đ C ĐI M  Ế

Ả

C I TI N

Ổ

Ề

A­ T NG QUAN V  WIMAX 2 (IEEE 802.16m)

ế ẩ ộ ố ị ứ   Tiêu chu n IEEE 802.16  đ nh nghĩa m t mô hình tham chi u các kh i ch c

ạ ộ ề ủ ủ ự ể ề ề ộ   năng chính và ho t đ ng c a chúng, các ti n đ  c a các th c th  802.16  v  m t

ướ ệ ố ề ể ượ ụ ể ị ạ m ng l i đi u khi n chung và giám sát h  th ng đ c quy đ nh c  th . IEEE

ế ụ ử ế ằ ổ ớ 802.16 s a đ i mô hình tham chi u b ng cách ti p t c chia l p MAC thành hai

ứ ế ể ế ấ ậ ẫ ơ ộ nhóm ch c năng, d n đ n m t cách ti p c n có c u trúc h n đ  mô t ả ữ ệ    d  li u

ạ ộ ứ ủ ớ ế ch c năng l p liên k t và ho t đ ng c a nó.

ả ướ ặ ử ổ ẩ Các phiên b n tr c đó và/ho c s a đ i các tiêu chu n IEEE 802.16 không

ứ ế ấ ỳ ấ ị đ nh nghĩa  rõ ràng b t k  c u trúc giao th c chi ti t: thay vào đó, các y u t ế ố ứ    ch c

ể ầ ả ạ ậ ặ ớ ớ ỹ ệ   năng trong các đ c đi m k  thu t ng m phân lo i là l p MAC, phân l p b o v  ,

ỗ ủ ứ ặ ậ ớ ồ ớ ớ l p v t lý… Trong khi m i c a các l p và/ho c các l p bao g m các ch c năng

ứ ấ ể ượ ấ ầ và giao th c c u thành, quan đi m không đ c cung c p trên thành ph n khác

ượ ế ố ớ ạ ộ ừ ộ ệ ố ể nhau đ c k t n i v i nhau và ho t đ ng t m t h  th ng quan đi m. Trong

ự ế ư ẩ ể ớ ộ th c t , các tiêu chu n IEEE 802.16 ch a bao gi ờ ượ  đ c phát tri n v i m t cách

ệ ố ế ầ ậ ậ ọ ỹ ị ỉ ố   ti p c n h  th ng k  thu t, thay vào đó, h  ch  đ nh các thành ph n và các kh i

ể ượ ự ự ự ể ệ ợ xây d ng có th  đ ộ ệ ố c tích h p đ  xây d ng m t h  th ng làm vi c và th c thi.

ộ ấ ứ ứ ầ ị IEEE 802.16m đã xác đ nh m t c u trúc giao th c và các thành ph n ch c năng

ư ự ạ ớ ớ ượ đ c phân lo i thành các l p khác nhau và phân l p, cũng nh  s  khác bi ệ ự   t d a

ạ ữ ệ ể ề ặ trên lo i d  li u ho c đi u khi n.

ế ố ứ ứ ượ ở ị các giao th c và các y u t ch c năng đ ứ c xác đ nh b i th  IEEE 802.16 tiêu

53

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ẩ ươ ứ ữ ệ ủ ế ậ ả ớ ớ ớ chu n t ng  ng v i các l p liên k t v t lý và d  li u c a mô hình OSI b y l p.

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ớ ậ

ủ 3.1 L p v t lý c a IEEE 802.16m

ể ỗ ợ ả ế ế ườ ử ụ ồ ạ 3.1.1 C i ti n linh ho t  đ  h  tr  nhi u ng i s  d ng không đ ng

ấ nh t trong IEEE 802.16m:

ệ ố ủ ụ ở ươ B i vì m c tiêu c a các h  th ng không dây trong t ng lai là đ  ph c v ể ụ ụ

ủ ườ ệ ả ế ế ạ ầ cho nhu c u c a ng i dùng khác nhau, hi u qu  và thi ầ   t k  linh ho t là c n

ế ố ớ ộ ố ườ ử ụ ộ ấ ư ứ ồ ố thi t. Đ i v i m t s  ng ụ i s  d ng (nh  các  ng d ng lu ng t c đ  th p) liên

ộ ữ ệ ữ ể ậ ọ ơ ố ế ộ k t đ  tin c y có th  quan tr ng h n t c đ  d  li u cao, trong khi nh ng ng ườ   i

ể ượ ạ ượ ố ộ ữ ệ ố ơ khác có th  đ c quan tâm đ t đ c t c đ  d  li u t ữ i đa. H n n a, s  t n t ự ồ ạ   i

ủ ườ ử ụ ạ ượ ể ớ ợ h p tác c a ng i s  d ng khác nhau nên đ t đ c v i chi phí ki m soát t ươ   ng

ấ ạ ị ố ợ ả ố đ i th p, t ừ nh ngữ  lý do đó , đ nh d ng ậ khung, l p b n đ ồ ph i h p song mang

ể ấ ượ ử ổ con và c u trúc thí đi m đang đ c s a đ i cho 802.16m so v i ớ  802.16e. M iỗ

ộ ườ ồ ầ ố ộ ườ khung 802.16e bao g m m t đ ng xu ng (DL) và m t ph n đ ng lên (UL)

ệ ờ ộ ướ ế ượ đ c tách ra trong th i gian m t ký hi u  OFDMA và có kích th ổ c bi n đ i. Các

ắ ầ ệ ể ằ ằ ặ khung (downlink ho c uplink) b t đ u b ng vi c ki m soát thông tin r ng t ấ ả  t c

ườ ử ụ ể ồ ọ ẽ ể ế ậ ộ ị ng i dùng s  d ng đ  đ ng b  hóa và đ  xác đ nh n u khi h  s  nh n đ ượ   c

ề ả ặ ấ ị ể ế ho c truy n t i trong khung nh t đ nh. Ki m soát thông tin ti p theo là truy n d ề ữ

ệ ệ ặ ạ ạ ằ ạ ố ộ   li u b ng các tr m g c (trong subframe downlink) ho c tr m đi n tho i di đ ng

ố ớ ề ả ạ ỗ ộ ặ (trong subframe uplink). Đ i v i m i tr m di đ ng, truy n t ậ   ế i ho c ti p nh n

ố ấ ừ ị ơ ả ắ ắ ơ ọ ỗ ả x y ra trong kh i c u trúc t các đ n v  c  b n g i là khe c m. M i khe c m có

ể ượ ư ế ề ộ ố ộ ờ th  đ ề c nghĩ đ n nh  là m t kh i hai chi u, m t chi u là th i gian, không gian

ầ ố ở ộ ắ ộ ơ ộ khác là t n s . Nói chung, m t khe c m m  r ng h n m t kênh con trong t n s ầ ố

ỉ ạ ế ơ ờ ướ ộ ệ ch  đ o, h n 1 đ n 3 ký hi u OFDMA trong th i gian h ng, tùy thu c vào

ươ ố ị ch ng trình hoán v . Các kênh con là nhóm các song mang con OFDMA. S  song

ạ ỗ ộ ố mang con trên m i kênh con và phân ph i các song mang con t o nên m t kênh

ượ ị ươ ị ệ con trong ký hi u OFDMA đ ự c xác đ nh d a trên các ch ng trình hoán v . Nh ư

ả ủ ả ộ gi i thích chi ti ế ướ t d i đây, các sóng mang con c a m t kênh con không ph i lúc

54

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ủ ế ố ườ ườ ầ nào cũng liên ti p trong t n s . Các khung con c a đ ố ng xu ng và đ ng lên

Ề

Ể

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ự ơ ươ ượ đ c chia thành các khu v c khác nhau n i mà các ch ng trình khác nhau hoán

ị ượ ử ụ v  đ c s  d ng.

ả ố ệ ệ 3.1.2 Mô t ký hi u OFDMA, các thông s  ký hi u

ả ờ 3.1.2.1 Mô t ề  trong mi n th i gian

ế ổ ượ ạ ạ ờ ờ Bi n đ i Fourier ng c t o ra các d ng sóng OFDMA, th i gian th i gian

ượ ọ ộ ả ữ ủ ệ ờ ố này đ ờ   c g i là h u ích ký hi u th i gian Tb. M t b n sao Tg cu i cùng c a th i

ể ượ ữ ọ ượ ử ụ ể ườ gian bi u t ng h u ích, g i là CP, đ c s  d ng đ  thu đa đ ẫ   ng, trong khi v n

ọ ấ ủ ự duy trì tr c giao c a các song mang con. Hình 3.1 minh h a c u trúc này.

ủ

ờ

ệ

ấ

Hình 3.1 C u trúc th i gian c a ký hi u OFDMA

ả ề ầ ố 3.1.2.2 Mô t trong mi n t n s

ả ơ ả ủ ề ấ ầ ố ộ ồ Mô   t ệ     mi n   t n   s   bao   g m   các   c u   trúc   c   b n   c a   m t   ký   hi u

OFDMA.

ể ượ ộ ượ ạ ừ M t bi u t ng OFDMA đ c t o thành t các sóng mang con, trong s ố

ướ ượ ử ụ ộ ố ạ ư ị đó xác đ nh kích th c FFT đ c s  d ng, cósóng mang con m t s  lo i nh  sau:

ể ề ữ ệ ữ ệ  Sóng mang con d  li u: đ  truy n d  li u .

 Sóng mang con Pilot: d  toán cho các m c đích khác nhau.

ự ụ

 Sóng mang con Null: không truy n

ệ ả ả ề ở ấ ả  t t c , cho kho ng b o v  và sóng

mang con DC.

ố ơ ả ủ ố 3.1.2.3 Các thông s  nguyên th y và các thông s  c  b n

ủ ư ệ ặ ố ố B n thông s  nguyên th y sau đây đ c tr ng cho ký hi u OFDMA:

 BW: băng thông kênh danh đ nh.

55

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ị

Ề

Ể

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

 Nused: S  sóng mang con đ

ố ượ ử ụ ồ c s  d ng (trong đó bao g m các sóng mang

con DC).

 n: h  s  L y m u. Tham s  này, k t h p v i BW và

ệ ố ấ ế ợ ẫ ố ớ Nused, xác đ nhị

ữ ữ ủ ệ ả ờ ị kho ng cách gi a các sóng mang convà th i gian h u ích c a ký hi u. Giá tr  này

ả ỗ ị ượ ư đ c đ a ra trong B ng 1 cho m i băng thông danh đ nh.

 G: Đây là t

ỷ ệ ủ ữ ờ ớ ờ ị l c a th i gian CP v i th i gian "h u ích". Các giá tr  sau

ượ ỗ ợ đây đ c h  tr : 1/8, 1/16và 1/4.

 T: là đ  dài ký hi u OFDM.

ệ ộ

 TFFT: là th i gian FFT, ph n hi u d ng c a ký hi u OFDM.

ệ ụ ủ ệ ầ ờ

 TGD: là th i gian b o v , th i gian c a y u t

ủ ế ố ệ ả ờ ờ chu trình.

 Twin: là th i gian m  c a ti n t

ở ử ề ố ờ ậ ố ể ạ và h u t ổ ạ  đ  t o d ng ph .

ầ ố ủ ổ  Fc: t n s  trung tâm c a ph .

 ∆f= 1/ TFFT là phân cách t n s  gi a hai song mang.

ầ ố ữ

 Th i gian ký hi u h u ích:

ệ ữ ờ TFFT = 1 ∕ Δf, TGD = G × Tb.

 Th i gian ký hi u OFDMA: T

S = TFFT + TGD + TWIN.

56

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ệ ờ

Ề

Ể

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ố ủ ả B ng 3.1 các thông s  c a OFDMA

ế ấ ơ ả ượ ọ

ấ 3.2 C u trúc khung TDD/ FDD ấ ơ ả 3.2.1 C u trúc khung c  b n ệ Giao di n chi ti

t c u trúc khung c  b n đ ỗ   c minh h a trong hình 3.2. M i

ế ề ỡ ử ụ   20ms superframe chia đ u thành 4 khung vô tuy n kích c  5ms. Khi s  d ng

ố ả ươ ự ư ả ớ OFDMA các thông s  b n t ng t nh  trong B ng 3.1 v i băng thông kênh 5

ế ỗ ồ MHz, 10 MHz, 20 MHz, m i khung vô tuy n 5ms bao g m 8 AAI subframes cho

ố ớ ế ồ G = 1/8 và 1/16. Đ i v i G = 1/4, khung vô tuy n 5ms bao g m 7 AAI subframes.

ế ớ ồ V i băng thông kênh 8,75 MHz, khung vô tuy n 5ms g m có 7 AAI subframes cho

ớ G = 1/8 và 1/16, và 6 AAI subframes cho G = 1/4. V i băng thông kênh 7MHz,

ế ồ khung vô tuy n 5ms bao g m 6 AAI subframes cho G = 1/16, và 5 AAI subframes

ẽ ượ ụ ộ ỉ ị cho G = 1/8 và G = 1/4. M t khung ph  AAI s  đ c ch  đ nh cho truy n t ề ả   i

ạ ặ ặ ố ho c DL ho c UL. Có b n lo i AAI subframes:

 Type­1 AAI subframe bao g m 6 bi u t

ể ượ ồ ng OFDMA.

 Type­2 AAI subframe bao g m 7 bi u t

ể ượ ồ ng OFDMA.

 Type­3 AAI subframe bao g m 5 bi u t

57

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ể ượ ồ ng OFDMA.

