Tiểu luận môn mạng máy tính và bảo mật Chủ đề Wimax

Hoặc có thể hiểu WiMAX là tiêu chuẩn IEEE 802.16 cho việc kết nối Internet băng thông rộng không dây ở khoảng cách lớn - WiMAX Worldwide Interoperability for Microwave Access là viết tắt

BÁO CÁO

KHOA H TH NG THÔNG TIN QU N LÝ Ệ THỐNG THÔNG TIN QUẢN LÝ ỐNG THÔNG TIN QUẢN LÝ ẢN LÝ

Giảng viên : Ths Trương Hoài Phan Sinh viên : Lê Quang Sáng - K114061037

Nguyễn Thị Xuân Ngân - K114061016 Huỳnh Khôi Nguyên - K114061019 Nguyễn Hoàng Tuyên – K114061064 Nguyễn Bảo Ngân – K114061014 Trần Thanh Phát – K114061025

Mục lục

I Giới thiệu về Wimax: 3

II Công nghệ Wimax: 5

1 Giới thiệu về công nghệ wimax 5

2 Tại sao “Wimax” ra đời 5

3 Thành phần hệ thống 6

4 Các tiêu chuẩn sử dụng “Wimax” 7

5 Đặc điểm kĩ thuật của “Wimax": 9

III Ứng dụng Wimax: 14

IV Wimax – LTE: Ai là người thắng cuộc: 15

VI Thực trạng: 16

I Giới thiệu về Wimax:

- “WIMAX” là từ viết tắt của Worldwide Interoperability for Microwave Access – Khả năng tương tác toàn cầu với truy nhập vi ba Hoặc có thể hiểu WiMAX là tiêu chuẩn

IEEE 802.16 cho việc kết nối Internet băng thông rộng không dây ở khoảng cách lớn

- WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) là viết tắt của sự

tương tác mạng diện rộng bằng sóng vô tuyến WiMAX tạo điều kiện thuận lợi cho việc trao đổi dữ liệu tốc độ cao qua mạng không dây ở các đô thị (WMANs) Với những lợi thế như triển khai nhanh, tính chuyển đổi cao, chi phí nâng cấp thấp, Wimax góp phần giải quyết vấn

đề nghẽn cổ chai IEEE 802.16 là tiêu chuẩn, khuyến cáo hỗ trợ sự phát triển và triển khai công nghệ Wimax

Tiêu chuẩn IEEE 802.16-2001, xuất bản vào năm 2002 Định nghĩa điểm-đa điểm (PMP) kiểm tra sự truy cập mạng không dây giữa trạm gốc (BS) và các trạm thuê bao (SSs) IEEE 820.16-2001 dải tầng hoạt động là 10-66GHz, ta có thể gọi đó là tầm nhìn thẳng (LOS) viễn thông Tiêu chuẩn 802.16-2004 được xuất bản năm 2004 mở rộng các đặc điểm kĩ thuật của WiMAX ở dải tầng số 2-11GHz, ta có thể gọi là tầm nhìn không thẳng (NLOS) viễn thông 802.16-2004 mô tả hồ sơ hệ thống WiMAX và sự phù hợp tiêu chuẩn đến môi trường mạng không dây tự động, giới thiệu về kiểu mắt lưới IEEE 802.16-2004 là khả năng truyền

từ node tới các node xung quanh Tiêu chuẩn mới nhất IEEE 802.16-2005, được xuất bản tháng 12 năm 2005 Quy định về phân chia đa tầng số (SOFDM), IEEE 802.16-2005 cung cấp đầy đủ hỗ trợ hình ảnh lưu thông cho cả được phép và không được phép Những tiêu

chuẩn WiMAX đã được nêu trên là những công cụ cho sự truy cập băng thông rộng nó như

là một chiếc cầu cho dải thông không thích ứng và tới người sử dụng

Những tiêu chuẩn của WiMAX xác định cấu trúc ở cả lớp điều khiển môi trường truy nhập (MAC) và lớp vật lý (PHY) PHY hỗ trợ các thao tác qua mạng diện rộng linh động qua một phạm vi phân bổ tần số (từ 2 đến 66 GHz), bao gồm sự thay đổi kênh trong dải thông, chia đôi tần số, và chia đôi thời gian Lớp MAC là những quy định đặc tính chung cho

sự đa dạng ở thiết bị ở lớp vật lý Chức năng chính của MAC là sắp xếp ban đầu, entry mạng, yêu cầu về băng thông, quản lý hướng kết nối, cũng như bảo mật trong môi trường kết nối WiMAX

