Xây dựng các cơ chế cung cấp chất lượng dịch vụ của mạng không dây băng rộng họ IEEE802

Università degli Studi di Trento - Trao đổi thông tin khoa học và cùng sử dụng các kết quả nghiên cứu - Thực hiện một số phép đo - Chuyển giao công cụ mô phỏng - Kết quả đo đạc thự

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NHIỆM VỤ KHCN CẤP NHÀ NƯỚC THEO NGHỊ ĐỊNH THƯ VỚI NƯỚC

NGOÀI

BÁO CÁO TỔNG HỢP

KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ NHIỆM VỤ

“XÂY DỰNG CÁC CƠ CHẾ CUNG CẤP CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ

(QoS) CỦA MẠNG KHÔNG DÂY BĂNG RỘNG HỌ IEEE802“

(Mechanisms for Quality and Differentiation of Services on Emerging

IEEE802 Family Wireless Networks)

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NHIỆM VỤ KHCN CẤP NHÀ NƯỚC THEO NGHỊ ĐỊNH THƯ VỚI NƯỚC

NGOÀI

BÁO CÁO TỔNG HỢP

KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ NHIỆM VỤ

“XÂY DỰNG CÁC CƠ CHẾ CUNG CẤP CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ

(QoS) CỦA MẠNG KHÔNG DÂY BĂNG RỘNG HỌ IEEE802“

(Mechanisms for Quality and Differentiation of Services on Emerging 802

Family Wireless Networks)

Chủ nhiệm đề tài/dự án: Cơ quan chủ trì đề tài/dự án:

TS Nguyễn Hữu Thanh

Ban chủ nhiệm chương trình Bộ Khoa học và Công nghệ

Hà Nội - 2010

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

HÀ NỘI Khoa Điện tử - Viễn thông

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Hà Nội, ngày tháng năm 2010

BÁO CÁO THỐNG KÊ KẾT QUẢ THỰC HIỆN NHIỆM VỤ NGHỊ ĐỊNH THƯ

I THÔNG TIN CHUNG

1 Tên đề tài/dự án: “Xây dựng các cơ chế cung cấp chất lượng dịch

vụ (QoS) của mạng không dây băng rộng họ IEEE 802”

Họ và tên: Nguyễn Hữu Thanh

Ngày, tháng, năm sinh: 03.10.1971 Giới tính: Nam

Học hàm, học vị: Tiến sỹ

Chức danh khoa học: (Không) Chức vụ: Phó Trưởng khoa Điện tử

- Viễn thông, Trưởng Bộ môn Kỹ thuật thông tin, ĐHBK Hà Nội

Điện thoại: Tổ chức: 04 - 38692242 Nhà riêng: 04-37844408

Mobile: 0912523624

Fax: 04-38692241 E-mail: thanhnh@mail.hut.edu.vn

Tên tổ chức đang công tác: Trường Đại Học Bach Khoa Hà Nội

Địa chỉ tổ chức: số 1 phố Đại Cồ Việt, Hai Bà Trưng, Hà Nội

Địa chỉ nhà riêng: C6 – 401 Khu tập thể Giảng võ, Ba Đình, Hà

Nội

3 Tổ chức chủ trì đề tài/dự án:

Tên tổ chức chủ trì đề tài: Đại học Bách khoa Hà Nội

Điện thoại: 04 - 38692136 Fax: 04 - 38692242

E-mail: qlkh@mail.hut.edu.vn

Website: http://www.hut.edu.vn/

Địa chỉ: Số 1 Đại Cồ Việt, Hai Bà Trưng, Hà Nội

Họ và tên thủ trưởng tổ chức: GS TSKH Nguyễn Trọng Giảng

Số tài khoản: 301.01.007.1

Ngân hàng: Kho bạc Nhà nước Hai Bà Trưng Hà Nội

Tên cơ quan chủ quản đề tài: Bộ Giáo dục và Đào tạo

Thời gian

(Tháng, năm)

Kinh phí (Tr.đ)

Thời gian (Tháng, năm)

Kinh phí (Tr.đ)

c) Kết quả sử dụng kinh phí theo các khoản chi:

Đối với đề tài:

Tổng cộng 800,00 800,00 785,514732 785,514732

- Lý do thay đổi (nếu có): Do điều kiện thực tế, khi nghiên cứu đã phát

sinh thêm một số công việc, vì vậy nhóm nghiên cứu đã xin điều chỉnh

các hạng mục chi và đã được Bộ Khoa học công nghệ duyệt (theo công

văn số1402/BKHCN-XHTN ngày 11 tháng 6 năm 2009)

3 Các văn bản hành chính trong quá trình thực hiện đề tài/dự án:

Số

TT

Số, thời gian ban

1 299/QĐ-BKHCN

02/3/2007

QĐ v/v thành lập HĐ KHCN cấp Nhà nước xét duyệt thuyết minh nhiệm vụ

2 10/2007/HĐ-NĐT

30/6/2007

Hợp đồng thực hiện nhiệm vụ HTQT về Khoa học và công nghệ theo Nghị định thư

V/v xin điều chỉnh hạng mục chi

và thời gian của đề tài

Cv của Bộ giáo dục và đào tạo gửi Bộ KHCN

4 Tổ chức phối hợp thực hiện đề tài, dự án:

Nội dung tham gia chủ yếu

Sản phẩm chủ yếu đạt được

Ghi chú*

1 Khoa Điện tử -

Viễn thông,

ĐHBK Hà Nội

Khoa Điện tử - Viễn thông, ĐHBK Hà Nội

Các cơ chế nâng cao chất lượng của các dịch vụ truyền

dữ liệu qua mạng không dây họ IEEE802, đặc biệt là 802.16

Đưa ra một số giải pháp tiên tiến cho việc cung cấp và

hỗ trợ chất lượng dịch vụ

ở hai mức:

truy nhập vô tuyến và mạng.

- 05 bài báo khoa học (03 quốc tế, 02 trong nước)

- Công cụ phần mềm mô phỏng QoS và quản lý tài nguyên vô tuyến trong IEEE 802.16

- 02 cao học, 05 kỹ

sư, 01 NCS (chưa bảo vệ)

- Sản phẩm phần cứng hệ thống thu phát OFDM

- Thuật toán đảm bảo công bằng băng thông và tối ưu hóa tài nguyên vô tuyến trong IEEE802.16

Università degli Studi di Trento

- Trao đổi thông tin khoa học và cùng

sử dụng các kết quả nghiên cứu

- Thực hiện một số phép

đo

- Chuyển giao công cụ mô phỏng

- Kết quả đo đạc thực hiện tại Italy

- Công cụ mô phỏng mạng không dây

- Các thông tin chuyên môn

- Lý do thay đổi (nếu có):

5 Cá nhân tham gia thực hiện đề tài, dự án:

(Người tham gia thực hiện đề tài thuộc tổ chức chủ trì và cơ quan phối hợp, không quá

Nội dung tham gia chính

Sản phẩm chủ yếu đạt được

Ghi chú*

Nguyễn Hữu PGS TS Nguyễn Hữu - Thiết kế mô hình mô - Cơ chế tối ưu hóa tài nguyên vô tuyến

MAC và lớp Mạng

- Phát triển cơ chế phân hoạch cho đường xuống của WiMAX, đảm bảo QoS

và tính công bằng giữa các luồng

- Phát triển cơ chế tối ưu hóa tài nguyên vô tuyến trong các mạng 3G/4G

chế đã có sẵn

- Cơ chế lập lịch cho phép nâng cao tính công bằng và đảm bảo chất lượng dịch vụ, hơn các cơ chế đang tồn tại

- Bài báo đăng trong hội nghị khoa học quốc tế

- Phát triển phần cứng thu phát OFDM

- Áp dụng các

cơ chế điều khiển tài nguyên vào phần cứng

- Board phần cứng

để thử nghiệm cơ chế thu phát OFDM được sử dụng trong

hệ thống di động thế hệ mới

- Bái báo đăng trong hội nghị khoa học quốc tế

3 TS Lê Nhật

Thăng

TS Lê Nhật Thăng

- Phát triển công cụ mô phỏng

MATLAB để thực hiện một

số chức năng

ở lớp vật lý theo chuẩn IEEE802.16

- Bộ công cụ mô phỏng theo chuẩn IEEE 802.16 trên MATLAB

4 T.S Nguyễn

Chấn Hùng

T.S Nguyễn Chấn Hùng

- Tư vấn về công cụ phát triển phần cứng cho nhóm nghiên cứu

- Đưa ra lựa chọn

về board DSP được

sử dụng để phát triển phần cứng

5 KS Lê Thị Hằng - Phát triển

các công cụ

mô phỏng dựa trên NS-2 để thực hiện các

ý tưởng về quản lý tài nguyên vô tuyến và phân

- Công cụ mô phỏng cho phép thử nghiệm và so sánh các cơ chế quản lý tài nguyên vô tuyến

đã có và phát triển một số cơ chế quản

lý tài nguyên mới

- Công cụ mô

hoạch gói

- Phát triển công cụ lọc và

xử lý kết quả

đo đầu ra

- Đánh giá kết quả đo và hiểu chỉnh mô hình

phỏng để đánh giá

cơ chế lập lịch mới

- Công cụ xử lý, đánh giá kết quả

6 TS Đỗ Trọng

Tuấn

Th.S NCS

Nguyễn Quốc Khương

- Phát triển hệ thống phần cứng thực hiện các chức năng điều chế OFDM dựa vào kit DSP