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

 Type­4 AAI subframe bao g m 9bi u t

ể ượ ồ ạ ng OFDMA. Lo i này ch  đ ỉ ượ   c

ỗ ợ ụ ộ áp d ng cho m t UL AAI subframe cho kênh băng thông 8,75MHz khi h  tr  cho

các WirelessMANOFDMA framnes.

ể ệ ẽ ấ ấ C u trúc khung (FDD/TDD) th  hi n trên hình v  3.2. C u trúc khung c ơ

ượ ụ ả ươ ứ ả ồ ả b n đ c áp d ng cho c  hai ph ng th c FDD và TDD, bao g m c  H­FDD

ố ể ạ ộ ế ể ỗ ổ AMS ho t đ ng. S  đi m chuy n đ i trong m i khung vô tuy n trong các h ệ

ố ượ ổ ượ ể ự ị th ng TDD đ ơ c tính là hai, n i chuy n đ i đ ổ ủ   c đ nh nghĩa là s  thay đ i c a

ừ ặ ừ ế ượ ướ h ứ ng t c là t DL sang UL ho c t UL đ n DL. Khi H­FDD AMSs đ c bao

ộ ệ ố ấ ừ ể ủ ồ g m trong m t h  th ng FDD, c u trúc khung t đi m nhìn c a H­FDD AMS là

ự ư ấ ề ả ươ t ng t nh  c u trúc khung TDD, tuy nhiên, truy n DL và UL x y ra trong hai

ầ ệ ữ ề ả ẫ băng t n riêng bi t. Các kho ng cách truy n d n gi a DL và UL (và ng ượ ạ   i) c l

ố ị ể ể ạ ầ ổ ượ đ c yêu c u đ  cho phép chuy n đ i các m ch thu phát. C  đ nh kích th ướ   c

ủ ồ ệ ộ ủ c a DL và UL là 1 khung con c a g m 6 ký hi u  OFDMA và m t siêu khung có

58

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ướ ồ ố kích th c 20ms bao g m b n khung 5ms.

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ơ ả

ấ

Hình 3.2 C u trúc khung c  b n cho kênh băng thông 5MHz, 10MHz và 20 MHz

FFT

ẩ 3.2.2 C u trúc khung FFD CP = 1/8 × T

ờ ỗ ợ ỗ ợ ế ộ ể ồ ẽ ộ M t ABS h  tr  ch  đ  FDD s  có th  đ ng th i h  tr các AMS bán

ạ ộ ỗ ợ ộ song công và song công ho t đ ng trên cùng m t sóng mang RF. AMS h  tr   ch ế

ả ử ụ ặ ộ ộ đ  FDD ph i s  d ng m t trong hai H­FDD ho c FDD.

ẽ ượ ơ ở ủ ự ấ Khung FDD s  đ ơ ả   c xây d ng trên c  s  c a c u trúc khung c  b n.

ấ ả ề ể ả ỗ Trong m i khung t ẵ t c  các subframes AAI có s n đ  truy n c  DL và UL.

ề ệ Truy n DL và UL tách bi ề ầ ố t nhau trong mi n t n s .

ể ậ ộ ượ ữ ệ ở ấ ỳ M t   AMS   FDD   có   th   nh n   đ c   d   li u   burst b t   k   AAI   DL

ố ớ ậ ộ ộ subframe nào khi truy c p cùng m t lúc vào m t UL AAI subframe. Đ i v i AMS

ỉ ộ ế ề ậ ặ ượ ệ H­FDD, ch  m t trong hai vi c truy n ho c ti p nh n đ ỗ   c cho phép trong m i

ệ ề ệ ổ AAI subframe. Ngoài ra, vi c phân b  AAI subframes cho vi c truy n và nh n s ậ ẽ

ứ ự ấ ỗ ể ậ ộ cung c p nhàn r i subframes theo th  t cho m t AMS H­FDD đ  nh n đ ượ   c

ữ ế ể ề ậ ả ả ả SFH A­Preamble và đ m b o kho ng cách chuy n ti p gi a truy n và nh n. Sau

ẽ ắ ế ộ ồ   đó, ABS s  s p x p các subframes AAI cho m t AMS H­FDD, không bao g m

ứ ứ ấ ớ ố subframe th  nh t, th  hai và subframe AAI UL cu i cùng v i subframes DL liên

ế ố ờ quan k t n i trong HARQ th i gian.

ả ỗ ờ ị ố ủ ầ Th i gian nhàn r i quy đ nh trong b ng 3.1 đ ượ ặ ở c đ t ỗ    ph n cu i c a m i

ư ể ệ ộ ấ ọ khung FDD nh  th  hi n trong hình 3.3. Hình 3.3 minh h a m t c u trúc khung

ụ ụ ị FDD ví d  đó là áp d ng cho các kênh danh đ nh băng thông 5 MHz, 10 MHz và

59

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ớ 20 MHz v i G = 1/8.

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ớ Hình 3.3 C u trúc khung v i Type­1 FDD AAI subframe

ộ ấ ụ ấ ọ ụ Hình 3.4 minh h a m t c u trúc ví d  khung FDD, đó là áp d ng cho các

ố ớ ị kênh danh đ nh danh băng thông 7 MHz v i G = 1/8. B n AAI subframes trong s ố

ạ ở ộ năm subframes AAI là lo i­2 AAI subframes, và AAI subframe khác là m t AAI

subframe lo i 1.ạ

Hình 3.4 C u trúc khung cho 7 MHz FDD mode (G = 1/8) ụ ộ ấ ấ ọ ụ Hình 3.5 minh h a m t c u trúc ví d  khung FDD, đó là áp d ng cho các

60

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ớ kênh  danh  nghĩa   băng  thông  8,75MHz   v i   G  =  1/8.   Trong  hình   2.5  có  4  AAI

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ạ ộ subframe là AAI subframe lo i 2 và m t AAI subframes khác là AAI subframes

lo i 1.ạ

ế ộ ấ Hinh 3.5 C u trúc khung cho 8,75MHz FDD ch  đ  (G = 1/8)

b

ấ 3.2.3 C u trúc khung TDD CP = 1/8 × T

ớ ỉ ệ ộ ủ ế ầ Trong m t khung TDD v i t  l DL / UL c a D: U, ti p giáp đ u tiên D

ạ ượ ươ AAI subframes và còn l i U AAI subframes đ c gán cho DL và UL, t ứ   ng  ng

ớ v i kênh băng thông D + U = 8 5 MHz, 10 MHz và 20 MHz, kênh băng thông D +

ỷ ệ U = 7 8,75 MHz, và kênh băng thông D + U = 5 7 MHz. T  l D: U s  đ ẽ ượ ự   c l a

ọ ừ ộ ị ch n t m t trong các giá tr  sau đây: 6:2, 5:3, 4:4, 3:5 cho kênh băng thông 5

ặ MHz, 10 MHz và 20 MHz, và 3:2 ho c 2:3 cho băng thông kênh 7 MHz và 5:2, 4:3,

3:4 cho băng thông kênh 8,75 MHz.

ẽ ượ ỗ ữ Trong m i frame, TTG và RTG s  đ ể   c chèn vào gi a DL và các đi m

ụ ề ấ ể ổ ộ ớ ọ chuy n đ i UL. Hình 3.6  minh h a m t ví d  v  c u trúc khung TDD v i D: U =

ụ ị 5:3, đó là áp d ng cho các kênh băng thong danh đ nh 5 MHz, 10 MHz và 20 MHz

ứ ộ ớ v i  G =  1/8.  Trong hình 2.6  DL  AAI  subframe   (t c  là  DL SF4),  là  m t AAI

ạ ạ subframe lo i 3 và AAI subframes khác là subframes AAI. lo i1 TTG và RTG

61

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ươ ứ t ng  ng là 105,714 ms và 60 ms.

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ế ộ ấ Hình 3.6 C u trúc khung cho ch  đ  5/10/20 MHz.

ụ ộ ấ ọ ớ Hình 3.7 minh h a ví d  m t c u trúc khung TDD v i D: U = 3:2, đó là áp

ố ớ ớ ị ụ d ng đ i v i kênh băng thông danh đ nh 7 MHz v i G = 1/8. 3 AAI subframes

ạ ố trong s  năm subframes AAI là AAI subframes lo i 2, và hai subframes khác là

62

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ươ ứ ạ AAI subframes lo i 1. TTG và RTG t ng  ng là 188 ms và 60 ms.

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

Hình 3.7 C u trúc khung TDD cho ch  đ  7MHz ẩ ấ ỗ ợ ướ ế ế ộ ư c CP khác nh :  ¼ cho các t Tiêu chu n cũng h  tr  các kích th ấ    bào r t

ế ớ l n và 1/16 cho các t ỏ ấ  bào r t nh .

ỗ ợ

ấ

3.3 C u trúc khung h  tr  WirelessMAN­OFDMA

ấ 3.3.1 C u trúc khung TDD

ẽ ượ ệ WirelessMAN­OFDMA và giao di n khung nâng cao s  đ c bù l ạ ở   i b i

ộ ố ố ị ủ ư ể ệ   m t s  c  đ nh c a AAI subframes, FRAME_OFFSET = 1, 2, ..., K nh  th  hi n

ế ấ ỗ trong   hình   3.8   và   hình   3.9.   Liên   quan   đ n   c u   trúc   khung   TDD   h   tr ợ

ấ ả ộ ầ ố ớ WirelessMAN­OFDMA, t ố   t c  các ABSs v i cùng m t t n s  trung tâm  gi ng

ự ể ả ộ ị nhau trong tri n khai khu v c ph i có cùng m t giá tr  FRAME_OFFSET b t k ấ ể

ỗ ợ ệ ạ ủ c a ABS lo i. Giao di n khung nâng cao h  tr  WirelessMAN­OFDMA cho kênh

ấ ả băng thông 5 MHz, 10 MHz, 20 MHz, t ệ   t c  các subframes AAI trong giao di n

ệ ầ ạ ố ủ   DL   Zone   nâng   cao   là   AAI   subframes   lo i­1.   S   các   ký   hi u   đ u   tiên   c a

WirelessMAN­OFDMA DL Zone là “5 + 6 × (FRAME_OFFSET ­ 1)”. Giao di nệ

ỗ ợ khung nâng cao h  tr  WirelessMAN­OFDMA cho các kênh băng thông 8,75 MHz

ệ ệ ớ ớ v i 15 ký hi u OFDM UL và băng thông 7 kênh MHz v i 12 ký hi u OFDM UL,

ấ ả t ệ t c  các subframes AAI trong giao di n nâng cao DL Zone là AAI subframes

ố ượ ạ ể ượ ủ ầ lo i 1. S  l ng bi u t ng đ u tiên c a WirelessMAN­OFDMA DL Zone là “3

+ 6 × (FRAME_OFFSET – 1)” 8,75MHz và “9 + 6 × (FRAME_OFFSET ­ 1)”

ị ố ố ằ ố ượ ủ ừ 7MHz. Giá tr  t i đa c a K tham s  b ng s  l ng DL AAI subframes tr  hai. Giá

ị ố ể ủ ẽ tr  t i thi u c a FRAME_OFFSET s  là 2 cho kênh băng thông 8,75 MHz, và giá

ị ố ể ủ ẽ ộ tr  t i thi u c a FRAME_OFFSET s  là m t cho băng thông khác.

ộ ậ ủ ợ ạ   Trong DL, m t t p h p con c a subframes AAI DL là dành riêng cho ho t

ề ặ ộ ộ đ ng WirelessMAN­OFDMA cho phép m t ho c nhi u WirelessMAN­OFDMA

ậ ồ DL time zone. T p con bao g m WirelessMAN­OFDMA DL time zone đ  h  tr ể ỗ ợ

ề ả ệ ở ầ ầ vi c truy n t i ph n m  đ u, FCH và MAP.

63

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ượ ụ ấ Trong UL, hai c u hình sau đây đ c áp d ng:

Ề

Ể

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

 FDM mode: M t nhóm các sóng mang con (subcarriers) ho c các kênh

ặ ộ

ộ ệ ề ả ế con (subchannels), bao trùm toàn b  vi c truy n t ạ   i UL, là dành riêng đ n ho t

ạ ệ ộ đ ng WirelessMAN­OFDMA. Các sóng mang con còn l i, ký hi u là nhóm Air

Advanced Interface UL subchannels và hình thành Advanced Air Interface UL AAI

ạ ộ ủ ệ subframes, dành riêng cho các ho t đ ng c a giao di n nâng cao. Hình 3.8 minh

ể ỗ ợ ạ ộ ụ ấ ộ ọ h a m t ví d  c u hình khung đ  h  tr  cho ho t đ ng WirelessMAN­OFDMA

ế ộ ượ ử ụ ườ ợ khi FDM ch  đ  đ c s  d ng. Trong tr ng h p 5 MHz, 7 MHz, 10 MHz và 20

ấ ả ạ ườ MHz, t t c  các UL AAI subframes là AAI subframes lo i . Trong tr ợ   ng h p

ệ ầ ớ ủ c a 8,75 MHz v i 15 ký hi u OFDM UL, UL AAI subframes   đ u tiên là AAI

ứ ạ ạ ộ subframe lo i 2 và UL AAI subframe th  hai là m t AAI subframe lo i 4.