Truyền thông trong WiMAX là hướng kết nối Tất cả dịch vụ từ lớp nghi thức lên WiMAX MAC, bao gồm những kết nối dịch vụ, là những bản đồ kết nối giữa SS và BS trong lớp MAC Một SS có thể có nhiều kết nối đến BS với mục đích cung cấp nhiều dịch vụ đến người sử dụng Kết nối được xác định bằng 16-bit (CIDs) Như tạo điều kiện thuận lợi dải thông cho kết nối nền và sự giúp đỡ QoS trong môi trường kết nối không dây tự động Như vậy lớp MAC quy định về hướng kết nối dịch vụ

Trong số ba lớp con của lớp MAC, lớp dịch vụ (CS) kết nối lớp MAC với các lớp trên Sau đó phân loại các dịch vụ (SDUs) từ các giao thức lớp trên, lớp CS liên kết các SDUs phù hợp với định luồng (SFID) MAC và CID Với những giao thức khác, như ATM, Ethernet, và IP, lớp CS định nghĩa các thông số phù hợp Do đó, những phần chung của lớp con MAC (CPS) không cần hiểu định dạng của nó hay phân tích bất kỳ thông tin nào đến từ

CS payload Lớp CPS của WiMAX MAC chụi trách nhiệm về cung cấp chức năng, bao gồm truy nhập, định vị dải thông, và thiết lập kết nối WiMAX và bảo trì Trao đổi, MAC SDUs (MSDUs) với các CSs khác

Bảo mật ở lớp con bắt đầu từ khóa role trong chứng thực, khóa thiết lập, cũng như thông tin mã hóa Trao đổi đơn vị dữ liệu giao thức MAC (MPDUs) với PHY trực tiếp Vào cuối xử lý môi trường tự động không dây, WiMAX chỉ định một bộ bảo mật và cơ chế quản

lý khóa Hai thành phần ở lớp bảo mật là giao thức đóng gói và giao thức quản lý khóa riêng (PKM) Giao thức đóng gói mã hóa dữ liệu qua BWA, trong khi giao thức (PKM) đảm bảo phân phối khóa chủ và cho phép truy cập giữa SS và BS Bảo vệ đến tốc độ truy nhập băng thông linh động, lớp bảo vệ cung cấp SS riêng và bảo vệ BS khỏi tấn công

II Công nghệ Wimax:

1 Giới thiệu về công nghệ wimax

Wimax – Wor ldwide Interoperability for Microwave Access: khả năng tương tác toàn cầu với truy nhập vi ba

Wimax là một công nghệ không dây dựa trên chuẩn 802.16 cung cấp các kết nối băng rộng thông lượng cao qua khoảng cách xa

Hệ thống Wimax có khả năng cung cấp đường truyền vô tuyến vớ i tốc độ lên đến 70Mbps

và với bán kính phủ sóng lên đến 50km

2 Tại sao “Wimax” ra đời

Ngày nay sự phát tr iển của mạng viễn thông vớ i dịch vụ ngày càng đa dạng đã làm cho các công nghệ truy nhập tiên tiến ngày càng được phát minh và đưa vào phục vụ H iện nay chúng ta biết đến truy nhập Internet với các dịch vụ quay số Modem thoạ i, ADSL hay các đường thuê bao riêng hoặc sử dụngcác hệ thống vô tuyến như điện thoạ i di động hay mạng WiFi Mỗi phương phấp truy nhập mạng đều có đặc điểm riêng:

- Với Modem quay số điện thoại thì tốc độ thấp

- ADSL có tốc độ lên tới 8Mb/s nhưng cần có đường dây kết nối

- Các đường thuê bao r iêng thì giá thành đắt mà lạ i khó tr iển khai vớ i các khu vực

có địa hình phức tạp

- Hệ thống thông tin di động hiện nay cung cấp tốc độ truyền 9,6Kb/s là rất thấp so với nhu cầu của người sử dụng

- GSM (2G),GPRS (2,5G) cho phép truy nhập ở tốc độ 172,2Kb/s hay EDGE ở 300 đến 400Kb/s cũng chưa đủ đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các dịch vụ Internet