- Board phần cứng thu/phát vô tuyến

sử dụng kỹ thuật OFDM

7 GS TS Renato

Lo Cigno

GS TS

Renato Lo Cigno

- Cùng đưa ra các ý tưởng

về module quản lý tài nguyên vô tuyến và module phân hoạch gói

- Xây dựng các phép đo tại PTN của trường ĐH Trento, Italy

- Các phép đo thực nghiệp về hiệu năng hoạt động mạng không dây tại Trường ĐH Trento, Italy

Đỗ Hạnh - Phát triển công cụ phần

mềm mô phỏng cơ chế OFDM/OFD

MA

- Bộ phần mềm mô phỏng

OFDM/OFDMA dựa trên NS-2

9 GS TS Yoram

Ofek GS TS Yoram Ofek - Xây dựng các phép đo

tại PTN của trường ĐH Trento, Italy

- Các phép đo thực nghiệp về hiệu năng hoạt động mạng không dây tại Trường ĐH Trento, Italy

- Lý do thay đổi (nếu có):

T.S Đỗ Trọng Tuấn do đang tham gia một số nhiệm vụ nghiên cứu khác nên nhóm thực hiện đề tài đã đề nghị Th.S NCS Nguyễn Quốc Khương thay thế

Th.S NCS Đỗ Hạnh được bổ sung vào nhóm nghiên cứu và có đề tài NCS trùng hợp với phạm vị nghiên cứu của nhiệm vụ

KS Lê Thị Hằng là người trực tiếp thực hiện các mô phỏng trong đề tài

1 Nội dung: Trao đổi các kinh

nghiệm nghiên cứu, đặc biệt là

Thời gian: 24/7/2008 – 12/8/208 Kinh phí: 141.580.648

Địa điểm:

Tên tổ chức hợp tác:

Số lượng người:3

2 Nội dung: Thực hiện một số đo

đạc thực nghiệm và trao đổi các

kết quả nghiên cứu

Thời gian: 04/9/2009 – 15/9/2009 Kinh phí: 89.176.284

Địa điểm:

Tên tổ chức hợp tác:

Số lượng người:2

- Lý do thay đổi (nếu có):

- Về thời gian: Do một số nghiên cứu ở phía Việt Nam chậm

hơn so với đối tác vì thiếu thiết bị đo đạc, đồng thời phía đối tác có kế hoạch thay đổi thời gian tổ chưc hội nghị quốc

tế ISWCS 2009 nên thời gian các chuyến đi phải rời lại sau

- Về tài chính: Do giá vé máy bay tăng, số ngày đi không

theo đúng thuyết minh và do tỉ giá đô la tại thời điểm đi cao hơn lúc viết thuyết minh

7 Tình hình tổ chức hội thảo, hội nghị:

(Nội dung, thời gian, kinh

phí, địa điểm ) Ghi chú*

1 Nội dung: Hội thảo quốc tế về

công nghệ mạng không dây

Thời gian: 04 – 06/6/2008 Kinh phí: 25.600.000 Địa điểm: Tại Hội An

- Lý do thay đổi (nếu có): do yêu cầu công việc cần phía Việt Nam sang

làm thí nghiệm tại Ý nên chỉ có một đoàn sang làm việc tại Việt Nam, vì

vậy chỉ tổ chức được 01 hội thảo Toàn bộ nội dung của hội thảo thứ nhất

đã được chuyển sang hội thảo tại Ý

8 Tóm tắt các nội dung, công việc chủ yếu:

(Nêu tại mục 15 của thuyết minh, không bao gồm: Hội thảo khoa học, điều tra khảo

sát trong nước và nước ngoài)

Theo kế hoạch

Thực tế đạt được

1 Đề xuất: Nghiên cứu đánh giá các

mô hình và công cụ (mô phỏng,

thực nghiệm) đã có dùng cho mục

đích đánh giá, thử nghiệm QoS

trong mạng không dây

Thực tế: như đã đề xuất

09.2007 – 11.2007

09.2007 –

03 2008

PGS TS Nguyễn Hữu Thanh, GS Renato

LoCigno, TS

Lê Nhật Thăng

2 Đề xuất: Xây dựng chương trình

phần mềm mô phỏng làm cơ sở

cho đo đạc và khảo sát các mục

tiêu đã chỉ ra trong nhiệm vụ

Thực tế: như đã đề xuất

11.2007 – 3.2008

03.2008 – 09.2008

PGS TS Nguyễn Hữu Thanh, KS Lê Thị Hằng

3 Đề xuât: Mô phỏng, đánh giá và

phân tích các mô hình cung cấp

QoS hiện tại sử dụng chương trình

phần mềm

Thực tế: như đã đề xuất

3.2008 – 7.2008

09.2008 – 12.2008

PGS TS Nguyễn Hữu Thanh, KS Lê Thị Hằng và nhóm nghiên cứu

4 Đề xuất: Xây dựng các mô hình

cung cấp QoS mới hoạt động trên

nguyên tắc tối ưu hóa đa lớp

(cross-layer optimization) để đảm

bảo chất lượng dịch vụ

Thực tế: như đã đề xuất

7.2008 – 10.2008

12.2008 – 02.2009

PGS TS Nguyễn Hữu Thanh, KS Lê Thị Hằng và nhóm nghiên cứu

5 Đề xuất: Xây dựng testbed phần

cứng để thử nghiệm và đo đạc

trong môi trường thực tế

Thực tế: như đã đề xuất

01.2008 – 10.2008

05.2008 – 03.2009 PGS TS Nguyễn Văn

Đức, Th.S NCS Nguyễn Quốc Khương

6 Đề xuất: Tiến hành đo đạc và

khảo sát trên mô hình hệ thống đã

xây dựng để chứng minh hiệu

năng của mô hình vừa được xây

dựng

10.2008 – 3.2009

03.2009 – 07.2009

PGS TS Nguyễn Văn Đức, Th.S NCS Nguyễn Quốc Khương

7 Đề xuất: Dựa vào các kết quả đo

đạc thu được từ mô hình mô

03.2009 – 11.2009 PGS TS Nguyễn Hữu

Thanh, KS Lê Thị Hằng và nhóm nghiên cứu

8 Đề xuất: Hệ thống hóa số liệu tính

toán lý thuyết và đo đạc thực

nghiệm Qua đó, tổng kết đánh giá

các kết quả thu được qua việc thực

hiện nhiệm vụ

Thực tế: như đã đề xuất

5.2009 – 6.2009

10.2009 – 12.2009

PGS TS Nguyễn Hữu Thanh, PGS

TS Nguyễn Văn Đức và nhóm nghiên cứu

- Lý do thay đổi: Trong thời gian thực hiện đề tài, có một số khó khăn

nảy sinh, do đó nhóm thực hiện nhiệm vụ đã xin được kéo dài nhiệm vụ

đến tháng 12.2009 Các nguyên nhân như sau:

Kế hoạch đoàn ra cuối cùng, do một số thay đổi phía Ý đã phải thực hiện

vào tháng 8.2009

- Trong quá trình phát triển công cụ mô phỏng dựa trên NS-2, nhóm

nghiên cứu phải tự phát triển khối mô phỏng OFDMA và khối sắp

xếp dữ liệu (burst mapping) vào một OFDMA-Subframe Đây là

các chức năng từ trước đến nay chưa có ai triển khai trên NS-2,

công tác triển khai đòi hỏi khá nhiều thời gian

- Quá trình mua board chuyên dụng để phát triển phần cứng gặp một

số khó khăn nên việc phát triển phần cứng cũng bị chậm

III SẢN PHẨM KH&CN CỦA ĐỀ TÀI, DỰ ÁN

1 Sản phẩm KH&CN đã tạo ra:

cứng: Hệ thống thu

phát vô tuyến sử dụng

công nghệ OFDM trên

môi trường truyền dẫn

lý trong thời gian thực

- Đánh giá được

độ phức tạp của một số thuật toán nghiên cứu trong nhiệm vụ.

Như dự kiến

- Lý do thay đổi (nếu có):

Thực tế đạt được

1 Phương pháp mô hình hóa

cho mạng không dây, cho

Hoàn thành 02

mô hình khác nhau:

- Mô hình mô phỏng lớp MAC và lớp mạng: dựa trên NS-2

- Mô hình mô phỏng lớp Vật lý: dựa trên MATLAB

Hai mô hình trên có thể tương tác với nhau để đưa ra các cơ chế tối

ưu hóa đa lớp

02 mô hình trên

bổ trợ cho nhau, cho phép thực hiện và thử nghiệm các cơ chế tối ưu hóa đa lớp

để đảm bảo chất lượng dịch vụ và quản lý tài nguyên Kết quả

có độ chính xác cao

2 Cơ chế nâng cao chất

lượng dịch vụ cho mạng

IEEE802, đặc biệt 802.16

Cải thiện chất lượng dịch vụ, khắc phục các nhược điểm trong các mô hình hiện tại

Đưa ra 02 cơ chế khác nhau:

- Cơ chế lập lịch gói (sử dụng WFQ và FRS): cho phép đảm bảo tính công bằng và QoS giữa các luồng dữ liệu

- Cơ chế sắp xếp dữ liệu (burst

mapping): cho phép tối ưu hóa tài nguyên vô tuyến, nâng cao dung lượng kênh

Kết quả thí nghiệm cho thấy tốt hơn các phương pháp đang sử dụng trong

OFDMA/WiMAX

- Lý do thay đổi (nếu có):

c) Sản phẩm Dạng III:

Số

Yêu cầu khoa học

- Cơ chế nâng cao QoS

- Cơ chế thích ứng với chất lượng đường truyền

Bộ công cụ mô phỏng và đánh giá hiệu năng các mạng không dây OFDM/OFDMA

Đặc biệt các cơ chế:

- Quản lý tài nguyên vô tuyến

- Phân hoạch gói, đảm bảo QoS và tính công bằng

- Chuyển giao (handover)

2 Van Duc Nguyen, Nguyen

Huu Thanh, Pham Van

Tien, “Decentralized

Dynamic Sub-channel

Assignment for

OFDMA-based Adhoc Networks

Opperating in TDD Mode”,

In Proceedings

of the 3 rd ACM International Conference on Ubiquitous

Information Management and

Communication, January 15-16,

2009, SKKU, Suwon, Korea

3 Nguyen Van Duc, Nguyen

Huu Thanh, “Decentralized

Universities, Vol 69, 2009

4 Nguyen Van Duc, Nguyen

Huu Thanh, “Decentralized

– Part II: Application

Model and Simulation

Journal of Science and Technology – Technical Universities, Vol 70, 2009

05 Van Duc Nguyen, Van

Luong Pham, Van Xiem

Hoang , Huy Dung Han,

and Huu Thanh Nguyen,

“Implementation of an

OFDM system based on the

TMS320C6416 DSP”

International on Advanced Technologies in Communications

2009, Hai Phong

- Vietnam

06 Nguyen Huu Thanh,

Nguyen Van Duc, Le Thi

Hang, Nguyen Tai Hung,

Tran Anh Tu, Do Hanh,

“On Providing Fairness,

QoS Support and Spectral

Efficiency in OFDMA/TDD

Environments”

Submitted to International

Conference on Information

Networking

2011, Kuala Lumpur,

Malaysia

- Lý do thay đổi (nếu có):

- Đã công bố được 5 bài báo, trong đó có 3 bài được đăng trong hội

nghị quốc tế của IEEE và ACM (thay vì kế hoạch 2 bài)

d) Kết quả đào tạo:

Theo kế hoạch

Thực tế đạt được

2 thạc sỹ đã bảo vệ, 2 thạc

dự kiến bảo vệ

2011

- NCS Đỗ Hạnh: dự kiến bảo vệ 2012

- Lý do thay đổi (nếu có):

đ) Tình hình đăng ký bảo hộ quyền sở hữu công nghiệp, quyền đối với

Theo

kế hoạch

Thực tế đạt được

- Lý do thay đổi (nếu có):

e) Thống kê danh mục sản phẩm KHCN đã được ứng dụng vào thực tế

2 Đánh giá về hiệu quả do đề tài, dự án mang lại:

a) Hiệu quả về khoa học và công nghệ:

Về mặt khoa học công nghệ, đề tài đã mang lại những hiệu quả sau:

- Các phương pháp tối ưu hóa tài nguyên vô tuyến và phân hoạch gói cho các mạng di động thế hệ 4G như WiMAX/LTE sử dụng OFDMA hiện vẫn đang còn khá mới và được tập trung nghiên cứu tại các hãng và viện nghiên cứu trên thế giới Nhiệm vụ đã đề xuất một số giải pháp mới cho các mạng nói trên và bước đầu đã được công nhận về mặt khoa học Thể hiện qua 3 bài báo công bố trong các hội nghị quốc tế

- Sau khi thực hiện đề tài, nhóm thực hiện đề tài đã làm chủ một số bí quyết công nghệ tại lớp Vật lý và lớp MAC của hệ thống di động 4G, đặc biệt là:

- Phát triển hệ thống phần cứng dựa trên DSP thực hiện một loạt giải thuật xử lý tín hiệu khá phức tạp trong OFDM như: điều chế, mã hóa, giải mã, khôi phục tín hiệu v.v

- Kiến thức về mô hìn hóa kênh truyền vô tuyến và quy hoạch mạng băng rộng không dây sử dụng OFDMA

- Kiến thức về tối ưu hóa dung lượng kênh truyền và đảm bảo tính công bằng và chất lượng dịch vụ cho các mạng băng rộng không dây sử dụng OFDMA

- Các kết quả của đề tài có thể được sử dụng để thực hiện các đề tài nghiên cứu sâu hơn về một loạt các lĩnh vực đang được quan tâm nghiên cứu hiện nay như: Chất lượng trải nghiệm (QoE), kỹ thuật vô tuyến điều khiển bằng phần mềm (Software-defined Radio), kỹ thuật vô tuyến thích nghi v.v

b) Hiệu quả về kinh tế xã hội:

Về hiệu quả kinh tế xã hội, đề tài có một số lợi ích sau:

- Board phần cứng là cơ sở tốt để đi đến chế tạo thử nghiệm và chuyển giao các hệ thống thu phát không dây tiên tiến được áp dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau

- Ngoài ra, board phần cúng còn được sử dụng để làm các thí nghiệm cho học viên sau đại học ngành ĐTVT

- Các kiến thức thu nhận từ đề tài là cơ sở để giải các bài toán về quy hoạch mạng 4G trong thực tế

3 Tình hình thực hiện chế độ báo cáo, kiểm tra của đề tài, dự án:

Số

Thời gian thực hiện

Ghi chú

(Tóm tắt kết quả, kết luận chính, người chủ trì…)

II Kiểm tra định kỳ 20.03.2009 Chủ nhiệm nhiệm vụ và

tập thể tác giả tiếp tục bám sát thuyết minh và hợp đồng, đảm bảo mục tiêu, nội dung, sản phẩm

đề ra III Nghiệm thu cơ sở

Chủ nhiệm đề tài

(Họ tên, chữ ký)

Thủ trưởng tổ chức chủ trì

(Họ tên, chữ ký và đóng dấu)

MỤC LỤC

Danh mục ký hiệu và các chữ viết tắt 20

Danh mục bảng 23

Danh mục hình vẽ và đồ thị 24

PHẦN I CƠ SỞ KỸ THUẬT VÀ CÁC VẤN ĐỀ CẦN PHẢI GIẢI QUYẾT TRONG PHẠM VI NHIỆM VỤ 27

Chương 1 Mở đầu 27

1.1 Giới thiệu về sự hình thành nhiệm vụ 27

1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 28

1.3 Mục tiêu và nội dung 29

1.4 Một số thay đổi so với bản thuyết minh nhiệm vụ 31

1.5 Tóm tắt nội dung của bản báo cáo 31

Chương 2 WiMAX và các công nghệ mạng không dây theo chuẩn IEEE 802 33

2.1 Giới thiệu về các chuẩn không dây họ IEEE802 33

2.2 Tổng quan về WiMAX 34

2.2.1 IEEE 802.16 – 2001 [28] 35

2.2.2 IEEE 802.16a - 2003 [30] 35

2.2.3 IEEE 802.16c – 2002 [29] 35

2.2.4 IEEE 802.16d - 2004 [31] 36

2.2.5 IEEE 802.1e – 2006 [32] 36

2.2.6 IEEE 802.16f – 2005 [33] 36

2.2.7 IEEE 802.16g [34] 36

2.2.8 Một số phiên bản bổ sung khác hiện đang được tiến hành [6] 37

2.3 Lớp vật lý (PHY) 37

2.3.1 Cơ bản về kỹ thuật điều chế đa sóng mang phân chia theo tần số trực giao OFDM 37

2.3.2 Tạo kênh con (Subchannelization) – OFDMA 40

2.3.3 Cấu trúc khe (slot) và khung (frame) 42

2.3.4 Điều chế và mã hóa thích ứng (Adaptive Modulation and Coding) trong WiMAX 44

2.4 Lớp điều khiển truy nhập (MAC) 45

2.4.1 Các lớp con của lớp MAC 46

2.4.2 Các cơ chế truy nhập kênh 47

2.4.3 Quản lý chất lượng dịch vụ QoS 48

Chương 3 Quản lý tài nguyên vô tuyến và đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các mạng không dây sử dụng công nghệ OFDMA 50

3.1 Tại sao phải quản lý tài nguyên vô tuyến? 50

3.1.1 Tổng quan về quản lý tài nguyên vô tuyến trong các mạng không dây 50

3.1.2 Mục đích của quản lý tài nguyên vô tuyến trong các mạng không dây 50

3.1.3 Một số giải pháp cho quản lý tài nguyên vô tuyến 51

3.2 Quản lý tài nguyên vô tuyến trong mạng IEEE 802.16 52

3.3 Quản lý chất lượng dịch vụ trong mạng IEEE 802.16 53

3.3.1 Kiến trúc dịch vụ và các lớp dịch vụ (Polling Service) trong IEEE 802.1655 3.3.2 Các tiêu chí của một bộ lập lịch gói hiệu quả đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS 56

Chương 4 Tóm tắt các vấn đề cần phải giải quyết trong phạm vi nhiệm vụ 60

4.1 Giới thiệu 60

4.2 Nhiễu đồng kênh và ảnh hưởng của nhiễu đồng kênh lên quá trình cấp phát tài nguyên vô tuyến 60

4.3 Tối ưu hóa tài nguyên vô tuyến trong OFDMA-TDD 62

4.4 Đảm bảo chất lượng dịch vụ và tính công bằng trong OFDMA-TDD 64

4.5 Tóm tắt 65

PHẦN II QUÁ TRÌNH TRIỂN KHAI VÀ CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 67