 TDM mode: M t t p h p con c a UL subframes AAI là dành riêng cho

ộ ậ ủ ợ

ạ ộ ề ặ ộ ho t đ ng WirelessMAN­OFDMA cho phép m t ho c nhi u các WirelessMAN­

ậ ầ ồ ợ OFDMA UL time zone. Bao g m t p h p con đ u tiên WirelessMAN­OFDMA

ể ỗ ợ ệ ề ả ả UL time zone đ  h  tr  vi c truy n t ồ   i các kênh khác nhau, thông tin ph n h i

ể ỗ ợ ụ ấ ọ ộ kênh và kênh ACK. Hình 3.9 minh h a m t ví d  c u hình khung đ  h  tr  cho

ạ ộ ế ộ ượ ử ụ ho t đ ng WirelessMAN­OFDMA khi ch  đ  TDM đ c s  d ng trong tr ườ   ng

ấ ả ợ ủ h p c a 5 MHz, 7 MHz, 10 MHz, 20 MHz, và 8,75MHz, t t c  các subframes AAI

64

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ở ạ trong Air Adveced Interface UL Zone là AAI subframes lo i 1.

Ề

Ể

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ể ỗ ợ ạ ộ ấ Hình 3.8 Khung TDD c u hình FDM đ  h  tr  ho t đ ng WirelessMAN­

OFDMA UL

ể ỗ ợ ạ ộ

ấ

Hình 3.9 Khung TDD c u hình TDM đ  h  tr  ho t đ ng WirelessMAN­OFDMA

UL.

ấ 3.3.2 C u trúc khung FDD

ẽ ượ ệ WirelessMAN­OFDMA và giao di n khung nâng cao s  đ ở   ắ c bù đ p b i

ộ ố ố ị ủ ư ể ệ   m t s  c  đ nh c a AAI subframes, FRAME_OFFSET = 1, 2, ..., K nh  th  hi n

ỗ ợ ệ trong hình 3.10. Khi giao di n khung nâng cao h  tr  WirelessMAN­OFDMA cho

ấ ả kênh băng thông 5 MHz, 10 MHz, 20 MHz,   t t c  AAI subframes trong vùng

ấ ạ Advanced Air Interface DL và UL là AAI subframes lo i 1. Khung FDD c u trúc

ể ỗ ợ ự ố ự ượ đ ủ   c tách ra thành hai khu v c trong DL và UL đ  h  tr  cho s  s ng chung c a

ẽ ộ ộ R1 FDD / H­FDD MS và AAI FDD MS trong cùng m t khung. M t ABS s  có

ờ ỗ ợ ể ồ th  đ ng th i h  tr  FDD và H­FDD AMSs trong khu DL / UL AAI. ABS cũng

ố ớ   ỗ ợ h  tr  R1 FDD / H­FDD MS trong vùng WirelessMANOFDMA DL / UL. Đ i v i

ử ụ ườ ố ủ ượ ệ ằ R1 H­FDD MS, b ng cách s  d ng tr ng "s  c a l ng ký hi u OFDMA "

65

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ủ ẽ trong DL­MAP1 và UL­MAP1 c a khung WirelessMAN­OFDMA, ABS s  cho

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ể ượ ủ bi ế ố ượ t s  l ng các bi u t ng trong DLvà UL c a khung WirelessMAN­OFDMA

ữ ệ ổ ồ cho vi c phân b  không ch ng chéo gi a các vùng WirelessMAN OFDMA UL và

ữ ệ ụ AAI UL. Ngoài ra, các c m d  li u cho FDD R1 / H­FDD MS thì không đ ượ   c

ề truy n trong khu DL AAI.

ể ỗ ợ ạ ộ

ấ

Hình 3.10 Khung FDD c u hình FDD / H­FDD đ  h  tr  ho t đ ng WirelessMAN­

ụ

ớ

OFDMA  (ví d , 5 MHz, 10 MHz và 20 MHz v i CP Tb 1/8)

66

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ệ

3.4 Công ngh  MIMO

ở ề ẫ 3.4.1 M  rông truy n d n MIMO

ự ế ệ ộ Công ngh  Multiple Input Multiple Output (MIMO) đã là m t th c t trong

ệ ố ỗ ợ ế ề ẫ các h  th ng thông tin vô tuy n. 802.16e h  tr MIMO cho truy n d n d ườ   ng

ố ườ ề ự ệ ể ệ ấ xu ng và đ ng lên. Công ngh  MIMO đang phát tri n và v n đ  th c hi n đang

ả ẽ ượ ử ụ ế ằ ộ ượ đ c gi i quy t, đó là mong r ng MIMO s  đ ề   c s  d ng r ng rãi cho truy n

ỗ ợ ệ ế ồ ế ộ thông vô tuy n. WiMAX di đ ng hi n nay bao g m h  tr lên đ n 2 ăng ten

ế ố ượ ề ạ ặ ẩ ủ truy n  m c dù các tiêu chu n IEEE 802.16e không h n ch  s  l ng c a ăng­ten

ỗ ợ ố ệ ố ế ồ và cho phép lên đ n 4 lu ng không gian. H  th ng WiMAX 2 h  tr  t i đa lên

ủ ề ạ ẫ ờ ơ ở ế đ n 8 ăng ten truy n d n  c a tr m c  s , 4 dòng và không­th i gian mã hóa.

ư ề ẩ ố Trong hê th ng 802.11, cũng nh  trong tiêu chu n 802.16e, truy n MIMO

ượ ộ ữ ệ ử ụ ủ ữ ể ạ ố đ ộ ặ   c   s   d ng  đ   tăng  t c   đ   d   li u   c a  thông   tin  liên  l c   gi a   m t   c p

ệ ố ủ ế ệ ề ậ ặ ả ậ ộ truy n­nh n và/ho c c i thi n đ  tin c y c a liên k t. H  th ng 802.16m m ở

ỗ ợ ườ ụ ể ơ ộ r ng MIMO h  tr ề  nhi u ng i dùng (Multi­ User) ­ MIMO. C  th  h n, s ử

ể ả ề ườ ử ụ ụ d ng nhi u anten có th  c i thi n t ệ ỷ ệ ạ ượ ủ  đ t đ c c a ng l ộ   i s  d ng trong m t

ầ ạ ớ ồ ố ướ ề ặ ế m ng v i các ngu n tài nguyên t n s  cho tr c. V  m t lý thuy t thông tin,

ề ượ ử ụ ự ườ ẫ khi truy n d n MIMO đ ấ c s  d ng công su t trong khu v c đ ng lên và

ườ ẽ ề ố ườ đ ổ ng xu ng nói chung s  tăng. T ng quan v  MIMO trúc cho đ ố   ng xu ng

67

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ệ ố ượ ư ủ c a các h  th ng 802.16m đ c đ a trong hình 3.11.

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ệ ố ủ ố ế

Hình 3.11 MIMO ki n trúc cho đ ử ụ ng xu ng c a các h  th ng 802.16m. ẽ ầ ườ ả ườ WiMAX s  d ng MU­MIMO s  c n ph i tính toán mà ng i dùng nên

ề ậ ượ ữ ệ ỗ truy n và nh n đ c trong m i khung d  li u, cũng là đ t đ ạ ượ ỷ ệ ố c t t l ấ   t nh t

ứ ỗ ườ ự ọ ố ượ ự ủ ươ t ớ ng  ng v i m i ng ầ i d ng d a trên yêu c u QoS c a h , s  l ng ng ườ   i

ỗ ế ủ ọ ế ặ ấ ị dùng trong m i t bào và v  trí c a h . M c dù công su t lý thuy t thông tin đ ượ   c

ụ ễ ư ề ệ ả ộ ặ đ c tr ng, đi u này không ph i là m t nhi m v  d  dàng, ngay c  đ i v i h ả ố ớ ệ

ẹ ậ ố ơ ấ ả th ng băng h p, và nó th m chí còn khó khăn h n khi t t c  các sóng mang con

ượ ự ệ ậ ọ ủ ệ ố c a h  th ng OFDMA đ c xem xét. Do đó, l a ch n các thu t toán hi u qu  s ả ẽ

ơ ở ủ ạ ườ ử ụ ẽ ị ượ đ ầ c   c n   thi ế ạ t   t i   các   tr m   c   s   c a   ng i   s d ng   cũng   s   xác   đ nh

ộ ọ ườ ộ ọ ậ ố ườ beamforming các b  l c cho đ ng xu ng, các b  l c nh n cho đ ng lên và

ệ ố

ủ

ể

ả

ặ

ấ

ầ

ẩ

ọ

B ng 3.2 Đ c đi m quan tr ng nh t và yêu c u h  th ng c a tiêu chu nWiMAX di

đ ng.ộ

Yêu c uầ

IEEE 802.16e

IEEE 802.16m

ố ộ ữ ệ ổ

ợ T c đ  d  li u t ng h p

63Mbps

ệ

ạ

ộ

100 Mbps dành cho tr mạ   đi n   tho i   di   đ ng,   1   ố ị Gbps cho c  đ nh

ấ ố

ạ ộ

T n s  radio ho t đ ng

< 6 Ghz

2.3 Ghz, 2.5­2.7 Ghz,  3.5 Ghz

ậ

ỹ

K  thu t song công

TDD và FDD

TDD và FDD

ỗ ợ

H  tr  MIMO

Lên đ n 4 lu ng, không có gi

ồ ế ề ớ ạ i h n v  ăng­ten

ồ ế 4 đ n 8 lu ng không có ề ớ ạ i h n v  ăng­ten gi

68

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ầ ạ ạ ỗ ạ ơ ở ấ ổ ộ phân b  công su t yêu c u t i tr m c  s  và m i tr m di đ ng.

Ề

Ể

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

Bao ph  ủ

10km

3 km, 5­30 km và 30­ 100 km

ờ

ộ

ươ

35­50 ms

Tùy thu c ph

ứ ng th c

ầ ố

ể

ạ   Th i   gian   giám   đo n chuy n giao liên t n s

ờ

Không rõ

30ms

ầ ố

ể

ạ   Th i   gian   gián   đo n chuy n giao đa t n s

ể

100ms

ẩ

ụ ụ

ữ Chuy n   giao   gi a   các chu n IEEE 802.16

ụ  ừ    BS 802.16e ph c v t ế   đ n BS 802.16e m c tiêu

ụ

Không rõ

ữ Bàn   giao   gi a   các   công ngh  ệ

ừ ừ ừ

ế

ươ

ệ

ổ ố ộ Tình bi n đ i t c đ

Ph

ng ti n: 120k/h

ử ụ

ươ

ị

V  trí chính xác

Không rõ

ị ơ ả

ủ

ộ ễ

ụ ế  T  BS dang ph c v  k ế  ế th a   đ n   BS   đích   k ừ     BS   802.16m th a,   t ụ ụ ế đang   ph c   v   đ n   BS   ế ừ đích k  th a IEEE 802.11, 3GPP2, GSM / EDGE, (E­ ) UTRA (LTE TDD) S   d ng   IEEE   802,21   ệ   ng   ti n bàn   giao   ph ậ   ộ ề truy n   thông   đ c   l p (MIH) Trong nhà: 10 km/h Ph  sóng đô th  c  b n: 120 km/h ố ộ T c đ  cao: 350 km/h ị ị v  trí xác đ nh đ  tr : 30s

ế ậ ỹ Trong PHY, k  thu t đa ăng­ten tiên ti n (Beamforming và MIMO) đ ượ   c

ả ườ ườ ề ố ườ ử ụ ử ụ s  d ng. Trong c  hai đ ng lên và đ ng xu ng, và nhi u ng ấ   i s  d ng c u

ượ ỗ ợ ồ hình (SU­MIMO và MUMIMO) đ c h  tr . MU­MIMO cho phép đ ng th i s ờ ử

ủ ế ằ ơ ị ề   ụ d ng c a các đ n v  tài nguyên vô tuy n b ng cách ghép kênh không gian. Đi u

ứ ế ượ ỗ ợ ớ ề ch  thích  ng và mã hoá đ ế c h  tr  v i   đi u ch  khác nhau và các ch ươ   ng

69

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ể ộ ố ủ ơ ế ế trình mã hóa đ  cho phép m t granularity t ạ   ứ t c a c  ch  thích  ng liên k t. Ho t

Ề

Ể

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ượ ể ế ả ị ộ đ ng đa sóng mang đ c xác đ nh đ  cho phép " o" mang đ n  băng thông có đ ộ

ủ ể ả ấ ị ị ụ ơ   ộ r ng 100MHz và tri n khai trong các k ch b n khác c a nhà cung c p d ch v  h n

5, 10 và 20 Mhz

Hình 3.12 SU­MIMO và MU­MIMO

ộ ự ả ế ử ổ ỹ ườ ấ EEE 802.16m s a đ i cung c p m t s  c i ti n vào qu  d ề ng truy n trong

ộ ấ ề ẽ ấ ớ ệ ố h  th ng WiMAX 1 ít nh t 3dB v i cùng m t c u hình ăng­ten. Đi u này s  cung

ộ ự ủ ế ộ ộ ấ c p m t s  gia tăng 20­30% trong vùng ph  sóng t bào đ ng trong m t môi

ườ ỹ ườ ể ề ượ ả ệ tr ng đi n hình non line­of­sight. Ngoài ra, qu  d ng truy n đ c c i thi n có

ể ượ ị ế ủ ườ ẫ th  đ c d ch sang thông qua t bào edge c a ng ộ ả ế   ế i dùng d n đ n m t c i ti n

ệ ố ầ ớ ợ ổ ớ hai l n so v i phát hành h  th ng WiMAX 1. L i ích b  sung v i 802.16m s ẽ

ớ ự ỗ ợ ự ệ ệ ố ế ơ ượ đ c th c hi n v i s  h  tr cho các h  th ng ăng­ten tiên ti n h n và tăng

ỗ ợ ể ế ợ ườ c ng h  tr cho chuy n ti p tích h p multi­hop và Femto­cells. Sau này kh ả

ấ ộ ươ ả ể ở ộ ủ ệ ệ ộ năng cung c p m t ph ấ   ng ti n hi u qu  đ  m  r ng ph  sóng di đ ng và l p

ậ ả ữ ủ ạ ả ố ở ầ đ y nh ng kho ng tr ng trong ph m vi bao ph  gây ra b i các v t c n và bóng.