- Hệ thống di động 3G thì tốc độ truy nhập Internet cũng không vượt quá 2Mb/s

- Mạng WiFi (hay LAN không dây) chỉ có thể áp dụng cho các máy tính trao đổi thông tin khoảng cách ngắn

Với thực tế các công nghệ như vậy, WIMAX (Wor ldw ide Interoprability for Microwave Access) đã ra đời nhằm cung cấp một phương tiện tr uy nhập Internet không dây tổng hợp

có thể thay thế cho ADSL và WiFi Hệ thống WIMAX có thể cung cấp đường truyền với tốc độ lên tớ i 70Mb/s và có bán kính phủ sóng của một trạm là 50Km Mô hình phủ sóng của WIMAX tương tự như mạng tế bào Hoạt động của WIMAX rất mềm dẻo và tương tự như của WiFi khi truy nhập mạng tức là khi một máy tính có nhu cầu truy nhập mạng thì nó

sẽ tự động kết nối đến trạm anten WIMAX gần nhất.Điều quan trọng nhất WIMAX xây dựng dựa trên tiêu chuẩn IEEE.802.16

3 Thành phần hệ thống

- Trạm gốc BS – Base Station

+ Một trạm gốc có thể phủ sóng trong bán kính 10 km (theo lý thuyết, một trạm gốc có thể phủ sóng trong bán kính 50 km)

+ Các anten đặt lệch nhau 60o/90o/120o đảm bảo cho việc phủ sóng

+ Các BS có thể giao tiếp vớ i nhau và giao tiếp vớ i các đầu cuối

+ Thiết bị có dạng cái trống (Pannel) dùng để truyền sóng viba

- Trạm thuê bao SS – Subscribe Station

Là các thiết bị tạ i nhà của ngườ i sử dụng CPE (Customer Premises Equipment – thiết bị truyền thông cá nhân) Wimax

Wimax PC Card trong máy tính PC, laptop và USB Wimax (“Tương tự như USB 3G”)

4 Các tiêu chuẩn sử dụng “Wimax”

Các Chuẩn 802.16 802.16a 802.16- 2004 802.16e-2005 Thời gian ra

Dải tần 10-66 GH z 2 - 11 GHz

2 - 11 GH z,10 –

Điều

Non-LOS và

Mobile Băng thông

kênh

20, 5 và 28 MHz

1.25 – 28 MHz 1.25 – 28 MHz 1.25 – 20 MHz

Phương pháp

điều chế

QPSK,16QAM

và 64QAM

OFDM,QPSK ,16QAM và

64QAM

OFDM, PSK,16QAM và

64QAM

SOFDMA, QPSK, 16QAM và 64QAM Cấu

hình mạng hỗ

trợ

PTP, PMP PTP,

PMP, mesh PTP, PMP, mesh

PTP, PMP, mesh

Tốc Độ Bit 32-134 Mbps Up to 75 Mbps Up to 75 Mbps Up to 15 Mbps Khả năng

di động Cố định Cố định Cố định

Hỗ trợ khả năng di động Bán Kính 1

Cell 3-5 km Tối đa 50 km Tối đa 50 km 3-5 km

802.16a : Chuẩn này sử dụng băng tầng có bản quyền từ 2 – 11 Ghz Đây là băng tầng thu hút

được nhiều quan tâm nhất vì tín hiệu truyền có thể vượt được các chướng ngại trên đường truyền 802.16a còn thích ứng cho việc triển kha i mạng Mesh mà trong đó một thiết bị cuối (termina l) có thể liên lạc với BS thông qua một thiết bị cuối khác Với đặc tính này, vùng phủ sóng của 802.16a BS sẽ được nới rộng

802.16b: Chuẩn này hoạt động trên băng tầng từ 5 – 6 Ghz vớ i mục đích cung ứng dịnh vụ với chất lượng cao (QoS) Cụ thể chuẩn ưu tiên truyền thông tin của những ứng dụng video, thoại, real- time thông qua những lớp dịch vụ khác nhau (class

of service) Chuẩn này sau đó đã được kết hợp vào chuẩn 802.16a

802.16c : Chuẩn này định nghĩa thêm các profile mớ i cho dã i băng tầng từ

Tính năng Mô tả

Vùng phủ sóng 50 km (LOS), 6-8 km (NLOS)

Khả năng truy cập Cố định, nomadic, di động

Chế độ kết nối Điểm – điểm, điểm – đa

điểm, mesh

10-66GHz vớ i mục đích cải tiển interoperability.