Chương 5 Các công cụ được sử dụng 67

5.1 Các công cụ mô phỏng lớp MAC 67

5.1.1 Giới thiệu 67

5.1.2 Các thành phần chính của trạm gốc (Base Station) triển khai bởi công cụ mô phỏng 68

5.1.3 Các thành phần chính của trạm di động (Mobile Station) triển khai bởi công cụ mô phỏng 71

5.1.4 Bộ lập lịch UL/DL 71

5.1.5 Mô hình mô phỏng và các mô đun mô phỏng do nhóm đề tài tự phát triển 74

5.2 Công cụ mô phỏng lớp vật lý 75

5.2.1 Các yêu cầu đặt ra khi mô phỏng lớp vật lý của WiMAX/OFDMA-TDD 75 5.2.2 Quá trình xây dựng 76

5.2.3.Các thông số của hệ thống 78

Chương 6 Nhiễu đồng kênh và vấn đề cấp phát kênh động 80

6.1 Giới thiệu 80

6.2 Đề xuất kiến trúc lớp MAC và thuật toán cấp phát kênh động phân tán 80

6.3 Mô hình hệ thống mô phỏng 85

6.4 Các kết quả mô phỏng 87

6.5 Kết luận 89

Chương 7 Cơ chế nâng cao hiệu năng và đảm bảo chất lượng dịch vụ cho WiMAX 90 7.1 Lập lịch và quản lý tài nguyên vô tuyến trong môi trường OFDMA-TDD 90

7.1.1 Một số yêu cầu 90

7.1.2 Khái niệm về tính công bằng 90

7.1.3 Một số thuật toán lập lịch trên đường xuống của mạng không dây 91

7.1.4 Lập lịch trong môi trường OFDMA-TDD 96

7.2 WFQ trong môi trường OFDMA-TDD – thuật toán E-WFQ 97

7.2.1 Đặt vấn đề 97

7.2.2 Thuật toán E-WFQ 98

7.2.3 Các tính chất của E-WFQ 100

7.3 Thuật toán tôi ưu hóa tài nguyên vô tuyến OFDMA-TDD (time-frequency burst mapping algorithm – TF-BMA) 100

7.3.1 Đặt vấn đề 100

7.3.2 Thuật toán TF-BMA 102

7.4 Đánh giá hiệu năng của các thuật toán vừa phát triển 108

7.4.1 Giới thiệu chung 108

7.4.2 Đánh giá về chất lượng dịch vụ 109

7.4.3 Đánh giá về tính công bằng và hiệu suất sử dụng tài nguyên vô tuyến 112

7.5 Kết luận 115

Chương 8 Phát triển phần cứng 117

8.1 Sơ đồ hệ thống OFDM 117

8.2 Mô hình phát triển phần cứng hệ thống OFDM 118

8.3 Kiến trúc, đặc điểm và kỹ thuật vào ra Ping-Pong trên các bo mạch nhúng TMS320C6416 DSP KIT 119 8.3.1 Kiến trúc và đặc điểm của các bo mạch nhúng TMS320C6416 DSP KIT

8.3.2 Kỹ thuật vào ra Ping-Pong 122

8.4 Quy trình phát triển hệ thống 125

8.5 Thực hiện hệ thống OFDM trên các bo mạch nhúng TMS320C6416 126

8.5.1 Mô tả các hàm xử lý 127

8.6 Các kết quả đạt được 134

8.6.1 Các thông số kỹ thuật 134

8.6.2 Kết quả 135

Chương 9 Tóm tắt các kết quả đạt được 138

9.1 Các kết quả mang ý nghĩa học thuật 138

9.2 Các kết quả về mặt giáo dục đào tạo và nâng cao trình độ 139

Chương 10 Kết luận và kiến nghị 141

Tài liệu tham khảo 142

Phụ lục I Thuyết minh đầy đủ nhiệm vụ 147

Phụ lục II Hợp đồng của nhiệm vụ 176

Danh mục ký hiệu và các chữ viết tắt

CS Service-specific convergence Sublayer

DHCP Dynamic Host Configuration Protocol

DL Downlink

DOCSIS Data Over Cable Service Interface

Specification

DS-SS Direct Sequence – Spread Spectrum

ertPS extended realt time Polling Service

FDMA Frequency Division Multiple Access

FH-SS Frequency-hopping spread spectrum

FUSC Full Usage of Subcarriers

GPSS Grant Per Subscriber Station

IDFT Inverse Discrete Fourier Transform

IEEE Institute of Electrical and Electronics

Engineers IFFT Inverse Fast Fourier Transform

J-EDD Jitter Earliest Due Date

MIMO Multi Input Multi Output Antenna

NIST National Institude of Standard and

Technology

nrtPS non real time Polling Service

OFDM Orthogonal Frequency Division MultiplexingOFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple

Access PAPR Peak to Average Power Ratio

PGPS Packet Generalized Processor Sharing

PHY Physical

PRC Proportional Rate Constraints

PUSC Partial Usage of Subcarriers

rtPS real time Polling Service

SFID Service Flow Identifier

SINR Signal to Interference-plus-Noise Ratio SNMP Simple Network Management Protocol

TFTP Trivial File Transfer Protocol

UL Uplink

VoIP Voice over Internet Protocol

WIMAX Worldwide Interoperability for Microwave

Access

Danh mục bảng

Bảng 2 1 Các phương thức điều chế và mã hóa được hỗ trợ trong chuẩn

Bảng 3 1 Các lớp dịch vụ hỗ trợ bởi chuẩn IEEE 802.16/WiMAX 55

Bảng 7 2 Ký hiệu sử dụng trong thuật toán E-WFQ 98

Bảng 7 4 Ký hiệu sử dụng trong thuật toán TF-BMA 103

Bảng 7.5 Nguồn lưu lượng được sử dụng trong mô phỏng 110

Danh mục hình vẽ và đồ thị

Hình 2.1 Cấu trúc một máy phát đa sóng mang đơn giản 38

Hình 2.2 Cấu trúc một máy thu đa sóng mang đơn giản 39

Hình 2.6 Các khối chức năng lớp PHY và MAC trong WiMAX 45

Hình 2.9 Một thí dụ về các luồng dịch vụ trong IEEE 802.16 49

Hình 4.1 Ảnh hưởng của nhiễu đồng kênh trong môi trường multi-cell 60

Hình 4.2 Phương pháp sử dụng lại tần số từng phần (fractional frequency

reuse)

61

Hình 4.3 Phương pháp chia nhỏ vùng phủ sóng (sectoring) 62

Hình 4.4 Ghép dữ liệu của người sử dụng u i vào khung OFDMA 63

Hình 4.5 Tóm tắt mục tiêu và các kết quả của nhiệm vụ 66

Hình 5 1 Quá trình thực hiện mô phỏng với phần mềm NS-2 67

Hình 5 2 Sự kết hợp giữa C++ và Otcl trong NS-2 68

Hình 5 3 Sơ đồ khói hoạt động của trạm BS triển khai trong công cụ mô

Hình 5 8 Quá trình truyền DL-MAP, UL-MAP và các cụm dữ liệu trongtừng

khung

73

Hình 5.9 Cấu hình mô phỏng lớp MAC sử dụng NS-2 74

Hình 5.10 Hệ thống OFDMA-TDD lớp vật lý được mô phỏng 75

Hình 6.1: Vấn đề về nhiễu đồng kênh CCI trong các hệ thống OFDMA-TDD 80

Hình 6.2 Công suất tín hiệu bận nhận được tại MS 2 Tx 81

Hình 6.5 Mặt cắt mức ngưỡng nhiễu cho phép với mức công suất tín hiệu

báo bận nhận được tại máy phát cho biết các sóng mang phụ thích hợp phục

vụ cho việc truyền dữ liệu

87

Hình 6.6 Ảnh hưởng của mức ngưỡng I đến việc sử dụng kênh thr 88

Hình 6.7 So sánh thông lượng của hệ thống khi sử dụng cấp phát kênh ngẫu

Hình7.1.Tranh chấp băng thông ở đầu ra dẫn đến yêu cầu phải chia sẻ băng

thông một cách công bằng giữa các luồng

91

Hình 7.2 Cấu trúc hai chiều của khung OFDMA đường xuống 96

Hình 7.3 Cấu trúc bộ lập lịch và sắp xếp dữ liệu 2 chiều trong OFDMA-TDD 97

Hình 7.4 Các vùng trống khi sắp xếp các khối dữ liệu vào khung

Hình 7.6 Tại BS, mỗi luồng i sẽ có một ma trận thể hiện số bit có thể được

truyền tại một khe (s,t) bất kỳ

104

Hình 7.7 Ghép khối dữ liệu hình chữ nhật vào khung đường xuống 105

Hình 7.8 Sắp xếp các khối dữ liệu vào các kênh con lần lượt từ trên xuống

Hình 7.12 So sánh hàm phân bố xác suất trễ (hàm mật đô và phân bố xác

suất) cho dịch vụ rtPS trong E-WFQ và PF – Kịch bản cố định

111

Hình 7.13 So sánh hàm phân bố xác suất trễ (hàm mật đô và phân bố xác

suất) cho dịch vụ rtPS trong E-WFQ và PF – Kịch bản di động

112

Hình 7.14 So sánh băng thông dành cho các lớp dịch vụ trong E-WFQ và PF 114

Hình 7.15 So sánh băng thông dành cho các lớp dịch vụ trong E-WFQ và PF 114

Hình 8 2 Sơ đồ cấu trúc thực tế của hệ thống thu phát OFDM 118

Hình 8 3 Bộ sản phẩm DSK 6416 119

Hình 8 11 Qui trình phát triển hệ thống thời gian thực 125

Hình 8 20 Sơ đồ khối của khối của khối thu dung ước lượng kênh truyền 133

Hình 8 23 Tín hiệu miền thời gian trước khi phát 136

Hình 8 24 Tín hiệu miền thời gian trên kênh truyền 136

PHẦN I CƠ SỞ KỸ THUẬT VÀ CÁC VẤN ĐỀ CẦN PHẢI GIẢI QUYẾT TRONG PHẠM VI NHIỆM VỤ

Chương 1 Mở đầu

1.1 Giới thiệu về sự hình thành nhiệm vụ

Các mạng băng rộng không dây họ 802 hiện đang thu hút được sự chú ý rộng rãi của các hãng công nghiệp cũng như các trường đại học và cơ sở nghiên cứu trên thế giới cũng như ở Việt nam Ưu điểm của các mạng này là giá thành rất phải chăng do đó có thể được sử dụng để thiết lập cơ