ộ ố ả ế ẽ ả ệ ệ ồ M t s  c i ti n khác bao g m trong IEEE 802.16m s  c i thi n hi u qu ả

ụ ữ ệ ả ế ữ ổ ồ ị ph  cho các d ch v  d  li u. Nh ng c i ti n bao g m:

 M  r ng và c i thi n ch  đ  MIMO v i s  nh n m nh vào nhi u ng

ớ ự ấ ế ộ ở ộ ệ ề ạ ả ườ   i

ỗ ợ ế ả ồ   ử ụ s  d ng MIMO (MU­MIMO) trên c  DL và UL cho phép h  tr  lên đ n 8 lu ng

ữ ệ ế ồ ữ ệ d  li u theo DL và lên đ n 4 lu ng d  li u trong UL.

 C i thi n công su t vòng h   và đi u khi n vòng kín.

ệ ề ể ả ấ ở

 Can thi p gi m thi u tác đ ng k  thu t bao g m tái s  d ng t n s  phân

ầ ố ử ụ ệ ể ậ ả ộ ồ ỹ

70

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ố ợ ạ ạ ơ ở đo n và ph i h p liên tr m c  s .

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

 S   d ng   hi u   qu   h n   c a   nh c   thí   đi m   m i   ph

ử ụ ả ơ ủ ệ ể ạ ớ ươ ng   án   sub­

ộ ề ố ể ả ớ channelization và m t ti n t vòng 1/16 so v i 1/8 đ  gi m layer 1 trên không

ả trong c  DL và UL.

 Tăng c

ườ ể ế ế ề ng kênh đi u khi n thi ả t k  trên c  DL và UL

 gi m chi phí.

ả

 C i thi n ph m vi ph  sóng thông qua tăng công su t và mã hóa kênh t

ủ ệ ấ ả ạ ố ư i  u

ả ế ả ế ả ủ ế ẽ ấ ầ ơ ệ   K t qu  c a các c i ti n này s  cung c p h n 2 l n c i ti n trong hi u

ứ ỉ ự ệ ệ ấ ấ ổ su t trung bình ph  kênh. M c đ nh và hi u su t th c hi n trung bình quang ph ổ

ượ ắ ễ ả ả ộ cho IEEE 802.16m đ c tóm t t trong b ng 3.3 cho m t vi n c nh  cho ng ườ ử  i s

ấ ộ ụ d ng tính di đ ng th p.

ệ ệ ả ấ ổ ả B ng 3.3: Hi u su t hi u qu  quang ph  cho IEEE 802.16m

ấ ệ

ổ ỉ ng

C u hình ăng­ten (2×2)  MIMO (4×4)  MIMO ấ Hi u su t 8,5 bps/Hz 17,0 bps/Hz

ấ (4×2)  MIMO

ng xu ng (Average DL 3,2 bps/Hz 0,32 bps/Hz/User

(4×2)  MIMO 0,09 bps/Hz

ườ ử ụ ườ

ườ ệ ấ ng lên

ấ (1×2)  MIMO (2×4)  MIMO (2×4)  MIMO

4,6 bps/Hz 9,3 bps/Hz 2,6 bps/Hz  0,26 bps/Hz/User

i s  d ng thông qua t (2×4)  MIMO 0,11 bps/Hz/User

ế   ng lên (UL Cell­

71

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

Tham số ệ ườ ấ Hi u su t ph  đ nh đ ố xu ng (Peak Dl spectral  Efficiency) ổ ệ Hi u su t ph  trung bình  ố ườ đ Spectral Efficiency) ế i s  d ng thông qua t Ng ố bào edge đ ng xu ng (DL  Cell­edge User  Throughput) ổ ỉ Hi u su t ph  đ nh đ (Peak UL Spectral Efficiency) ổ ệ Hi u su t ph  trung bình  ườ đ ng lên (Average UL  Spectral Efficiency) ườ ử ụ Ng ườ bào edge đ edge User  Throughput)

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ươ ả 3.4.2 Kh  năng t ng thích ng ượ c

ặ ế ừ ơ ở ể ể ạ ẩ ể ể ỗ ợ Đ  cho các tiêu chu n đ  có th  đ  h  tr  ho c k  th a các tr m c  s  và

ề ờ ệ ệ ặ ộ ụ di đ ng ho c các công ngh  khác (ví d  LTE), khái ni m v  th i gian vùng và

ộ ố ơ ớ ượ ớ ủ m t s  nguyên (l n h n 0) c a các khung con (subframes) đ c gi ệ i thi u.

ả ươ ữ ẩ Kh  năng t ng tác gi a các tiêu chu n IEEE 802.16 cho phép mô hình

ả ạ ươ m ng IEEE 802.16m Layer 1 và Layer 2 có kh  năng t ẩ   ớ ể ng tác v i ti u ch n

ướ ự ể ả ả ả ộ ươ 802.16 tr c đó. Đ ng l c đ  đ m b o kh  năng t ấ ng tácxu t phát t ừ ự ế    là th c t

ạ ượ ự ế ơ ể ể ầ ả các m ng WiMAX đã đ c tri n khai, và nó là th c t h n đ  yêu c u kh  năng

ộ ả ộ ạ ậ ủ ộ ợ ậ ế ỗ ươ t ng tác thay vì m t b n c p nh t c a toàn b  m ng.M t l i th  là m i tiêu

ẩ ấ chu n 802.16 cung c p

ụ ạ ộ ụ ể ứ c  th  ch c năng trong m t m ng WiMAX. M c tiêu trong 802.16m là cho phép

ả ạ ứ ầ ạ ộ cùng t n t ồ ạ ủ ấ ả i c a t t c  các ch c năng trong m t m ng mà không c n ph i t o ra

ứ ấ ả ể ệ ệ ớ ộ ẩ m t tiêu chu n m i ch a t ỗ ợ ế ố t c  chúng. Vi c h  tr  k t n i th  hi n trong hình

3.13.

ạ ế ế ằ Hinh 3.13 Ti p sóng thông minh b ng các tr m ti p sóng (Relay Station)

ả ả ả ươ ượ WiMAX 2 đ m b o kh  năng t ng thích ng c và cùng t n t ồ ạ ớ   i v i

ướ ệ ẽ ạ ố ớ ẩ chu n tr c đó. Tr m g c (BS ­ Base Station) 802.16m s  làm vi c v i thi ế ị  t b

72

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ử ụ ệ ạ ẽ ữ ố ướ ầ đ u cu i 16e và 16m. Nh ng telco đang s  d ng 16e hi n t i s  có 2 h ự   ng l a

Ề

Ể

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ể ấ ả ủ ể ế ầ ộ ọ ch n: chuy n m t ph n sang 16m hay chuy n t t c . Ki n trúc khung c a 16m

ồ ạ ả ớ ệ ố có kh  năng t n t i song song v i h  th ng 16e.

ồ ạ ớ ạ Hình 3.14 M ng WiMAX 2 cho phép telco 2 ch n l a: cùng t n t i v i 16e hay

ạ ộ ọ ự ộ ậ ho t đ ng đ c l p

ớ

ủ 3.5 L p MAC c a IEEE 802.16m

ế ớ Hình 3.15 trình bày các mô hình tham chi u trong IEEE 802.16. L p MAC

ụ ụ ể ồ ớ ị ớ bao g m ba l p con d ch v  c  th :   L p service­specific convergence sublayer

ộ ụ ớ ấ ị ụ (CS: l p con h i t theo tính ch t d ch v ), MAC common part sublayer (MAC

ủ ứ ậ ả ầ ớ ớ CPS : l p con ph n chung), và l p con b o m t . chính ch c năng c a CS là

ể ặ ả ữ ệ ừ ữ ệ ầ ị ổ chuy n đ i ho c mô t d  li u bên ngoài t các t ng trên vào d  li u d ch v ụ

73

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

MAC thích h pợ .

Ề

Ể

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ế ủ Hình 3.15 Mô  hình tham chi u c a IEEE 802.16.

ị ỉ 3.5.1 Đ a ch   MAC

ộ ị ầ ỗ ỉ ị M i AMS (advanced mobile station) có m t đ a ch  toàn c u và đ a ch ỉ

ạ ộ ế ố ợ ỗ ờ ị h p lý mà xác đ nh AMS và các k t n i trong th i gian ho t đ ng. M i AMS có

ư ượ ổ ị ỉ ị 48­bit đ a ch  MAC t ng quát, nh  đ ỗ ế   c đ nh nghĩa trong IEEE Std 802. M i k t

ố ượ ộ ị n i AMS đ ấ ế ố   c gán m t FID (Flow Identifier) 4­bit xác đ nh duy nh t k t n i

ả ơ ệ ề ạ   trong AMS và 12 bit Station Id cho tiêu đ  MAC hi u qu  h n.   Khuôn d ng

ề ả ổ b n tin MAC , trong IEEE 802.16m b  sung thêm 2 byte tiêu đ  cho GMH và

ỏ ọ ề ọ ả ủ ứ ỏ nh  g n tiêu đ  MAC VoIP và tr ng t i nh . Các giao th c peer­to­peer c a các

ử ụ ằ ả ề   ế ớ l p MAC trong ABS và AMS giao ti p b ng cách s  d ng các b n tin đi u

ể ự ứ ệ ề ể ể ẳ ặ khi n MAC đ  th c hi n các ch c năng m t ph ng đi u khi n (Control Plane).

ể ề ả ượ ự ệ ậ ộ B n tin đi u khi n MAC đ ể   c th c hi n trong m t PDU MAC v n chuy n

ề ả ế ố ể ẫ ả ặ trong truy n t ậ i unicast ho c các k t n i truy c p ng u nhiên. B n tin ki m soát

ể ượ ả ượ ả ằ MAC có th  đ ư c phân m nh, nh ng không ph i đ c đóng gói. B ng cách s ử

ừ ượ ệ ụ d ng ký hi u cú pháp tr u t ệ   ng (ASN.1 abstract syntax notation) đóng gói hi u

ả ơ ủ ư ể ề qu  h n c a các bit đi u khi n nh  trong IEEE 802.16e.

ị ạ 3.5.2 Đ nh d ng MAC SDU

ộ ế ố ụ ể ế ớ ạ ớ Sau khi phân lo i và liên k t v i m t k t n i MAC c  th , SDUs l p con

ơ ớ ượ ị ộ ụ h i t (CS SDUs), nghĩa là các PDU l p cao h n đ c đóng gói trong các đ nh

ườ ạ d ng MAC SDU. Tr ỉ ố ể   ng PHSI (payload header suppression index: ch  s  bi u

ề ả ọ ệ ẽ ắ ấ ộ ượ ị diên tiêu d  t i tr ng) 8bit s  xu t hi n khi m t quy t c PHS đã đ c xác đ nh

ế ố ườ ộ ư ượ ẽ ệ ạ cho k t n i liên quan. Tr ấ ng ID lo i 8­bit s  xu t hi n khi m t l u l ng đa

74

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ứ ượ ị ế ố giao th c đ c đ nh nghĩa cho các k t n i liên quan.

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ạ ị Hình 3.16 Đ nh d ng MAC SDU

ạ 3.5.3 Đinh d ng MAC PDU

ượ ọ ỗ ượ MAC PDU đ c minh h a trong  hình 3.17. M i PDU đ ớ   ắ ầ c b t đ u v i

ể ứ ữ ệ ể ượ ề ề ộ m t tiêu đ  MAC.PDU MAC cũng có th  ch a d  li u. Tiêu đ  có th  đ c theo

ề ở ộ ề ặ ở ộ ượ ề ở ộ sau b i m t ho c nhi u tiêu đ  m  r ng. Tiêu đ  m  r ng không đ ặ   c có m t

ộ ả ọ trong m t PDU MAC mà không có t i tr ng.

ề ặ ả ừ ế ố Nhi u MAC SDUs ho c các SDU phân m nh  t các k t n i unicast khác

ể ượ ộ ộ ộ nhau thu c cùng m t AMS có th  đ ế   c ghép vào m t MAC PDU. Ghép các k t

ẽ ượ ế ớ ộ ả ậ ươ ệ ự ố n i unicast s  đ c liên k t v i các hi p h i b o m t t ng t .

ộ ượ ử ụ ớ ộ ị M t giá tr  12­bit đ c s  d ng cùng v i m t dài 4­bit multicast FID c ụ

ể ể ư ượ ị ề ủ th  đ  xác đ nh l u l ng multicast trong tên mi n c a ABS.

ạ ị Hình 3.17 Đ nh d ng MAC PDU

3.5.4 MAC Control messages

ủ ớ ứ ế ớ Các giao th c peer­to­peer c a l p MAC trong giao ti p v i ABS và AMS

ể ự ụ ứ ề ể ệ ặ ả ẳ   s  ử d ng các b n tin đi u khi n MAC đ  th c hi n các ch c năng m t ph ng

ề ể ề ể ả ượ ể ộ đi u khi n (control plane). B n tin đi u khi n MAC đ c đ  trong m t PDU

ượ ể ế ặ ậ ố MAC đ ậ   c v n chuy n trong broadcacst, unicast, ho c các k t n i truy c p

ế ố ế ố ề ẫ ộ ề   ể ng u nhiên. Trong đó có   m t đi u khi n k t n i unicast và hai k t n i đi u

ể ượ ề ể ạ ả ượ khi n các kênh. HARQ đ c kích ho t cho b n tin đi u khi n MAC đ ử   c g i

ế ố ể ượ ề ể trên các k t n i đi u khi n unicast. Mã hóa có th  đ ề   ạ ả c kích ho t b n tin đi u

75

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ể ượ ể ề ể ả khi n MAC unicast. B n tin đi u khi n MAC có th  đ ư   ả c phân m nh, nh ng

Ề

Ể

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ả ượ ề ể ả ượ ệ không ph i đ c đóng gói. B n tin đi u khi n MAC đ c  ký hi u là ASN.1.