802.16d : Có một số cải tiển nhỏ so vớ i chuẩn 802.16a Chuẩn này được chuẩn hóa 2004 Các thiết bị pre-WiMA X có trên thị trường là dựa trên chuẩn này

802.16e : Đang trong giai đoạn hoàn thiện và chuẩn hóa Đặc điểm nổi bật của chuẩn này là khả năng cung cấp các dịch vụ di động (vận tốc di chuyển lớn nhất

mà vẫn có thể dùng tốt dịch vụ này là 100km/h)

Ngoài ra còn có nhiều chuẩn bổ sung khác đang được triển khai hoặc đang trong gia i đoạn chuẩn hóa như 802.16g, 802.16f , 802.16h

=> IEEE 802.16-2004 được phê chuẩn vào 24/06/2004 là sự kết hợp của các chuẩn IEEE 802.16 (06/12/2001) IEEE 802.16a (29/01/2003) và IEEE 802.16c (12/12/2002)

5 Đặc điểm kĩ thuật của “Wimax":

Các tính năng được quy định theo 802.16

Các băng được WiMax Forum tập trung xem xét và vận động cơ quan quản lý tần số các nước phân bổ cho WiMax là : 3600- 3800MHz, 3400-3600MHz (băng 3.5GHz), 3300-3400MHz (băng 3.3GHz) , 2500-2690MHz (băng 2.5GHz) ,

Hình ảnh phân bổ các băng tần sử dụng trên thế giớ i

2300-2400MHz (băng 2.3GHz), 5725-5850MHz (băng 5.8GHz) và băng 700- 800MHz (dướ i 1GHz)

Loại băng tần Đặc điểm chính Trên thế giới Việt Nam

3400- 3600

MHz

sử dụng chuẩn 802.16-

2004 để cung cấp các ứng dụng cố định và nomadic, độ rộng phân kênh là 3.5MHz hoặc 7MHz, chế độ

nhiều nước phân

bổ cho hệ thống truy cập không dây cố định (Fixed Wireless Access – FWA)

băng tần này được

ưu tiên dành cho hệ thống vệ tinh V inasat nên hiện tại không thể triển khai cho WiMax

3600- 3800MHz

nước châu Âu xem xét để cấp cho WBA

Nhưng ít khả năng băng tần này sẽ được chấp nhận cho

WiMax ở châu Á

3300- 3400MHz

là WiMax cố định, chế độ song công FDD hoặc TDD, độ rộng kênh 3.5MHz hoặc 7MHz

được phân bổ ở Ấn

Độ, Trung Quốc

đang xem xét phân

bổ chính thức

2500- 2690MHz

băng tần này thích hợp cho các ứng dụng di động độ rộng kênh là 5MHz, chế độ song công TDD, FDD

sử dụng phổ biến cho các hệ thống tr uyền hình

MMDS

đã quy định băng tần 2500- 2690 MHz sẽ được sử dụng cho các hệ thống thông tin di động thế hệ mới

2300- 2400MHz

đặc tính truyền sóng tương tự như băng 2.5GH z nên là băng tần được WiMax Forum xem xét cho WiMax di động

một số nước phân

bổ băng tần này cho WBA như Hàn Quốc (triển khai WiBro),

Úc, Mỹ, Canada, Singapore

đây cũng là một băng tần có khả năng sẽ được sử dụng để triển khai WBA/WiMax

5725- 5850MHz

thích hợp để triển khai WiMax cố định, độ rộn phân kênh là 10MHz, phương thức song công

được sử dụng là TDD, không có FDD

là băng tần được nhiều nước cho phép

sử dụng không cần cấp phép và với công suất tớ i cao hơn so với các đoạn băng tần khác trong dải 5GHz

dưới 1GHz

tần số thấp, sóng vô tuyến truyền lan xa, số trạm gốc cần sử dụng

ít, tức mức đầu tư cho

hệ thống thấp đi

một số nước đang thực hiện việc huyển đổi từ truyền hình tương tự sang

t ruyền hình số, nên

sẽ giải phóng được một phần phổ tần sử dụng cho WBA/

WiMax

do đặc điểm có rất nhiều đài truyền hình đ ịa phương nên các kênh trong giả i470-806MHz dành cho truyền hình được sử dụng dày đặc cho các hệ thống truyền hình tương tự