sở hạ tầng tại các điểm truy nhập công cộng (hotspot), tại cơ quan cũng như tại gia đình Bên cạnh các mạng không dây đã được sử dụng phổ biến như IEEE802.11 (WiFi), IEEE802.15 (BlueTooth và ZigBee), một trong các xu hướng mới hiện nay là sử dụng các công nghệ mạng không dây băng thông rộng với vùng phủ sóng khá lớn, điển hình là các mạng băng rộng không dây thế hệ thứ 4 (4G) như WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) và LTE (Long-Term Evolution) WiMAX (IEEE802.16) đang thu hút sự chú ý rộng rãi của giới học giả cũng như công nghiệp bởi nó có thể được sử dụng như một thiết bị đầu cuối di động băng rộng hoặc để thay thế các dịch vụ truy cập Internet băng thông rộng đang sử dụng hiện nay như ADSL Tuy nhiên, vẫn còn nhiều vấn đề kỹ thuật phải giải quyết, thí dụ như vấn đề bảo mật, tính cước, vấn đề về các mô hình dịch vụ mềm dẻo, thông minh cho người sử dụng, vấn đề về đảm bảo chất lượng các dịch vụ multimedia và tổ hợp với hệ thống 3G, vấn đề quản lý di động v.v Vì thế việc đưa WiMAX vào triển khai như một cơ sở hạ tầng viễn thông rộng lớn vẫn còn là một câu hỏi, làm cho các nhà khoa học phải quan tâm giải quyết Tại Việt Nam, bên cạnh sự triển khai của mạng 3G trong thời gian gần đây, nhu cầu về các mạng vô tuyến băng thông rộng vẫn là một nhu cầu cực kỳ cần thiết do các đặc thù riêng của nước ta như: (1) Tính chất địa lý với các vùng sâu vùng xa có địa hình hiểm trở, vùng hải đảo xa xôi cùng với nhu cầu đưa Internet về mọi miền của đất nước; (2) việc triển khai các hệ thống viễn thông tại đô thị không có sự quy hoạch trước dẫn đến một thực tế là các loại cáp viễn thông chằng chịt đang phá hoại cảnh quan đô thị, mặt khác cũng làm giảm chất lượng của các dịch vụ viễn thông do hệ thống truyền dẫn hữu tuyến không được duy tu và bảo trì thường xuyên

Do những nguyên nhân trên việc nghiên cứu các công nghệ như WiMAX không chỉ có ý nghĩa về học thuật mà còn xuất phát từ nhu cầu thực tế Khoa Điện tử – Viễn thông, trường ĐHBK Hà nội là một trong các khoa hàng đầu trong cả nước về nghiên cứu khoa học và đào tạo trong lĩnh vực CNTT và truyền thông Các lĩnh vực nghiên cứu của Khoa Điện tử -

Viễn thông được trải khá rộng, từ lĩnh vực antenna, siêu cao tần, xử lý tín hiệu trong thông tin vô tuyến, đến mạng và các ứng dụng đa phương tiện Với sự giúp đỡ của các chuyên gia có kinh nghiệm tại Khoa Tin học và Viễn thông, Trường Đại học Trento, Italy, nhóm nghiên cứu tại Khoa ĐTVT đã quyết định thực hiện nhiệm vụ Nghị định thư được hỗ trợ bởi chính phủ hai bên, tập trung vào nghiên cứu để đưa ra các phương pháp nâng cao hiệu năng của các mạng băng rộng không dây sử dụng công nghệ OFDMA, đặc biệt là WiMAX

1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

Tại Việt nam, các vấn đề có liên quan đến mạng không dây họ IEEE802

đã bắt đầu được quan tâm nghiên cứu Có thể kể đến một số nhóm nghiên cứu của các cơ quan sau: Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông, Đại học Công nghệ - Đại học quốc gia Hà nội, Trường ĐH kỹ thuật Quân sự, ĐHBK TPHCM Tuy nhiên cũng cần phải nói rằng, vấn đề cung cấp chất lượng dịch vụ (QoS guarantee) cho mạng viễn thông nói chung, cũng như cho mạng không dây họ IEEE 802 như 802.11 (WiFi) hoặc 802.16 WiMax nói riêng vẫn chưa được quan tâm nghiên cứu thích đáng Vì vậy các công bố trong các chuyên san về Điện tử – Thông tin vẫn chủ yếu mang tính chất giới thiệu, các đề tài nghiên cứu cụ thể tại nước ta chưa nhiều

Do một số khó khăn đặc thù của chủ đề nghiên cứu như: thiếu các công

cụ đánh giá hiệu năng, các thiết bị đo đạc nên một phần các nghiên cứu

đề ra trong nhiệm vụ này đang được các nhà khoa học tại trường Đại học Tổng hợp Trento tiến hành tại phòng thí nghiệm của giáo sư Renato Lo Cigno (Khoa Tin học và Viễn thông - ĐH Trento, Italy) Các công trình nghiên cứu ở đây đã bắt đầu cho một số kết quả khả quan, cho thấy hướng của nhiệm vụ này là đúng đắn Mặt khác, khoa Tin học – Viễn thông, trường Đại học Tổng hợp Trento là một đơn vị đối tác của Khoa Điện tử – Viễn thông, trường ĐHBK Hà nội Một số cán bộ giảng dạy của Khoa ĐTVT đang làm nghiên cứu sinh và thực hiện các đề tài nghiên cứu tại Trento Do đó sự hiểu biết giữa hai bên giữa các cá nhân cũng như trong lĩnh vực đã được hình thành

Về mặt chuyên môn, nhóm nghiên cứu của GS Lo Cigno đang thực hiện một số dự án nghiên cứu có liên quan trực tiếp tới nhiệm vụ này, thí dụ như:

− Dự án TWELVE (ToWards Enhancing 802.11 support of differentiated service LeVEls)

− Dự án WILMA (Wireless Internet and Location Management Architecture)

− Dự án QoP (Quality of Protection – in mobile ad-hoc networks, sensor networks and virtual grid networks)

− Dự án QUASAR (Pricing in wireless access networks)

− Dự án IP-FLOW (IP FLows over Optical and Wireless)

− Dự án S3MS (Security of Software and Services of Mobile Systems)

1.3 Mục tiêu và nội dung

Như đã chỉ ra trong nhiệm vụ Nghị định thư, mục tiêu chung của nhiệm

vụ là:

− Tối ưu các phương pháp đa truy nhập mạng ở lớp MAC với

mục đích tăng thông lượng của mạng, giảm nhiễu đa truy nhập

và tắc nghẽn mạng

− Xây dựng được các cơ chế tự thích ứng tùy biến theo điều

kiện môi trường truyền dẫn và yêu cầu chất lượng dịch vụ

− Tạo ra các cơ chế để đảm bảo chất lượng dịch vụ đa lớp, cụ

thể tại lớp vật lý (Physical Layer) và lớp điều khiển truy nhập (Medium Access Control) trong mạng họ IEEE802, đặc biệt là trong WiMAX (IEEE802.16)

Nhiệm vụ còn tạo điều kiện tăng cường năng lực triển khai công nghệ mới của các nhà khoa học trường ĐHBK Hà nội và đào tạo được một số thạc sỹ và tiến sỹ với chất lượng tốt

Để hoàn thành các mục tiêu trên, chúng tôi dự định sẽ tiếp cận các vấn đề nghiên cứu như sau:

− Phân tích các chuẩn, công nghệ và các nghiên cứu mới nhất về mạng không dây theo họ IEEE 802, bao gồm 802.11 (WLAN)

và đặc biệt là 802.16 (WiMax)

− Nghiên cứu và thiết kế các phương pháp đa truy nhập mạng với mục đích tối ưu thông lượng của mạng và nâng cao chất lượng dịch vụ

− Nghiên cứu và thiết kế các phương pháp tự thích ứng của mạng dựa trên sự trao đổi các thông tin giữa các lớp vật lý và điều khiển đa truy nhập (cross-layer optimization)

− Nghiên cứu các cơ chế liên quan đến chất lượng dịch vụ trong mạng máy tính và viễn thông, đặc biệt là các cơ chế trong mạng không dây ở lớp 2 (lớp điều khiển truy nhập vô tuyến) và lớp mạng đang được nghiên cứu và triển khai tại các nước trên thế giới