ể ậ ế ượ ượ ở ị ỉ Đ  nh n bi t  PDU đ c mã hóa hay không đ c ch  đ nh b i  FID 0x1 và 0x0

ở ươ ứ ượ ụ ể AGMH t ng  ng. Cho dù mã hóa đ ộ ả c áp d ng trên m t b n tin  ki m soát

ượ ạ ả ế ấ ủ ụ ở ị ặ MAC ho c không đ c xác đ nh b i các lo i b n tin và  k t c u th  t c MAC,

ượ ụ ể ộ ả ị ượ ồ đ c quy đ nh c  th . M t b n tin đ ộ c bao g m trong m t PDU có mã hóa

ỉ ị ạ ạ ở ợ ớ tình tr ng ch  đ nh b i các FlowID trong AGMH không phù h p v i lo i tin

ế ợ ươ ố ả ắ ượ ẽ ượ nh n và b i c nh k t h p t ứ ng  ng đ ị c quy đ nh s  đ ạ ỏ ả c lo i b . b n tin

ượ ượ ể ượ ử đ c mã hóa và không đ c mã hóa MAC ki m soát không đ c g i trong cùng

ộ m t PDU.

ậ ả 3.5.5 B o m t

ự ự ứ ậ ấ ả ư Các ch c năng b o m t cung c p cho các thuê bao xác th c s  riêng t và

ụ ế ề ằ ậ ạ ổ ả b o m t trên m ng AAI. Nó làm đi u này b ng cách áp d ng các bi n đ i mã

ế ố ự ữ ệ hóa MAC PDU th c hi n qua k t n i gi a AMS và ABS.

ệ ố ậ ủ ệ ế ả Ki n trúc b o m t c a giao di n h  th ng WirelessMAN­Advanced bao

ể ứ ự ứ ả   ồ g m các th c th  ch c năng sau đây: AMS, BS, và Authenticator.Ch c năng b o

ệ ố ệ ậ ượ ả m t trong giao di n h  th ng WirelessMAN Adveced đ c mô t trong hình 3.18.

ứ Hình 3.18 Ch c năng b o v ế ả ệ ả ạ ậ ượ Trong ph m vi AMS và ABS ki n trúc b o m t đ ự   c chia thành hai th c

76

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ể ợ th  h p lý sau đây:

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ự ể ậ ả ả  Th c th  qu n lý b o m t.

 Th c th  mã hóa và b o v  toàn v n.

ự ể ệ ẹ ả

ứ ủ ự ữ ể ề ả ậ ồ ả Các ch c năng c a th c th  qu n lý b o m t bao g m nh ng đi u sau đây:

ậ ổ ề ể ả ả ể  Qu n lý và đi u khi n b o m t t ng th .

ế ệ ấ ớ    EAP encapsulation/decapsulation: ngăn x p này cung c p giao di n v i

ự ự ớ ượ ử ụ ộ ứ các l p EAP, trong đó ch ng th c d a trên EAP đ ư c s  d ng nh  là m t chính

ữ ề ộ ỷ sách u  quy n gi a AMS và m t ABS.

 Giao th c qu n lý chìa khóa (PKM): Ngăn x p này đi u khi n t

ể ấ ả ứ ế ề ả t c  các

ầ ả ậ ượ ẫ ấ ượ ạ thành ph n b o m t. Các chìa khóa khác nhau đ c d n xu t và đ c t o ra

ế trong ngăn x p này. PKM v3 (Privacy key management protocol version 3) xác

ể ể ế ấ ả ầ ả ị đ nh làm th  nào đ  ki m soát t ậ t c  các thành ph n b o m t .

ế ề    Authorization and Security Association (SA) control: ngăn x p này đi u

ể ơ ế ơ ế ư ượ ự khi n c  ch  xác th c và c  ch  mã hóa l u l ng chìa khóa.

 B o m t v  trí: ngăn x p này x  lý các thông báo v  tính b o m t thông

ậ ị ử ế ề ả ậ ả

ế ị tin liên quan đ n v  trí.

ự ứ ể ệ ả ồ ẹ Th c th  mã hóa và b o v  toàn v n bao g m các ch c năng sau đây:

 Transport data encryption/authentication processing: Ngăn x p này mã hóa

ế

ả ữ ệ ứ ự ể ệ ậ ặ ho c gi ự i mã các d  li u v n chuy n và th c hi n các ch c năng xác th c cho

ữ ệ ư ượ ậ các d  li u l u l ng truy c p.

ự ế ệ ứ    Control message authentication processing: Ngăn x p này th c hi n ch c

ự ả ư năng xác th c b n tin nh  CMAC (Cipher­based Message Authentication Code).

ế ặ    Control message  confidentiality protection: ngăn x p này mã hóa ho c

ả ự ứ ự ự ệ ể ệ gi i mã các thông đi p ki m soát và th c hi n các ch c năng xác th c th c cho

ề ể các thông báo đi u khi n.

ứ ả Giao th c qu n lý chìa khóa (PKMv3)

ệ ố ữ ấ ị ặ   H  th ng phân c p chìa khóa PKMv3 xác đ nh nh ng chìa khóa  nào có m t

77

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ệ ố ượ ạ ư ế ự trong h  th ng và các chìa khóa đ c t o ra nh  th  nào. EAP d a trên quá trình

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ự ạ ấ ả ồ xác th c mang l ố   i Master Key (MSK).T t c  PKMv3 phím khác có ngu n g c

ự ế ế ừ tr c ti p/gián ti p t MSK.

ự ẻ ệ ố ồ MSK là chìa khóa chia s  mà có ngu n g c trong quá trình th c hi n các

ươ ượ ắ ồ ừ ph ng pháp EAP. Pairwise Master Key (PMK) đ c b t ngu n t MSK và PMK

ượ ử ụ ể ấ ượ ủ ề ượ ử ụ này đ c s  d ng đ  l y đ c  y quy n chìa khóa (AK).AK đ c s  d ng đ ể

ấ ượ l y đ c các chìa khóa khác sau đây:

 Traffic Encryption Key (TEK): chía khóa m t mã l u l

 Cipher­based Message Authentication Code (CMAC) key: chìa khóa m tậ

ư ượ ậ ng.

ự ự ả mã d a trên mã b n tin xác th c.

ấ ự ạ ặ ỏ Sau khi hoàn t ự t quá trình xác th c (ho c xác th c l ậ   i), chìa khóa th a thu n

ệ ấ ự ượ ể ộ ộ ượ đ c th c hi n l y đ c m t PMK và m t AK, và đ  xác minh PMK m i đ ớ ượ   c

ố ả ậ ầ ậ ổ thành l p và AK và thay đ i các thông s  b o m t khác theo yêu c u.

ụ ậ ị ị 3.5.6 D ch v  l p l ch

ỗ ợ ậ ị ơ ế ử ụ ậ ị ữ ệ ệ ạ ị D ch v  l p l ch đ i di n cho các c  ch  x  lý d  li u h  tr  l p l ch MAC

ề ả ữ ệ ộ ế ố ụ ượ ỗ ồ ị cho truy n t i d  li u trên m t k t n i. M i lu ng d ch v  đ ớ   ế ợ c k t h p v i

ụ ậ ị ệ ố ộ ị ư ế ấ m t d ch v  l p l ch duy nh t nh  trong h  th ng tham chi u Wireless MAN­

ụ ậ ị ượ ở ợ ị ộ ị OFDMA R1. M t d ch v  l p l ch đ ộ ậ c xác đ nh b i m t t p h p các thông s ố

ố ị ượ ạ ộ ủ ủ ạ SF QoS, các thông s  này đ nh l ng các khía c nh c a ho t đ ng c a nó. Các

ượ ế ậ ặ ử ổ ằ ử ụ ủ ụ ả ố tham s  này đ c thi t l p ho c s a đ i b ng cách s  d ng các th  t c qu n lý

ụ ư ượ ị d ch v  l u l ng.

ụ ứ ế ấ ỏ ị D ch v  Adaptive granting and polling (thích  ng c p phát và b  phi u):

ế ậ ụ ứ ấ ố ị Các thi ế t l p các tham s  QoS liên quan đ n d ch v   thích  ng c p phát và

ế ượ ơ ấ ạ ố ố ỏ b  phi u đ c phân lo i thành các tham s  QoS s  c p và các tham s  QoS th ứ

ể ấ ể ả ặ ỳ ị ỉ ấ c p. ABS có th  c p ho c thăm dò ý ki n ậ   ế AMS đ nh k  và ch  có th  tho  thu n

78

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ứ ấ ơ ấ ơ ấ ặ ả ố ố ớ   các tham s  SF QoS s  c p, ho c các c  tham s  QoS s  c p và th  c p v i

Ề

Ể

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ử ụ ơ ấ ả ầ ồ ấ   ố AMS. Ban đ u, ABS s  d ng các tham s  SF QoS  s  c p bao g m Kho ng c p

ầ ướ ầ phát ban đ u và thăm dò, và kích th c phát ban đ u.

ặ ặ ư ượ ụ ố ờ ị ầ Trong su t th i gian d ch v , các đ c đ c tính l u l ng và yêu c u QoS

ạ ơ ụ ệ ể ả ặ ổ ế có th  thay đ i, ví d  kích ho t c  ch  phát hi n kho ng l ng trong VoIP luân

ứ ủ ữ ạ ặ ạ ờ ờ ậ   phiên gi a th i gian đàm tho i và th i gian im l ng. Thích  ng c a tr ng thái l p

ệ ử ụ ơ ấ ữ ể ổ ồ ố ị l ch bao g m chuy n đ i gi a vi c s  d ng các thông s  SF QoS s  c p và th ứ

ặ ổ ủ ấ c p ho c thay đ i c a GPI / Grant Size.

ươ ứ ệ ổ ị ị ộ Tùy thu c vào ph ng pháp thích  ng quy đ nh trong vi c b  sung d ch

ặ ả ặ ụ ư ượ v  l u l ng thông qua các b n tin AAI­DSA, ho c là AMS ho c ABS có th ể

ủ ứ ướ ấ ệ ắ ầ ự b t đ u s  thích  ng c a kích th ạ   ặ c c p (grant size) ho c GPI. Vi c kích ho t

ổ ủ ự ự ứ ụ ệ ề ệ ể ồ ộ thích  ng đi u ki n th c hi n ph  thu c và có th  bao g m s  thay đ i c a các

ạ ộ ẫ ượ ầ ặ ề ho t đ ng truy n d n quan sat đ c, băng thông c n thi ế ừ t t AMS, ho c cung

ấ ả ạ c p t i t i ABS.

ươ ứ ộ ươ Có hai ph ỉ ng pháp thích  ng. Ch  có m t trong các ph ng pháp đ ượ   c

ụ ư ượ ị ể ượ ả ổ ử ụ s  d ng cho d ch v  l u l ng, và không th  đ c thay đ i thông qua b n tin

AAI­DSC:

 ABS­initiated adaptation (ABS b t đ u thích  ng).

ắ ầ ứ

ắ ầ ứ Hình 3.19 ABS b t đ u thích  ng

 AMS­initiated adaptation (AMS b t đ u thích  ng).

79

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ắ ầ ứ

Ề

Ể

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ắ ầ ứ Hình 3.20 AMS b t đ u thích  ng

ệ ố ỗ ợ ậ ị ụ ụ ị ị Trong h  th ng AAI còn h  tr ẩ    l p l ch cho các d ch v : D ch v  kh n

ụ ấ ẩ ẩ ố ị ị ấ c p   và   d ch   v   an   ninh   qu c   gia/chu n   b   kh n   c p   (NS   /   EP­National

ẩ ấ ụ ộ ị Security/Emergency Preparedness) và d ch v  báo đ ng kh n c p.