Mô tả các loại băng tần wimax sử dụng trên thế giớ i và ở Việt Nam

6 Ưu nhược điểm của Wimax:

6.1 Ưu điểm:

- Có độ an toàn cao: Bằng cách mã hóa các liên kết vô tuyến giữa BS và MS, và sử

dụng chuẩn mã hóa tiên tiến (AES và DES (trong đó là chuẩn mật mã hóa số liệu)),

WIMAX cung cấp các thuê bao riêng (chống nghe trộm) và bảo vệ mạnh chống lại những hành vi đánh cắp dịchvụ WIMAX đồng thời cũng hỗ trợ VLAN (Virtual LAN), cung cấp khả năng bảo vệ dữ liệu được truyền tải bởi các người sử dụng khác nhau trên cùng một BS

- Triển khai nhanh: So sánh với triển khai các giải pháp có dây, WIMAX yêu cầu rất

ít hoặc không cần đến việc xây dựng ở bên ngoài Mỗi lần anten và thiết bị được lắp đặt và cấp nguồn, thì WIMAX sẽ sẵn sàng cung cấp dịch vụ ngay Trong hầu hết các trường hợp, việc triển khai WIMAX có thể hoàn thành chỉ tính theo giờ trong khi các giải pháp khác phải kéo dài hàng tháng Ngoài ra, dựa trên các chuẩn mở của WiMAX, sẽ không có sự độc quyền về tiêu chuẩn này, dẫn đến việc cạnh tranh của nhiều nhà sản xuất, làm cho chi phí đầu tư một hệ thống giảm đáng kể

- Mức độ bao phủ rộng hơn: các hệ thống WIMAX có khả năng bao phủ một vùng

rộng lớn khi đường truyền giữa BS và SS được thông suốt.Vùng phủ rộng : có thể phủ phạm vi tối đa lên đến 50 Km (theolý thuyết) và 10Km(theo thực tế)

- Hoạt động không theo tầm nhìn thẳng: Thay vì truyền dẫn trong dải tần >

11GHz , WIMAX truyền trong dải < 11GHz cùng với các công nghệ OFDM, anten thông minh,… tạo ra khả năng điều khiển các môi trường NLOS Điều này giúp các sản phẩm WIMAX phân phối băng tần rộng trong môi trường NLOS, điều mà các sản phẩm vô tuyến khác không thể làm được

6.2 Nhược điểm:

- Vấn đề tiêu chuẩn: Các tiêu chuẩn dành cho WIMAX vẫn chưa hoàn thiện Đặc

biệt là tiêu chuẩn dành cho các thiết bị WIMAX di động

- Vấn đề chi phí: Các thiết bị dành cho WIMAX có yêu cầu công nghệ cao và chưa

được sản xuất đại trà do đó giá thành rất đắt Trong thời gian tới chưa thể phố biến tới đại bộ phận người dân

- Vấn đề tần số: Do WIMAX ra đời sau, do đó dải tần giành cho WIMAX là hạn chế

và không thống nhất ở tất cả các quốc gia nên sẽ hạn chế khả năng phổ biến trên thế giới Theo các tiêu chuẩn thì WIMAX có thể hoạt động trong dải tần từ 2 GHz đến 11 GHz Tuy nhiên ở các dải tần này thì WIMAX còn bị cạnh tranh bởi các dịch vụ khác như thông tin vệ tinh, thông tin di động thế hệ sau

- Vấn đề khác: Thời tiết xấu có thể làm gián đoạn các dịch vụ

Các sóng vô tuyến điện lân cận có thể gây nhiễu với kết nối WIMAX và là nguyên nhân gây suy giảm dữ liệu trên đường truyền hoặc làm mất kết nối

Công nghệ hoàn toàn mới do đó gặp khó khăn trong lắp ráp, thay thế ở các khu vực khác nhau

7 Phương thức truyền sóng:

7.1 LOS – Truyền sóng theo tầm nhìn thẳng.

- Tín hiệu di chuyển qua một đường truyền thẳng và không có vật cản từ đầu hát đến đầu thu

- Sử dụng dải tần cao (có thể lên đến 66GHz)

- Tín hiệu mạnh, truyền đi xa

7.2 NLOS – Truyền sóng tầm nhìn hạn chế.