− Dựa vào kết quả khảo sát ở trên kết hợp với kiến thức chuyên môn nhóm nhiệm vụ sẽ nêu lên các vấn đề còn tồn tại, các nhược điểm mà các giải pháp hiện tại chưa giải quyết được

− Phát triển ý tưởng và các giải pháp kỹ thuật liên quan đến vấn

đề chất lượng dịch vụ (QoS) với mục tiêu đưa ra các cơ chế đảm bảo chất lượng dịch vụ mới, giải quyết các vấn đề còn tồn tại

− Dựa vào các thiết bị kiểm tra và thiết bị đo đã có của phía bạn,

có thể đưa ra một mô hình chế thử phần cứng nhằm chứng minh tính khả thi của phương pháp mới

Các kỹ thuật và công cụ đã sử dụng trong nhiệm vụ này như sau:

− Trong khổ của nhiệm vụ này, chúng tôi dự định sẽ dùng phương pháp phân tích và mô phỏng để giải quyết các bài toán đặt ra

Do đó, việc đầu tiên là phải xây dựng một môi trường mô phỏng thử nghiệm sát với thực tế và có độ chính xác cao Ở đây, chúng tôi quyết định phát triển công cụ mô phỏng dựa vào kỹ thuật mô phỏng sự kiện rời rạc (dicrete-event system simulation) Các phần tử của hệ thống mô phỏng được mô hình hóa theo phương pháp thiết kế hướng đối tượng, chủ yếu sử dụng ngôn ngữ C++ Một yêu cầu quan trọng của môi trường mô phỏng mới là nó phải có khả năng mô phỏng các hệ thống mà các chức năng của lớp điều khiển truy nhập vô tuyến và lớp mạng có sự liên quan chặt chẽ với nhau (chức năng cross-layer optimization)

− Dựa trên môi trường thử nghiệm mô phỏng đã xây dựng, bước tiếp theo là phải dựng lại các cơ chế và mô hình hỗ trợ chất lượng dịch vụ trong mạng IEEE802, đặc biệt là 802.16 Hệ thống này sẽ được coi là mô hình quy chiếu chuẩn để có thể so sánh và đánh giá với mô hình mới sẽ được phát triển trong nhiệm vụ này

− Hiệu năng hoạt động của mô hình mới được phát triển sẽ được

so sánh với các mô hình đã biết Các công cụ phân tích, so sánh

và đánh giả kết quả được sử dụng trong nhiệm vụ này sẽ là Matlab và Mathematica

− Xây dựng prototype phần cứng sử dụng DSP để thu phát tín hiệu OFDM Dựa vào prototype phần cứng, có thể áp dụng và kiểm tra các thuật toán xử lý tín hiệu ở lớp vật lý của mạng đã được phát triển và mô phỏng ở các bước trên

1.4 Một số thay đổi so với bản thuyết minh nhiệm vụ

Phần này chỉ ra một số thay đổi trong nội dung và kết quả so với bản Thuyết minh đầy đủ của nhiệm vụ (Xem Phụ lục 1, trang 147)

− Về công nghệ mạng không dây, bản thuyết minh nhiệm vụ dự định sẽ tập trung vào các công nghệ băng rộng không dây trong

họ IEEE 802 nói chung, cụ thể là IEEE 802.11 (WiFi) và IEEE 802.16 (WiMAX) Tuy nhiên nhóm thực hiện đề tài đã được Hội đồng xét duyệt của nhiệm vụ đã khuyến cáo nên tập trung vào IEEE 802.16 (WiMAX) vì đây là công nghệ mới, còn nhiều vấn

đề cần phải nghiên cứu và giải quyết Vì vậy các kết quả của nhiệm vụ chủ yếu áp dụng cho chuẩn IEEE 802.16

− Trong thuyết minh ban đầu, nhóm thực hiện đề tài dự định đưa

ra các cơ chế đảm bảo chất lượng dịch vụ đa lớp (cross-layer) từ lớp MAC (Medium Access Control layer) cho tới lớp mạng (network layer) Tuy nhiên trong quá trình thực hiện đề tài, chúng tôi gặp phải khó khăn trong việc xây dựng một công cụ

mô phỏng cho phép mô hình hóa mạng và thử nghiệm các loại dịch vụ trên nhiều lớp Thí dụ, mô hình mạng Matlab áp dụng trong nhiệm vụ này chỉ có thể thực hiện cho lớp Vật lý (physical layer) và lớp MAC Ngược lại, mô hình thử nghiệm thứ 2 dựa trên công cụ mô phỏng NS-2 lại chỉ cho phép thử nghiệm tại lớp MAC và lớp mạng Với độ phức tạp khá lớn và không đồng nhất

về công cụ cho từng lớp, nhóm đề tài quyết định chỉ tập trung vào nghiên cứu các cơ chế đảm bảo chất lượng dịch vụ và tối ưu hóa tài nguyên cho lớp vật lý và lớp MAC

− Ngoài ra, nhiệm vụ cũng dự định đưa ra một kiến trúc dịch vụ (service architecture) mới cho mạng không dây băng rộng họ IEEE 802 Tuy nhiên, do trọng tâm của đề tài chuyển về tập trung vào WiMAX với kiến trúc dịch vụ đã được định nghĩa sẵn trong chuẩn IEEE 802.16 nên một kiến trúc dịch vụ mới không còn cần thiết nữa

Với các nguyên nhân như trên, nhóm đề tài đã tập trung vào các cơ chế nâng cao chất lượng dịch vụ và tối ưu hóa tài nguyên vô tuyến cho mạng IEEE 802.16 Các thay đổi trên không làm ảnh hưởng đến các kết quả dự kiến chỉ ra trong Mục 19, 20, 21 của bản Thuyết minh nhiệm vụ

1.5 Tóm tắt nội dung của bản báo cáo

Bản báo cáo này được chia làm hai phần chính Phần 1 trình bày các cơ

sở kỹ thuật và chỉ ra các vấn đề cụ thể cần phải giải quyết trong phạm vi nhiệm vụ Phần 2 mô tả quá trình thực hiện nhiệm vụ, các giải pháp để giải quyết các vấn đề đó cũng như các kết quả

Trong Phần 1, Chương 1 giới thiệu sự hình thành và các mục tiêu chính

của nhiệm vụ này Chương 2 giới thiệu các thông số kỹ thuật cơ bản nhất

của WiMAX, đặc biệt là cấu trúc lớp vật lý và lớp MAC của WiMAX

Trong Chương 3, chúng tôi tập trung vào trình bày cơ sở cho các vấn đề

cần phải giải quyết, cụ thể là chức năng quản lý tài nguyên vô tuyến và

đảm bảo chất lượng dịch vụ trong các mạng OFDMA-TDD Chương 4

định nghĩa một số vấn đề cụ thể mà nhiệm vụ này cần phải tập trung giải quyết

Trong Phần 2, đầu tiên Chương 5 chỉ ra các công cụ mô phỏng được sử

dụng để tạo ra môi trường thí nghiệm tại lớp vật lý và lớp MAC Chương này cũng đi vào mô tả quá trình phát triển và các chức năng mới trong

công cụ mô phỏng do nhóm đề tài tự phát triển Chương 6 trình bày một

thuật toán mới để tránh nhiễu đồng kênh và cấp phát kênh động cho mạng

OFDMA-TDD Trong Chương 7, chúng tôi đi vào trình bày hai thuật

toán mới: thuật toán lập lịch E-WFQ (Enhanced Weighted Fair Queuing)

và thuật toán tối ưu hóa tài nguyên vô tuyến TF-BMA (Time-Frequency Burst Mapping Algorithm) thích hợp cho kênh truyền OFDMA-TDD Chương này cũng đánh giá hiệu năng hoạt động của các thuật toán trên

Chương 8 mô tả quá trình phát triển hệ thống thử nghiệm phần cứng thu

phát OFDM dựa trên board TMS320C6416 DSP Chương 9 tóm tắt các kết quả đạt được Sau cùng Chương 10 kết luận và đưa ra một số hướng

phát triển tiếp theo của nhiệm vụ này

Chương 2 WiMAX và các công nghệ mạng không dây theo chuẩn IEEE 802

2.1 Giới thiệu về các chuẩn không dây họ IEEE802

IEEE802 là một họ các chuẩn được đưa ra bởi Viện các kỹ sư điện và điện tử Hoa Kỳ (Institute of Electrical and Electronics Engineers – IEEE)

có liên quan đến các mạng cục bộ (Local Area Network – LAN) và mạng nội thị (Metropolitan Area Network – MAN)

Các dịch vụ truyền dẫn và giao thức được chỉ ra trong IEEE802 tập trung vào các phân lớp dưới trong mô hình 7 lớp của OSI, cụ thể là các lớp Vật

lý (Physical Layer – PHY) và lớp Liên kết dữ liệu (Link Layer), bao gồm lớp con Điều khiển truy nhập kênh truyền (Medium Access Control – MAC) và lớp con Điều khiển liên kết logic (Logical Link Control – LCC)

IEEE802 đưa ra các chuẩn cho cả mạng hữu tuyến và mạng vô tuyến, trong đó phần lớn các mạng hữu tuyến như Ethernet (IEEE802.3), Token Bus (IEEE802.4), Token Ring (IEEE802.5) v.v đã được chuẩn hóa từ lâu Bên cạnh các mạng hữu tuyến các mạng không dây trong họ IEEE802 chủ yếu bao gồm:

− Mạng cục bộ không dây WLAN theo chuẩn IEEE802.11: đây là một bộ các chuẩn cho phép kết nối máy tính trong một mạng LAN trên các tần số vô tuyến 2,4GHz, 3,6GHz và 5GHz Hiện nay các mạng WLAN đã được sử dụng rộng rãi, phổ biến nhất là mạng WLAN tuân theo chuẩn IEEE802.11b hoạt động ở tần số 2,4GHz,

sử dụng cơ chế trải phổ trực tiếp (Direct Sequence Spread Spectrum – DSSS) và chuẩn IEEE802.11g sử dụng cơ chế ghép tần

số trực giao (Orthogonal Frequency Division Multiplexing – OFDM) Mạng WLAN đã được tập trung nghiên cứu rất nhiều trong thời gian 10 năm trở lại đây

− Mạng cá nhân không dây WPAN (Wireless Personal Area Network) theo chuẩn IEEE802.15: IEEE802.15 đưa ra các chuẩn

áp dụng trong các mạng phạm vi rất nhỏ để kết nối các thiết bị cá nhân như máy tính, điện thoại, PDA Tầm hoạt động của mạng WPAN thông thường chỉ khoảng vài mét IEEE802.15 được chia thành các phân nhóm chính như:

− IEEE802.15.1: Đưa ra chuẩn BlueTooth để kết nối các thiết bị ngoại vi cá nhân

− IEEE802.15.3: Đưa ra các chuẩn cho mạng WPAN tốc độ cao cho các ứng dụng giả trí đa phương tiện

− IEEE802.15.4: Đưa ra các chuẩn ZigBee cho mạng WPAN tốc

độ thấp và tiết kiệm năng lượng IEEE802.15.4 khá thích hợp cho các mạng cảm biến (Wireless Sensor Network - WSN)

− Mạng nội thị không dây WMAN (Wireless Metropolitant Area Network) theo chuẩn IEEE802.16: WMAN hay còn gọi là WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) được xây dựng để đáp ứng nhu cầu truy nhập mạng băng rộng trong một vùng phủ sóng lớn

Trong các mạng không dây họ IEEE802, hiện WiMAX là mạng đang thu hút sự chú ý của giới công nghiệp cũng như học giả tại nhiều nơi trên thế giới Đó là vì những lý do chính sau:

− Cùng với LTE (Long-Term Evolution), WiMAX đã được

ITU-R đưa vào danh sách các công nghệ của hệ thống di động thế hệ thứ 4 (IMT Advanced)

− WiMAX là một công nghệ khá mới, chưa được chuẩn hóa hoàn toàn và còn nhiều vấn đề cần phải giải quyết

Vì những nguyên nhân trên, trong nhiệm vụ này chúng tôi sẽ chủ yếu tập trung nghiên cứu và giải quyết một số vấn đề còn tồn tại trong mạng WiMAX nói riêng cũng như trong các mạng không dây sử dụng kỹ thuật OFDMA nói chung

2.2 Tổng quan về WiMAX

Như đã biết, một số giải pháp chủ yếu để có được truy cập Internet băng rộng tốc độ cao hay được sử dụng ngày nay là sử dụng các kết nối như đường truyền T1, hay đường dây thuê bao số DSL Tuy nhiên nhược điểm của những cơ sở hạ tầng mạng dùng dây này là chi phí triển khai đắt đối với những vùng nông thôn và các nước phát triển, đặc biệt những giải pháp này còn gặp phải khó khăn đối với những nơi có địa hình hiểm trở

và phức tạp Những trở ngại trên đã thúc đẩy các nhà sản xuất, các doanh nghiệp đề xuất một chuẩn truy cập Internet băng rộng mang tính chất dự phòng với môi trường truyền dẫn là kênh vô tuyến Chuẩn IEEE 802.16

ra đời cung cấp những đặc tả về các lớp PHY và lớp MAC cho giao diện

vô tuyến, đồng thời đặt ra những quy định, tham số cho việc yêu cầu cấp phát băng thông và phân hoạch gói cho các lớp dịch vụ

WiMAX Forum [1] là một tổ chức với trên 522 thành viên, bao gồm những tập đoàn lớn như AT&T, Fujitsu, Intel và Siemens, đã được thành lập vào tháng 6 năm 2001 nhằm hỗ trợ và thúc đẩy cho sự phát triển của chuẩn công nghệ IEEE 802.16 WiMAX Diễn đàn này chịu trách nhiệm

chính cho việc ban hành các quy chuẩn đặc tả cho IEEE 802.16 và thực hiện những thử nghiệm về tính tương thích hoạt động để đảm bảo những sản phẩm của các hãng khác nhau có thể làm việc được với nhau Phiên bản đầu tiên của chuẩn IEEE 802.16 đã được hoàn thiện vào tháng 10 năm 2001, và sau đó một số chuẩn bổ sung tiếp theo đã và đang được

hoàn thiện nhằm giải quyết các vấn đề còn tồn tại như hoạt động không

trong tầm nhìn thẳng (NLOS – Non-Line Of Sight), khả năng di động

(Mobility) , các luồng dịch vụ dữ liệu cho quản lý chất lượng dịch vụ QoS (Service Scheduling), hoạt động trong các băng tần đăng ký và không

đăng ký …

IEEE 802.16 Working Group [5] là tổ chức chịu trách nhiệm phát triển và

mở rộng chuẩn IEEE 802.16 Trong phần này sinh viên sẽ điểm qua theo thứ tự thời gian một số chuẩn bổ sung (amendment) của IEEE 802.16 và một số điểm quan trọng được đề cập tới trong các chuẩn đó [6], [7]

2.2.1 IEEE 802.16 – 2001 [28]

Chuẩn IEEE 802.16 được hiệp hội IEEE chính thức công bố vào năm

2001 Nhiều ý tưởng cơ bản của 802.16 được dựa trên bản đặc tả truyền

dữ liệu qua giao diện cáp (DOCSIS – Data Over Cable Service Interface

Specification) do sự giống nhau giữa môi trường cáp lai fiber-coxial

(HFC) và môi trường truy cập vô tuyến băng rộng (BWA) IEEE 802.16 hoạt động trên phổ tần số từ 10 đến 66 GHz và do đó phù hợp hơn với các ứng dụng tầm nhìn thẳng (LOS) Với bản chất sóng ngắn, chuẩn này không phù hợp với môi trường đô thị do tính không tầm nhìn thẳng (NLOS) gây ra bởi mái nhà và cây cối

2.2.2 IEEE 802.16a - 2003 [30]

Đây là phiên bản mở rộng đầu tiên của chuẩn IEEE 802.16 cho phép sử dụng băng tần đăng ký và không đăng ký trong khoảng từ 2 GHz đến 11 GHz Hầu hết các nhà sản xuất thương mại đều quan tâm đến những dải tần không đăng ký Tại những tần số thấp cho phép tín hiệu có thể đâm xuyên qua các chướng ngại vật, và do đó không yêu cầu một tầm nhìn

thẳng giữa các trạm SS và trạm BS Phiên bản này cho phép triển khai mạng dạng lưới (mesh), ở đó các trạm SS có thể đóng vai trò là các điểm

chuyển tiếp tín hiệu bằng cách truyền thông tin từ trạm BS tới các trạm

SS khác không nằm trên đường truyền trực tiếp tới trạm BS đó

đánh giá hiệu năng, kiểm tra hệ thống, đi sâu vào các tham số cụ thể của

hệ thống và bổ sung sự hỗ trợ cho các anten MIMO

Hệ thống sử dụng phương thức điều chế là OFDM 256-FFT Một trong những điểm nổi bật của phiên bản mở rộng này là sự ghép nối của các đơn vị giao thức dữ liệu (PDU – Protocol Data Unit) với các đơn vị dịch

vụ dữ liệu (SDU – Service Data Unit) làm giảm tải cho lớp MAC Phiên bản này cũng cung cấp một cải thiện đáng kể cho các cơ chế hỏi vòng, cho phép các SS có thể được hỏi vòng độc lập hay theo từng nhóm Phiên bản này còn cho phép đính kèm bản tin yêu cầu băng thông trong gói tin

dữ liệu (piggybacking) nhằm làm giảm xung đột và quá tải hệ thống

2.2.5 IEEE 802.1e – 2006 [32]

Phiên bản mở rộng này thường được biết đến với tên gọi “Mobile

WiMAX” (WiMAX di động) do đã thêm những đặc tả để hỗ trợ tính di

động mà các phiên bản trước chưa đề cập tới Phiên bản này đưa ra phương pháp điều chế, đa truy nhập sử dụng công nghệ OFDMA cho phép các tín hiệu có thể được chia thành nhiều kênh con khác nhau (kênh

con hóa – subchannelization) nhằm giảm thiểu nhiễu đa đường Khác với

cơ chế đa truy cập OFDM-TDMA tại mỗi khe thời gian mỗi người dùng được cấp phát toàn bộ sóng mang con, ở cơ chế đa truy cập OFDMA mỗi người dùng được cấp phát một số sóng mang con khác nhau trong những khoảng thời gian khác nhau (trong cả hai miền thời gian và tần số) Theo những mô tả trong chuẩn này thì hệ thống có thể hỗ trợ các thiết bị di động với vận tốc lên tới 100 km/h

2.2.6 IEEE 802.16f – 2005 [33]

Phiên bản mở rộng này được đưa ra vào năm 2005 với mục tiêu hỗ trợ

quản lý cơ sở dữ liệu thông tin thiết bị trong mạng (MIB – Management

Information Base) giữa các trạm SS và trạm BS

2.2.7 IEEE 802.16g [34]

Phiên bản mở rộng này hiện đang được tiến hành với mục tiêu quản lý mạng IEEE 802.16, đưa ra các thủ tục và dịch vụ để điều khiển mặt phẳng quản lý (management plane)