ổ 3.5.7 Phân b  tài nguyên

ộ ỹ ậ ượ ử ụ ể ả ụ ổ Phân b  liên t c là m t k  thu t đ ể   c s  d ng đ  gi m chi phí chuy n

ượ ế ố ớ ư ượ ớ ỳ ị nh ng cho các k t n i v i các mô hình l u l ng đ nh k  và v i kích th ướ ả   i c t

ọ ươ ố ố ị ụ ể ổ ộ tr ng t ồ ng đ i c  đ nh. Đ  phân b  ngu n liên t c cho m t AMS, ABS s ẽ

ụ ề ổ ổ ổ ụ   truy n DL phân b  liên t c A­MAP IE cho DL phân b  và UL phân b  liên t c

ố ớ ụ ẽ ổ ộ ổ ấ   AMAP IE cho UL phân b . Đ i v i m t UL phân b  liên t c, AMS s  cung c p

ụ ư ượ ữ ệ ư ể ề ơ ượ ị d ch v  l u l ng  u tiên cao h n đ  mang d  li u v  tài nguyên đ ổ   c phân b ,

ầ ồ ế ủ ẵ ồ ế n u lu ng thông tin c n thi ố ấ t là có s n. Các thông s  c u hình c a các ngu n tài

ượ ụ ẽ ượ ổ ế ở nguyên đ c phân b  liên t c s  đ c duy trì b i ABS và AMS cho đ n khi s ự

ộ ự ệ ỗ ả ụ ặ ổ ị phân công liên t c b  thay đ i,ho c m t s  ki n l ụ   ậ ị i x y ra. L p l ch liên t c

ế ặ ắ ồ ệ ề ạ ữ ệ ượ không bao g m s p x p đ c bi t cho HARQ truy n l i d  li u đã đ ề   c truy n

ầ ử ụ ồ ượ ụ ồ ổ ban đ u s  d ng các ngu n tài nguyên đ c phân b  liên t c. Ngu n tài nguyên

ề ạ ẽ ượ ử ụ ổ ằ ơ ả ể ộ cho DL truy n l i s  đ c phân b  b ng cách s  d ng m t DL c  b n đ  gán

ề ạ ộ ẽ ượ ấ ồ ự cho A­MAP IE. Ngu n l c cho m t truy n l i UL s  đ ử ụ   c c p phát s  d ng

ử ụ ơ ả ộ ỉ ề   ằ b ng cách s  d ng m t UL c  b n gán cho A­ MAPIE ch  khi thông tin đi u

80

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ề ạ ữ ể ổ ụ ồ ơ ổ khi n cho nh ng thay đ i truy n l ế   i. Phân b  tài nguyên liên t c g m 4 c  ch :

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ổ ơ ế ổ ơ ế ề ạ ơ ế c  ch  phân b  c  ch  không phân b , c  ch  truy n l ủ ụ ử   i HARQ và th  t c x  lý

i.ỗ l

ả ồ

ể ả ổ ạ ệ ạ ạ ộ 3.5.8 Qu n lý ngu n ọ ệ Đ  c i thi n tu i th  pin t i các tr m đi n tho i di đ ng, IEEE 802.16m

ả ế ạ ộ ế ộ ế ộ ấ ỗ ệ   cung c p các c i ti n trong ch  đ  Sleep và ho t đ ng ch  đ  nhàn r i cho vi c

ụ ệ ự ể ạ ả ộ gi m tiêu th  đi n năng trong các tr m di đ ng d a trên 802.16m.Đ  nâng cao

ộ ơ ế ể ự ộ ế ộ ủ ệ ề ấ ả ỉ hi u qu  ch  đ  ng , 802.16m cung c p m t c  ch  đ  t ờ    đ ng đi u ch nh th i

ử ổ ử ổ ủ ủ ự ề ệ ề ẫ gian c a các c a s  ng  và c a s  nghe d a trên các đi u ki n truy n d n. Ch ế

ả ượ ệ ỗ ệ ả ằ ạ ộ ộ đ  nhàn r i hi u qu  đ c c i thi n b ng cách cho phép các tr m di đ ng tr ở

ề ầ ả ẫ ớ ỳ ị ộ ạ   thành đ nh k  cho truy n d n broadcast mà không c n ph i đăng ký v i m t tr m

ơ ở ụ ể c  s  c  th  802.16m.

ấ ượ

ụ

3.6 Ch t l

ị ng d ch v

ế ề ạ ộ Lý thuy t v  ho t đ ng

ứ ế ơ ượ ả ẩ Các c  ch  giao th c khác nhau đ c mô t trong tiêu chu n này có th ể

ể ỗ ợ ề ả ẫ ượ ử ụ đ c s  d ng đ  h  tr QoS cho c  UL và DL thông qua try n d n AMS và

ề ơ ế ủ ụ ấ ộ ứ   ổ ABS. M c này cung c p m t cái nhìn t ng quan v    c  ch  c a các giao th c

ầ ủ ệ ấ ộ QoS, m t ph n c a chúng trong vi c cung c p end­to­end QoS.

ầ ồ Các yêu c u cho QoS bao g m:

a) M t ch c năng c u hình và đăng ký cho các lu ng d ch v  m c đ nh.

ụ ặ ị ứ ấ ộ ồ ị

ặ ự ộ ứ ự ộ ế ậ ệ b) M t ch c năng báo hi u cho d  phòng ho c t đ ng thi ồ   t l p các lu ng

ư ượ ụ ậ ị d ch v  QoS cho phép và l u l ố ng truy c p các thông s .

c) S  d ng MAC l p l ch và các thông s  l u l

ố ư ượ ử ụ ậ ị ị ng QoS cho các d ch v ụ

ư ượ l u l ng UL.

d) S  d ng các thông s  l u l

ố ư ượ ử ụ ụ ư ượ ị ng QoS cho các d ch v  l u l ng  DL.

e) Nhóm các đ c tính d ch v  l u l

ụ ư ượ ặ ị ụ ượ ặ ị ớ ng vào các l p d ch v  đ c đ t tên,

81

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ở ả ể ớ ự ứ ụ do đó, các th c th  l p trên và bên ngoài  ng d ng (  c  AMS và ABS) có th ể

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ụ ớ ầ ầ ồ ố ố ộ ị yêu c u lu ng d ch v  v i mong mu n các tham s  QoS m t cách toàn c u phù

h p.ợ

ế ự ụ ụ ớ ị ị ị IEEE 802.16 đ nh nghĩa năm l p d ch v  QoS: d ch v  cho ph p t ệ    nguy n

ụ ờ ở ộ ị (Unsolicited Grant Scheme ­ UGS), d ch v  th i gian m  r ng (Extended Real

Time

ụ ờ ự ị Polling Service ­ ertPS), d ch v  th i gian th c (Real Time Polling Service

ụ ự ờ ị ­rtPS), d ch v  không theo th i gian th c (Non  Real Time Polling Service ­ nrtPS)

ụ ố ị ỗ ớ ấ ố và d ch v  t t nh t (Best Effort Service ­ BE.) M i l p có các thông s  QoS riêng

ầ ẳ ạ ố ộ ễ ể ủ c a nó, ch ng h n theo yêu c u băng thông t i thi u và đ  tr , jitter.

ố ị ụ ấ ộ ổ ị ế ố   UGS: d ch v  này cung c p m t phân b  băng thong c  đ nh. Khi k t n i

ế ậ ả ử ấ ỳ ụ ầ ầ ị ượ ượ đ c thi t l p, không c n ph i g i b t k  yêu c u khác. D ch v  này đ c thi ế   t

ư ượ ổ ự ư ờ ồ ế ố ộ k t c đ  không đ i (CBR) l u l ng th i gian th c nh   lu ng E1/T1. Các thông

ộ ố ủ ố ộ ễ ố ạ ố s  chính c a QoS là duy trì t c đ  t i đa (MST), đ  tr  t i đa và dung n p jitter

ễ ố ế ể ậ (bi n th  ch m tr  t i đa).

ụ ị ượ ệ ớ ertPS: D ch v  này đ c thi ế ế ể ỗ ợ t k  đ  h  tr ả    VoIP v i phát hi n kho ng

ư ượ ượ ử ụ ặ ờ ị ặ l ng. L u l ậ ng truy c p không đ c g i trong th i gian im l ng. D ch v  ertPS

ự ư ở ỗ ố ộ ố ạ ộ ế ộ ươ t ng t nh  UGS ch  BS duy trì t c đ  t ư   i đa trong ch  đ  ho t đ ng, nh ng

ặ ầ ổ ờ ộ ả không có băng thong phân b  trong kho ng th i gian im l ng. C n có m t nhu

ể ể ả ặ ị ầ c u đ  BS thăm dò ý ki n ờ ế các MS trong kho ng th i gian im l ng đ  xác đ nh

ư ế ặ ờ ố ố ư ữ   xem th i gian im l ng đã k t thúc ch a. Các thông s  QoS cũng gi ng nh  nh ng

trong UGS.

ụ ớ ị ế ổ rtPS: l p d ch v  này là t ỷ ệ  l ư    bit bi n đ i (VBR­ variable bit rate) l u

ự ư ư ờ ố ượ l ầ   ng th i gian th c nh  video nén MPEG. Không gi ng nh  UGS, rtPS yêu c u

ầ ườ ể ỗ băng thông khác nhau và do đó, BS c n th ng xuyên thăm dò m i MS đ  xác

ổ ầ ượ ự ệ ố ươ ự ư ớ ị đ nh phân b  c n đ c th c hi n. Các tham s  QoS t ng t ố    nh  v i UGS t c

82

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ư ượ ư ể ộ ố ố ộ ố đ  t i thi u dành riêng l u thông và l u l ng duy trì t c đ  t ả   ầ i đa c n ph i

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ố ớ ố ề ụ ố ị ị ượ đ c quy đ nh riêng. Đ i v i UGS và ertPS d ch v , hai thông s  đ u gi ng nhau,

ế n u có.

ư ượ ụ ớ ị ự ờ nrtPS: l p d ch v  này là l u l ả   ng VBR phi­th i gian th c không b o

ứ ễ ậ ỉ ố ượ ứ ề ả ả ả đ m ch m tr . Ch  có m c giá t ể i thi u đ c đ m b o. giao th c truy n file

ử ụ ụ ứ ụ ụ ề ằ ầ ộ ị ế   (FTP là m t ví d   truy n các  ng d ng b ng cách s  d ng d ch v  này. H u h t

ư ượ ậ ữ ệ ơ ụ ạ ả ả ớ ị các l u l ng truy c p d  li u r i vào lo i này. L p d ch v  này đ m b o không

ẽ ượ ấ ễ ậ ch m tr  và cũng không có băng thông. Băng thông s  đ c c p cho MS khi và

ộ ị ỉ ừ ự ế ầ ớ ch  khi có m t d c sang trái trên băng thông t các l p khác. Trong th c t ế    h u h t

ư ượ ể ị ố ể ỷ ệ tri n khai cho phép xác đ nh l u l ng dành riêng t i thi u t l và t c đ  l ố ộ ệ ư    l u

ố ả ố ớ ớ ượ l ng t i đa duy trì ngay c  đ i v i l p này.

Ư ể ượ u đi m ể c đi m

QoS UGS

ứ

ấ

ơ ertPS

ế ả Không   có   chi   phí.  ộ ễ ả    đ m Đáp  ng đ  tr ụ ờ   ị ả b o cho d ch v  th i gian th c.ự ễ ố ư ộ i   u   và Đ   tr   t ữ ệ ả gi m chi phí d  li u.

ệ

ề ầ rtPS ả   i ộ

i  u. ị nrtPS Nh ượ   ể c Băng thông có th  không đ ầ ủ ể ừ ử ụ  khi phân s  d ng đ y đ  k  t   ầ   ể ấ ổ ượ c   c p   b t   k   nhu   c u b   đ ệ ạ i. hi n t ế ỏ  ả ử ụ ầ C n   ph i   s   d ng   c   ch   b ễ   ể ứ phi u (đ  đáp  ng b o lãnh tr ) ế ể ộ ơ   và m t c  ch  đ  cho BS phát ặ ả hi n kho ng l ng. Yêu c u trên băng thông và đ tr  .ễ Không thích h pợ

ự

ự ả BE

ị ả ể ấ ộ ố ế ố

ả ả ệ Hi u   qu   truy n   t ữ ệ ố ư d  li u t ụ  ấ Cung   c p   d ch   v ề   ả ệ hi u  qu   cho   truy n ờ   ẫ d n   không   theo   th i ớ ố ộ  gian th c v i t c đ ể ố i thi u. dành riêng t ụ  ị ấ Cung   c p   d ch   v ề   ả ệ hi u  qu   cho   truy n ẫ d n BE. ụ   Không có s  b o đ m d ch v , m t s  k t n i có th  m t trong   ờ kho ng th i gian dài.

ể ế ợ ế ệ ấ ơ ệ   C  ch  chính cho vi c cung c p QoS là đ  k t h p gói đi qua giao di n

83

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ụ ư ộ ị ượ ượ ở ị MAC   vào   m t   d ch   v   l u   l ng   đ c   xác   đ nh   b i   SFID   (Service   Flow

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ụ ư ượ ị ề ủ ộ ồ ượ ộ Identifier). M t  d ch v  l u l ng  là lu ng m t chi u c a các gói tin đ c cung

ụ ể ấ ớ ộ ố ấ c p v i m t QoS c  th . AMS và ABS cung c p QoS theo tham s  QoS thi ế ậ   t l p

ụ ư ượ ị ị ượ đ c xác đ nh cho d ch v  l u l ng.

ụ ủ ượ ị ở ể M c đích chính c a các tính năng QoS đ c đ nh nghĩa đây là đ  xác

ề ệ ậ ị ệ ẩ ị đ nh truy n l nh và l p l ch trong giao di n chu n. Tuy nhiên, các tính năng

ườ ớ ơ ế ượ ầ ả ệ th ệ ng c n ph i làm vi c cùng v i c  ch  v t ra ngoài ra ngoài giao di n đ ể

ủ ấ ặ ể cung c p cho end­to­end QoS ho c đ  giám sát hành vi c a  các AMS.

ụ ư ượ ị ồ ạ ả ướ D ch v  l u l ng t n t i trong c  hai h ng UL và DL và có th  t n t ể ồ ạ   i

ự ự ượ ạ ể ư ượ ấ ả ị mà không th c s  đ c kích ho t đ  mang l u l ụ ư   ng. T t c  các d ch v  l u

ụ ư ượ ạ ộ ừ ậ ộ ị ượ l ng  có m t SFID 32­bit, th a nh n và ho t đ ng d ch v  l u l ng cũng có

ộ m t FID 4­bit.

Ữ

Ủ

Ặ

Ả

Ể

Ể

B­ NH NG Đ C ĐI M C I TI N C A WiMAX 2

ế

3.7 Ki n trúc WiMAX 2

ặ ả ỹ ậ ủ ượ ự Đ c t k  thu t c a WiMAX 2 đ c xây d ng trên IEEE 802.16m và k ế

ừ ệ ướ ằ th a công ngh  WiMAX (IEEE 802.16e) tr c đó b ng cách thêm các tính năng

ẫ ả ả ả ớ ươ ượ ệ ạ m i mà v n đ m b o kh  năng t ng thích ng ể   c. Đ i di n Intel phát bi u

ị ớ ộ ộ ằ ộ trong m t cu c h i ngh  v i báo gi ớ ạ i t ạ i Đài Loan r ng m ng WiMAX 2 có th ể

ể ướ ẽ ượ s  đ c tri n khai tr c năm 2012.

B ng 3.4 M t s  tính năng c i ti n l p v t lý c a 802.16m so v i 802.16e ả ế ở ớ ậ ữ ủ ả ế ủ Nh ng c i ti n c a 802.16m ớ Chú thích

ng lên và

Công ngh  ệ đa truy nh pậ

ng lên  ng

ng thihcs ng

ườ ệ ố ng xu ng. Công ngh  s   ượ c

ố

ế

ể

ổ

ế ộ

ệ

ấ

ố

ệ Công ngh  OFDMA ả ườ trên c  đ ườ (UL) và đ xu ng (Dl) Single User MIMO  và beam forming là  ch  đ  riên bi

t.

Ki n trúc  MIMO / BF  th ng nh t.

MIMO/  Beam  forming (BF)

OFDMA trên đ ố ườ đ ế ươ cho ph p t đ y đầ ủ Multi­User MIMO, Single User  MIMO, chuy n đ i codebook, .. DL:2x2, 4x2, 4x4, 8x4 UL: 1x2, 2x2, 2x4, 4x4, 4x8

84

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ộ ố 802.16e = WiMAX  ế ệ ứ ộ di đ ng th  h  th   nh tấ ả Các khía  ạ c nh tính  năng

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ướ

ố ị

c các

c các khung

ệ

ướ ủ

ấ C u trúc  khung

ộ

Kích th khung con DL và Ul  thay đ iổ

ệ

ố

ấ C u trúc ký  hi uệ

ể

ộ

PUSC và AMC hoán  ị v  trong các ký hi u  khác nhau.

ị ng.

ể

ả

ể

ạ ớ

ề

ạ

Kênh đi u ề khi nể

ả ượ

ệ

ố

ể Kênh Ki m soát linh ho t v i nhi u tùy  ch n.ọ

ng t ấ

ệ

ả

C  đ nh kích th con DL và UL c a 6 ký hi u  OFDM và 20ms cho m t siêu  khung (superframe) bao gôm 4  frame 5ms Băng con (Sub­band)/Mini băng  ể  (Mini­band) và phân ph i có th hoán v  trong cùng m t bi u  ượ t ấ C u trúc ki m soát kênh gi m  ơ ệ linh ho t cho hi u qu  cao h n  ấ và hi u su t thông l t  ệ ơ h n. C i thi n hi u su t VoIP.

Ki m soát  thông tin.Phân  chia theo th i ờ gian phù h p ợ vào SFH,  AMAP.

ộ

HARQ

ồ

ồ ộ

ớ ộ ễ ộ

ộ ồ Không đ ng b   HARQ cho DL và  UL.

ả

ử ụ

ẩ ầ ố ể

ạ   i

ể Gi m thi u  can thi pệ

ề ỗ ợ ạ ấ

ở

ư

ề

ạ Phân đo n PUSC  ự d a trên s  d ng l ậ ị ầ ố t n s  và L p l ch  ể ả ự d a trên gi m thi u.

DL không đ ng b  HARQ và UL đ ng b  HARQ v i CTC­IR ể đ  cho phép <10ms đ  tr  m t  ệ chi u giao di n chu n. ử ụ H  tr  tái s  d ng t n s  phân  ề đo n rõ rang, đi u khi n công  su t vòng kín vòng h  cùng nh MIMO nhi u BS.

ổ ậ ủ ế ệ ầ ể ệ ả ớ Đi m c i thi n n i b t c a WiMAX 2 so v i WiMAX th  h  đ u tiên là

ế ộ ố ộ ố t c đ  ­ t c đ  WiMAX 2 lên đ n 300Mbps. Ông Shakouri thành viên WiMax

ế ủ ế ể ọ ượ ố Forum cho bi t tr ng tâm c a WiMAX 2 là làm th  nào đ  có đ c t c đ ộ

ữ ệ ứ ề ằ ấ ả ơ truy n d  li u cao h n nh m đáp  ng cho t t c  các khách hàng v i s  l ớ ố ượ   ng

ườ ử ụ ộ ng i s  d ng ngày m t tăng cao.

ả ế ở ớ ớ

ạ

ng

l p MAC c a 802.16m so v i 802.16e Chú thích B ng 3.5 Các tính năng c i ti n  802.16e = WiMAX di  ế ệ ứ ấ ộ đ ng th  h  th  nh t ủ ả ế ủ ữ Nh ng c i ti n c a  802.16m

c k t n i v i c ng  ế ố

ể

ợ

i ích t

M ng lõi là  cũng không  thay đ i.ổ

ừ   ệ

ơ ở ạ Tr m c  s  802.16e  ượ ế ố ớ ổ đ ả ASN đ  qu n lý k t n i  ớ l p IP.

ả Các khía c nh ạ tính năng ấ ượ Ch t l m ngạ

ị

ỉ

Đánh đ a ch

ồ

ạ

16 bit CID luôn luôn  ượ ử ụ c s  d ng trong tiêu  đ ề đ  MAC chung (Generic

ể ế ố   802.16m BS có th  k t n i ơ ớ ổ v i c ng ASN 802.16e c   ưở ở ng l s  và h ấ ệ tăng hi u su t giao di n  chu n.ẩ 16 bit CID chia thành 4 bit  ID lu ng (Flow ID) và 12  bit Id tr m (Station ID)

85

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

Ề

Ể

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ệ

MAC Heade­ GMH).

ề cho tiêu đ  MAC hi u  ả ơ qu  h n.

ế

ề

ớ

ả Gi m đ n 4  Byte

ề Tiêu đ  MAC  chung

ở ộ ỏ ọ

6 Byte tiêu đ  MAC  chung (Generic MAC  Header­ GMH)

ị

ả

ạ Đ nh d ng TLV.

B n tin mã  hóa MAC

ỉ

ả

Ch  có MIH­MSG.

ề

ẫ

B n tin  ề truy n d n  l p 2ớ

ả

ệ

ẹ

ỉ

ậ

ả

B o m t

ố

ồ

ự

ỏ

ế

ề 2 Byte GMH v i tiêu đ   ổ m  r ng, b  sung và cũng  ề nh  g n tiêu đ  MAC cho  ọ ỏ ả i nh . VoIP và tr ng t ả Mã hoá b n tin ASN.1  ả ơ ệ đóng gói hi u qu  h n  ể ề ủ c a các bit đi u khi n. ẫ ớ ề Truy n d n l p 2 chung  ạ ệ ể ự đ  th c hi n nhi u lo i  ồ thông tin bao g m MIH­ ạ MSG  và các lo i khác. ượ ỗ ợ c h  tr .  Ch  CMAC đ ả ư  và b o  Thêm MS riêng t ị ệ ệ v  tin báo hi u. Đ nh  nghĩa SA tĩnh.

ứ

ườ

ố   i

ể Chuy n giao

ể

B o v  toàn v n HMAC và CMAC. CMAC cho  xác th c ngu n g c.  ậ Th a thu n các liên k t  an ninh SA (Sercurity  Acssosiation). ể Chuy n giao c ng và t ư u hóa chuy n giao  c ng.ứ

Thêm tr ng EBB (Entry  Before Break)  cho chuy nể   giao

ỗ ợ ế ậ ỹ Ki n trúc đa anten (MIMO): WiMAX 2 h  tr  2 k  thu t đa anten chính là

SU­MIMO (Single User Multiple Input Multiple Output) và MU­MIMO (Multiple

ộ ố ỹ ậ ậ User Multiple Input Multiple  Output) và m t s  k  thu t phát phân t p khác.

ộ ỉ ườ ậ ộ ơ ị Trong   đó,   SU­MIMO   ch   cho   phép   m t   ng i   dùng   truy   c p   m t   đ n   v   tài

ề ườ ậ ộ ơ ị nguyên   còn   MU­MIMO   cho   phép   nhi u   ng i   dùng   truy   c p   m t   đ n   v   tài

nguyên.

86

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

Hình 3.21 SU­ MIMO

Ề

Ể

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

Hình3.22 MU­MIMO

ậ ủ

ỗ ợ

3.8 Đ c t

ặ ả ỹ ươ T

ổ ậ    k  thu t c a WiMAX 2 h  tr  các tính năng n i b t: ng thích ng

ượ :  c

ể ạ ậ ợ ề ệ ể ầ ả Đ  t o đi u ki n thu n l ế ố   i cho chuy n vùng toàn c u và kh  năng k t n i

ệ ố ự ả ả ả ạ liên m ng, h  th ng WiMAX Release 2 d a trên 802.16m đ m b o kh  năng

ượ ệ ố ự ớ ươ t ng thích ng c v i phát hành h  th ng WiMAX 1 d a trên 802.16e­2009 và

ệ ự ồ ạ ườ ưở ẫ ả c i thi n s  cùng t n t i và tăng c ả ng  nh h ớ ng l n nhau v i các công ngh ệ

ạ ộ ủ ế ệ ậ ờ ồ truy c p vô tuy n (RAT) khác. Đ ng th i ho t đ ng c a các công ngh  IEEE

ạ ả ộ ộ ượ 802.16m   và   không   ph i   802.16m   trên   cùng   m t   tr m   di   đ ng   cũng   đ c   h ỗ

ả ả ợ ươ ượ ồ ạ ớ ả tr .WiMAX 2 đ m b o kh  năng t ng thích ng c và cùng t n t ẩ   i v i chu n

ướ ẽ ệ ạ ố ớ ế ị ầ tr c đó. Tr m g c (BS­Base Station) 802.16m s  làm vi c v i thi ố   t b  đ u cu i

ử ụ ệ ạ ẽ ữ ướ ự 16e và 16m. Nh ng telco đang s  d ng 16e hi n t i s  có 2 h ọ   ng l a ch n:

ể ấ ả ủ ế ể ầ ộ chuy n m t ph n sang 16m hay chuy n t t c . Ki n trúc khung c a 16m có kh ả

ồ ạ ớ ệ ố năng t n t i song song v i h  th ng 16e.

ầ ủ ư ế ả : Nh  chúng ta đã bi ầ   t, phiên b n WiMAX đ u Băng t n c a WiMAX 2

ạ ộ ả ầ ạ   tiên ho t đ ng trên các băng t n 2,3GHz, 2,5GHz và 3,5GHz. Phiên b n 1.5 ho t

ỗ ợ ả ầ ả ầ ủ   ộ đ ng trên băng t n 1,7GHz và 2,1GHz. WiMAX 2 h  tr  c  2 d i băng t n c a

ả ướ hai phiên b n tr c đó.

3.9 Ti p sóng thông minh

ả ố ộ ạ ệ ả ế ệ

ế  Đây là gi

i pháp giúp nâng cao t c đ  m ng hi u qu  và ti t ki m chi phí

ủ ữ ự ế ướ ố ộ ệ cho nh ng khu v c có vùng ph  sóng y u.Tr ạ   c đây, vi c tăng t c đ  cho m ng

ệ ố ễ ệ ệ ớ ở ầ ố ở ướ ồ l i đ ng nghĩa v i vi c gia tăng h  s  tín hi u/nhi u (SINR) đ u cu i phía

ế ị ế ị ầ ả thi ể t b  thu. Và đ  tăng SINR, thi ạ   ị t b  thu c n ph i trang b  thêm các BS hay tr m

87

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ứ ố ứ ủ ể ầ ầ ộ ặ l p (repeater) đ  đáp  ng nhu c u ph  sóng theo m c t c đ  yêu c u. Tr ườ   ng

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ự ệ ẽ ẩ ị ự   ợ h p d ng BS, chi phí liên quan s  tăng cao và vi c chu n b  các backhaul (d ng

ề ả ừ ạ ạ ộ ộ ừ ể đ   truy n   t i   thông   tin   t m t   tr m   phát   sóng/m t   m ng   t ạ   ề   xa   v   m ng

ể ặ ụ ủ ệ ế ạ ọ tr c/m ng trung tâm) có th  g p khó khăn trong vi c ph  sóng. N u ch n gi ả   i

ả ấ ệ ễ ế ạ ặ ệ   ề ề pháp repeater thì cũng g p ph i v n đ  v  nhi u khi khu ch đ i tín hi u, tín hi u

ể ả ử ể ề ố ệ ạ đi u khi n và x  lý không theo mong mu n. Đ  gi i pháp đ t hi u qu  t ả ố ơ   t h n,

ế ả ạ ơ ố ả ít t n chi phí h n, các tr m ti p sóng (Relay Station ­ RS) có kh  năng gi i mã và

ệ ừ ể ế ệ ế ồ ế chuy n ti p tín hi u t ngu n đ n đích thông qua giao di n vô tuy n giúp SINR

ả ơ ệ ế ầ ạ ả ơ ườ cao h n, chi phí hi u qu  h n. Các tr m ti p sóng không c n ph i có đ ng dây

ề ể ớ ơ ệ   ẽ ấ backhaul; chi phí tri n khai các RS s  th p h n nhi u so v i chi phí BS. Hi u

ồ ệ ố năng h  th ng s  đ ẽ ượ ả ế ố ơ c c i ti n t ố   t h n do ngu n tài nguyên thông minh và ph i

ệ ố ữ ế ề ạ ẫ ở ợ h p truy n d n gi a các h  th ng b i các tr m ti p sóng thông minh.