2.2.8 Một số phiên bản bổ sung khác hiện đang được tiến hành [6]

− IEEE 802.16h – Cải thiện các cơ chế tồn tại đồng thời cho các hoạt động ở băng tần không đăng ký (miễn phí)

− IEEE 802.16i – Mobile Management Information Base

− IEEE 802.16j – Các đặc tả về chuyển tiếp Multihop Relay

− IEEE 802.16k – 802.16 MAC Layer Bridging (bổ sung cho IEEE 802.16d)

− IEEE 802.16Rev2 – Hợp nhất các phiên bản IEEE

802.16d-2004, 802.16e, 802.16f, 802.16g và có thể 802.16i vào một văn bản đặc tả chung

2.3 Lớp vật lý (PHY)

Lớp vật lý của IEEE 802.16 [1,3] có giao diện vô tuyến hoạt động cả ở hai dải tần 10-66 GHz hoặc 2-11 GHz, và hỗ trợ tốc độ dữ liệu trong khoảng 32-130 Mb/s phụ thuộc vào băng thông (thí dụ, 20, 25, hoặc 28 MHz) cũng như là cách điều chế và mã hóa được sử dụng IEEE 802.16 xác định các giao diện vô tuyến khác nhau cho các dải tần số khác nhau Trong dải 10-66 GHz, giao diện vô tuyến là Wireless-SC (đơn sóng mang) Trong dải tần 2-11 GHz, ba giao diện vô tuyến khác nhau hỗ trợ truyền thông không đường thẳng NLOS có thể được sử dụng: WirelessMAN-SCa cho điều chế đơn sóng mang, WirelessMAN-OFDM cho truyền trên nền OFDM kết hợp với đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA), và WirelessMAN OFDMA cho đa truy cập phân chia theo tần số trực giao Để nâng cao tốc độ truyền dữ liệu, điều chế và mã hoá thích ứng (AMC) được hỗ trợ trong IEEE 802.16

2.3.1 Cơ bản về kỹ thuật điều chế đa sóng mang phân chia theo tần số trực giao OFDM

OFDM nằm trong một họ các phương thức truyền được gọi là điều chế đa

sóng mang, các phương thức này dựa trên ý tưởng chia một dòng dữ liệu

có tốc độ bit cao thành nhiều dòng dữ liệu song song có tốc độ bit thấp hơn, và điều chế mỗi dòng đó trên các sóng mang riêng biệt – thường gọi

là các sóng mang con Các phương thức điều chế đa sóng mang loại bỏ hoặc hạn chế nhiễu giao thoa giữa các ký tự (ISI - Intersymbol

interference) bằng cách làm cho symbol time đủ rộng để các trễ cảm ứng

kênh trở thành một thành phần không đáng kể (< 10%) trong độ dài symbol Do đó trong các hệ thống có tốc độ dữ liệu cao, trong đó độ dài symbol là nhỏ và tỷ lệ nghịch với tốc độ dữ liệu, thì việc chia dữ liệu thành nhiều dòng song song sẽ làm tăng độ dài (khoảng thời gian) của các

symbol của mỗi dòng để trễ trải (delay spread) chỉ là một phần nhỏ của

độ dài symbol

OFDM là một phiên bản sử dụng phổ hiệu quả của các phương thức điều chế đa sóng mang, trong đó các sóng mang con được lựa chọn để chúng trực giao với một sóng mang con khác trên độ dài symbol, do đó tránh được sự cần thiết phải có các kênh sóng mang con không chồng lấn để loại bỏ nhiễu xuyên sóng mang Chọn sóng mang con thứ nhất để có một tần số sao cho nó có một số nguyên các cycle trong một khoảng symbol,

và thiết lập khoảng cách giữa các sóng mang con liền kề (băng thông

sóng mang con – subcarrier bandwidth) là B SC = B L/ , trong đó B là băng thông danh định (bằng với tốc độ dữ liệu), và L là số sóng mang con, đảm bảo rằng tất cả các sóng mang con đều trực giao với một sóng mang con khác trên khoảng symbol Có thể chỉ ra rằng tín hiệu OFDM tương

đương với biến đổi Fourier rời rạc ngược (IDFT - inverse discrete

Fourier transform) của chuỗi dữ liệu độ dài L tại một thời điểm Điều này cho thấy đặc biệt dễ dàng triển khai các máy phát và máy thu OFDM trong miền thời gian rời rạc bằng cách sử dụng lần lượt biến đổi ngược Fourier nhanh IFFT và FFT

Hình 2.1 Cấu trúc một máy phát đa sóng mang đơn giản

Hình 2.2 Cấu trúc một máy thu đa sóng mang đơn giản

Để triệt tiêu hoàn toàn nhiễu liên ký tự ISI, các khoảng bảo vệ được sử dụng giữa các OFDM symbol Bằng cách làm cho khoảng bảo vệ lớn hơn trễ trải do hiệu ứng đa đường dự đoán, ISI có thể hoàn toàn được loại bỏ Thêm vào một khoảng bảo vệ, tuy nhiên lại làm hao phí công suất và giảm hiệu quả băng thông Công suất hao phí phụ thuộc vào độ dài khoảng bảo vệ chiếm bao nhiêu phần độ dài symbol Di đó, khoảng symbol càng dài – đối với một tốc độ truyền, điều này có nghĩa là nhiều sóng mang con hơn – thì công suất và hiệu quả băng thông mất đi càng nhỏ

Hình 2 3 Khoảng bảo vệ trong OFDM

Kích thước của FFT trong thiết kế OFDM nên được lựa chọn cẩn thận trong mối cân bằng giữa khả năng chống hiệu ứng đa đường, dịch Doppler, và chi phí/độ phức tạp trong thiết kế Đối với một băng thông nhất định, lựa chọn một FFT có kích thước lớn sẽ làm giảm khoảng cách sóng mang con và làm tăng thời gian symbol Điều này làm cho việc bảo

vệ chống lại trễ trải đa đường trở nên dễ dàng hơn Tuy nhiên giảm khoảng cách sóng mang con cũng có nghĩa là làm cho hệ thống suy yếu hơn với nhiễu liên sóng mang do trải Doppler trong các ứng dụng di động Những ảnh hưởng đối lập giữa trễ và trải Doppler trong một thiết

kế OFDM cần được cân bằng cẩn thận

2.3.2 Tạo kênh con (Subchannelization) – OFDMA

Chuẩn WiMAX đưa ra một vấn đề thử thách đối với giao tiếp đa người dùng đó là: nhiều người dùng trong cùng một vùng địa lý yêu cầu tốc độ truyền dữ liệu cao trong khi thông lượng kênh truyền giới hạn Các kỹ thuật đa truy cập cho phép người dùng chia sẻ băng thông đã có bằng cách cấp phát cho mỗi người dùng một phần nào đó trong tổng số tài nguyên vô tuyến hiện có của hệ thống Hệ thống WiMAX được thiết kế

để có thể hỗ trợ nhiều loại lưu lượng như - VoIP, truyền dữ liệu, và video streaming với khả năng di động, chống ảnh hưởng từ các vùng phủ sóng (cell) liền kề, yêu cầu hiệu suất cao về băng thông Điều này dẫn đến việc lựa chọn kỹ thuật đa truy cập thích hợp khá phức tạp Các yêu cầu trên cho thấy sự cần thiết phải đưa ra một cơ chế đa truy cập hiệu quả và mềm dẻo, đây là việc là tối quan trọng để nâng cap hiệu năng của hệ thống WiMAX

Khác với các mạng không dây truyền thống (GSM, 3G v.v.), WiMAX sử

dụng kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) và kỹ thuật đa truy nhập

phân chia theo tần số trực giao OFDMA (Orthogonal Frequency

Division Multiple Access) OFDM không phải là một kỹ thuật đa truy cập

mà bản thân nó là một kỹ thuật điều chế, ghép kênh, tạo ra nhiều luồng

dữ liệu độc lập có thể sử dụng bởi những người dùng khác nhau (hình

2.4) Những hệ thống OFDM trước đây như là DSL, 802.11a/g, và phiên bản đầu tiên của chuẩn 802.16/WiMAX, sử dụng OFDM đơn người dùng: Tất cả sóng mang con được sử dụng bởi chỉ một người dùng trong một thời điểm.Thí dụ, trong chuẩn 802.11a/g, những người dùng gần nhau (trong cùng một vùng phủ sóng) chia sẻ băng thống 20 MHz bằng cách truyền ở những thời điểm khác nhau sau khi giành quyền chiếm kênh Chuẩn WiMAX 802.16e-2005 tiếp cận vấn đề một cách khác, được biết đến như kỹ thuật đa truy cập phân chia theo tần số trực giao (OFDMA), trong đó mỗi người dùng chia sẻ nhiều sóng mang và khe thời gian Kỹ thuật này cho phép tăng phân tập đa người dùng một cách mềm dẻo, tăng tính tự do trong lập lịch cho người dùng, và một vài cải tiến quan trọng khác trong triển khai OFDMA cũng có một vài nhược điểm như sự quá tải trong cả hai hướng: bộ phát cần thông tin về kênh cho mỗi người dùng, và bộ thu cần biết sóng mang con nào đã được cấp phát