ế Hình 3.23 Ti p sóng thông minh

ợ ậ ổ ầ ạ ượ ạ ự : Ph  t n linh ho t đ ố   c t o ra thông qua s  ph i T p h p đa sóng mang

ữ ậ ả ợ h p gi a kh  năng đa truy c p OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple

ướ ả ố ả ậ ỹ Access) trong h ng t i xu ng và t ả i lên, các k  thu t gi m âm (tone dropping)

ư ử ụ ề ầ ộ ế   trong OFDMA cũng nh  s  d ng m t hay nhi u thành ph n sóng mang vô tuy n

ầ ượ ậ ể ạ ợ (RF – Radio Frequency). Các thành ph n sóng mang đ c t p h p đ  t o nên

ệ ậ ề ế ầ ẫ ợ băng thông truy n d n lên đ n 100MHz. Vi c t p h p các thành ph n sóng mang

88

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ầ ố ỗ ợ ụ ụ ể ặ có th  liên t c ho c không liên t c trong vùng t n s . IEEE 802.16m h  tr  băng

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ộ ậ ộ ộ ớ ọ ợ   thông có đ  r ng 5MHz, 10MHz, 20MHz và 40MHz (tùy ch n) v i m t t p h p

ế đa sóng mang lên đ n 100MHz.

ạ ỗ ợ Hình 3.24: 802.16m h  tr  băng thông linh ho t

ấ ượ

ị

ụ ng d ch v  (QoS) ứ ộ

ọ ượ ử ụ

3.10 Ch t l

QoS là m t giao th c quan tr ng trong IEEE 802.16m, đ c s  d ng trong

ư ượ ệ ế ổ ị vi c phân b  tài nguyên vô tuy n và l u l ể ể   ng theo l ch trình. QoS có th  ki m

ướ ả ộ ễ ề ẽ ấ soát h ng t i lên. Ngoài ra, WiMAX 2 còn có đ  tr  khá th p, đi u này s  giúp

ố ơ ụ ở ị ườ ử ụ ể ử ụ ẽ ị các d ch v  VoIP tr  nên thông su t h n. Ng i s  d ng s  có th  s  d ng d ch

ớ ố ộ ể ả ờ ớ ậ ị ụ ụ v  ngay c  khi đang di chuy n v i t c đ  350km/gi ậ   . V i l p l ch liên t c và l p

ề ạ ộ ỗ ợ ố ư ớ ố ơ ợ ị l ch nhóm, truy n l i HARQ nhanh h n, phù h p v i t c đ , h  tr  t i  u hóa

ả ế ữ ệ ả ổ ượ ả QoS, và nh ng c i ti n hi u qu  quang ph  khác kh  năng VoIP đ c tăng lên

89

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ể ớ đáng k  v i 802.16m.

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ấ ượ Hình 3.25 Ch t l ng VoIP

ộ ễ ớ ả ế ạ ượ ớ ệ ử ụ ộ ấ C i ti n đ  tr  v i IEEE 802.16m đ t đ c v i vi c s  d ng m t c u trúc

ớ ự ố ị ứ ả ộ m i d a trên khung sub­frame ch  không ph i là m t 5 ms khung c  đ nh đ ượ   c

ớ ệ ố ề ề ầ ử ụ s  d ng v i h  th ng WiMAX phát hành l n 1. Đi u này cho phép truy n và

ề ạ ễ ế ế ả ẩ ơ ờ truy n l i các liên k t chu n nhanh h n k t qu  là th i gian tr  trong user plane

ể ả ụ ể ắ ơ ọ và control plane ng n h n. M c tiêu quan tr ng cho 802.16m là đ  gi m thi u đ ộ

ễ ấ ả ệ ố ả ễ ủ ạ ồ ế ẩ tr cho t t c  các khía c nh c a h  th ng bao g m c  tr liên k t chu n, tr ễ

ể ả ễ ể ề ạ ậ ẫ ờ ị ả   truy n d n, tr  truy c p, và th i gian b  gián đo n trong chuy n giao đ  đ m b o

ấ ả ụ ượ ộ ễ ụ ị QoS cho t ị t c  các d ch v  đ c quy đ nh trong IMT­Advanced. Đ  tr  m c tiêu

ụ ể c  th  cho IEEE 802.16m:

 Liên   k t   gi a   các   l p   ho c   ng

ữ ế ặ ớ ườ ử ụ i   s   d ng   (Link   Layer/User

ặ Plane): < 10 ms DL ho c UL

 Gián  đo n  th i   gian  chuy n   giao   và   th i   gian   ngh   (Hand­Off

ể ạ ờ ờ ỉ

Interruption): < 30 ms

 M t ph ng đi u khi n, th i gian nhàn r i đ  đi u khi n (Control

ỗ ể ề ề ể ể ặ ả ờ

90

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

Plane, Idle to Active): < 100 ms

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ể ỗ ợ ộ ị ẽ ề ộ ố ụ ư   IEEE 802.16m s  có th  h  tr  nhi u b  tham s  QoS cho m t d ch v  l u

ấ ự ạ ể ứ ề ẽ ấ ố ượ l ng duy nh t. Đi u này s  cung c p s  linh ho t đ  đáp  ng các thông s  QoS

ượ ậ ớ ươ ệ ượ ậ cá nhân đ c thành l p cho các l p đa ph ng ti n cá nhân đ ở   c thành l p b i

 Low Multimedia:

ớ ượ ị ư IMT­Advanced. Các l p đ c đ nh nghĩa nh  sau:

  Medium Multimedia: Data speed up 2 Mbps

  High Multimedia:

Data speed up to 144 kbps

  Super High Multimedia:

Data speed up to 30 Mbps

Data speed up to 100 Mbps or

possibly 1 Gbps

ộ ố ẽ ẫ ả   Ngoài   ra,   m t   s   các   tính   năng  802.16m   đã   trích   d n  s   nâng   cao  tr i

ườ ệ nghi m ng ụ ố i dùng cu i. Ví d :

(cid:0) M c đ nh và t c đ  trung bình kênh d  li u cao h n k t qu  là tr i ả

ữ ệ ứ ế ả ộ ố ơ ỉ

ủ ệ ườ ử ụ ườ ủ ắ ộ nghi m c a ng i s  d ng tăng c ng trên kh p vùng ph  sóng di đ ng.

(cid:0) Vi c s  d ng c a t

ệ ử ụ ủ ế ể ẫ ế ượ bào Femto có th  d n đ n thông l ng ng ườ   i

ơ ế ặ ạ dùng trung bình cao h n cho ng ườ ử ụ ở i s  d ng rìa t bào ho c t ự ả   i các khu v c  nh

ưở h ở ự ở ự ng tiêu c c b i s  ngăn tr .

ườ ề ệ ữ ệ ế ả ả Tăng c ng kh  năng cho d  li u và VoIP: Các c i ti n v  hi u qu ả

ổ ượ ả ầ ướ ự ế ẫ ườ quang ph  đ c mô t trong ph n tr ế c d n tr c ti p đ n tăng c ự   ng năng l c

91

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ố ộ ữ ệ ữ ệ ể ỉ kênh d  li u và tăng t c đ  d  li u đ nh đi m.

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ơ ượ ố ộ ữ ệ ỉ Hình 3.26 S  l c t c đ  d  li u đ nh kênh DL

ơ ượ ố ộ ữ ệ ỉ Hình 3.27 S  l c t c đ  d  li u đ nh kênh UL

ụ ỗ ợ ị Tính năng nâng cao và các d ch v  h  tr  khác:

ế ạ ọ Tr ng tâm nâng cao và các tính năng khác lên k  ho ch cho IEEE 802.16m

ệ ố ử ổ s a đ i, h  th ng WiMAX Release 2 bao g m ồ :

 Tăng c

ườ ụ ể ấ ị ề   ng d ch v  Multicast Broadcast (E­MBS) đ  cung c p truy n

ỗ ợ ể ữ ệ ể ả ớ ơ ổ ổ hình l n h n và hi u qu  quang ph  multicast và h  tr  đ  chuy n đ i gi a các

ươ ộ ầ ố ụ ị ch ng trình phát sóng và các d ch v  unicast cho dù trên cùng m t t n s  khác

nhau.

 Nâng cao d ch v  đ nh v  (LBS­ Locaion Based Service) d a trên GPS và

ụ ị ự ị ị

ử ụ ự ằ ươ ộ ễ ạ ớ không d a trên GPS b ng cách s  d ng ch ng trình đ c tam giác v i <đ  tr  30

ể ị ị giây đ  xác đ nh v  trí.

 T  t

ự ổ ứ ạ ch c m ng (SON­Self­Organizing Network) tính năng cho phép t ự

ự ố ư ấ c u hình và t i  u hóa. t

 Tăng c

ườ ả ươ ế ả ả ậ ớ ng b o m t v i các ch ng trình mã hóa tiên ti n đ m b o bí

ậ ườ ườ ữ ệ ư ị ụ ạ m t danh tính ng i dùng và ng i dùng t o ra các gói d  li u (ví d  nh  v  trí

92

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ư ệ ả ườ riêng t và b o v  danh tính ng i dùng).

Ề

Ể

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

ộ ạ ẽ ộ ộ ộ ế ố    Tính di đ ng: M t tr m di đ ng IEEE 802.16m s  duy trì m t k t n i

ộ ố ườ ế ợ ờ ộ lên đ n 350 km / h và trong m t s  tr ng h p, 500 km / gi , tùy thu c vào băng

93

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ạ ộ ầ ố t n s  ho t đ ng.

Ể

Ề

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

Ậ

Ế

K T LU N

ứ ữ ệ ề ể ấ ế   Qua nghiên c u tìm hi u v  công nh  WiMAX 2 cung c p nh ng ki n

ổ ậ ủ ứ ơ ả ả ế ữ ể ặ ộ th c c  b n, nh ng đ c đi m c i ti n n i b t c a WiMAX 2 m t trong hai công

ệ ượ ạ ẩ ậ ạ ố ngh  đ ệ c công nh n là công ngh  chu n m ng 4G đem l ộ ữ ệ i t c đ  d  li u cao

ứ ủ ằ ầ ộ ườ ử ụ ơ h n nh m đáp  ng nhu c u ngày m t tăng cao c a ng i s  d ng. Tuy nhiên

ụ ạ ố ả ạ ấ ờ ị ộ   WiMAx ra đ i trong b i c nh hàng lo t các nhà cung c p d ch v  m ng di đ ng

ế ớ ự ệ ề ượ ớ l n trên th  gi ể i hi n nay đ u chuy n sang d ng m ng ạ   LTE  (hay đ ọ c g i là

ố ộ ả ề ạ ơ ộ ậ ượ ự ư ạ m ng 4G, t c đ  t i v  đ t 326.4 Mbps) thì nó khó có c  h i nh n đ c s   u ái

ạ ữ ả ộ ộ ầ ư ủ đ u t c a các nhà m ng. ấ   ọ   Thêm vào đó, m t cu c h p gi a các nhà s n xu t

ớ ứ ậ ầ ĐTDĐ l n trên th  gi ế ớ ượ ổ i đ c t ch c vào đ u năm nay đã nh n đ ượ ự ồ   c s  đ ng

ề ệ ả ờ ộ tình v  vi c cho ra đ i m t phiên b n k  ti p c a ế ế ủ  LTE, mang tên LTE­Advanced,

ộ ả ề ế ứ ả ố ườ th  có kh  năng cho t c đ  t i v  đ n 1 Gbps đã làm cho ng ậ   ấ ố i ta th y s  ph n

94

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4

ươ ủ ấ ủ c a WiMax 2 trong t ng lai không m y sáng s a là bao.

Ề

Ể

TÌM HI U V  WiMAX 802.16m

GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA

Ả

Ệ

TÀI LI U THAM KH O

ạ ộ

ậ

ạ

ỗ

ộ

ổ

ọ

ỹ

1. Đ  Ng c Anh “WiMAX di đ ng: T ng quan k  thu t­ đánh giá ho t đ ng”­ T p hcis

ệ ư

ệ

ễ

công ngh  b u chính vi n thông và công ngh  thông tin.

ễ

ệ

ạ

ả

ộ

ọ

2. TS. Nguy n Ph m Anh Dũng “thông tin di đ ng 3G”­ Bài gi ng­ H c Vi n Công

ệ ư

ễ

Ngh  B u Chính Vi n Thông.

ạ ọ

ứ

ế

ễ

ả

ộ

3. Nguy n Anh Đ c “thông tin vô tuy n” Bài gi ng­ Đ i h c Bách Khoa Hà N i.

ỗ

ả

ậ

ớ

ộ

4. Đ  Công Hùng “OFDM­ Gi

i pháp đa truy nh p m i trong thông tin di đ ng”

5. IEEE   802­16m   PRA   december2006,http:standars.ieee.org/broard/né/project/802­

16m.pdf

ễ

ế

ậ

ạ

ả

ổ

ế   6. TS. Nguy n Ph m Anh Dũng –“lý thuy t tr i ph  và đa truy nh p vô tuy n”­ Bài

ệ ư

ệ

ễ

ả

ọ

gi ng­H c vi n Công Ngh  B u Chính Vi n Thông.

7. ARIB STD­T105 Annex 4_IEEE Std 802 16m­2011 (may 2011)

8. Google.com

9. IEEE.ORG

10.

95

Ễ

ƯỜ

Ớ

SVTH: NGUY N CAO C

NG­ L P L10CQVT4