Wimax và ứng dụng nghiên cứu công nghệ wimax và ứng dụng cho khu vực hà nội

Yêu cầu đó là mạng 4G là thế hệ tiếp theo của mạng thông tin di động không dây với băng thông rộng, tốc độ cao, hội tụ với mạng khác và đáp ứng các dịch vụ đa phương tiện mà mạng trước đ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Kỹ thuật truyền thông

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :

PGS.TS Phạm Minh Hà

Hà Nội – Năm 2014

Danh mục thuật ngữ

Danh mục hình vẽ, bảng

LỜI MỞ ĐẦU

PHẦN I

1 TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG………1

1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN TRUYỀN THÔNG……… 1

1.2 MẠNG 4G VÀ CÁC TỔ CHỨC TIÊU CHUẨN……….5

1.2.1 ĐỊNH NGHĨA VỀ MẠNG 4G……….5

1.2.2 ITU VÀ IMT-ADVANCED……….6

1.2.2.1 TỔ CHỨC TIÊU CHUẨN QUỐC TẾ ITU………6

1.2.2.2 IMT-ADVANCED……… 6

1.3 CÁC ỨNG VIÊN CHO MẠNG THẾ HỆ THỨ TƯ……… 7

1.3.1 WIFI VÀ IEEE 802.11ac……… 8

1.3.1.1 WIFI VÀ CÁC CHUẨN ĐÃ THƯƠNG MẠI HÓA……… 8

1.3.1.2 IEEE 802.11ac ………8

1.3.2 WiMAX……….9

1.3.3 LTE và LTE-A……… 9

1.3.3.1 LTE……… 10

1.3.3.2 LTE-A……… 10

1.3.4 NHẬN XÉT CHUNG VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI……… 11

PHẦN II 2 WIMAX VÀ ỨNG DỤNG………13

2.1 LỊCH SỬ VÀ CÁC TIÊU CHUẨN WiMAX……….13

2.2 KIẾN TRÚC WiMAX ……….18

2.2.1 MÔ HÌNH THAM CHIẾU QUẢN LÝ ……… 20

2.2.2 GIAO DIỆN SS/MS và BS ……… 22

2.3 CÁC LỚP CON TRONG CHUẨN IEEE 802.16 ………24

2.3.2 LỚP CON PHẦN CHUNG ……….…….26

2.3.3 LỚP CON BẢO MẬT ……….…….27

2.3.4 LỚP VẬT LÝ ……….…… 29

2.3.5 CÁC ĐẶC TẢ BỔ SUNG ……… 30

2.3.5.1 IEEE 802.16.1 ……… …….………30

2.3.5.2 IEEE 802.16.1b ……… … 31

2.4 ĐẶC ĐIỂM TIÊN TIẾN TRONG CÔNG NGHỆ WiMAX ……….32

2.4.1 KỸ THUẬT TRUY NHẬP KHÔNG DÂY TIÊN TIẾN……… 32

2.4.1.1 KỸ THUẬT OFDM ……… 32

2.4.1.2 OFDMA ỨNG DỤNG TRONG WIMAX ……… …41

2.4.1.2.1 TÍN HIỆU VÀ THAM SỐ OFDMA……… 42

2.4.1.2.2 CẤU TRÚC KHUNG ………45

2.4.2 KỸ THUẬT THU PHÁT HIỆU SUẤT CAO ỨNG DỤNG TRONG WiMAX ……….48

2.4.2.1 KỸ THUẬT ĐA THU PHÁT MIMO……… 49

2.4.2.2 SỬ DỤNG ANTEN THÍCH NGHI AAS……….52

2.4.3 ĐÁP ỨNG CÁC YÊU CẦU BẢO MẬT……… 53

2.4.3.1 CHỨNG CHỈ X.509 ……….………53

2.4.3.2 MÃ HÓA DỮ LIỆU AES……… 55

2.4.4 HỖ TRỢ HỘI TỤ VỚI CÁC CHUẨN KHÁC……….……… 60

2.4.5 CUNG CẤP DỊCH VỤ ĐA MỨC VÀ TRIỂN KHAI LINH HOẠT……60

2.4.5.1 DỊCH VỤ ĐA MỨC ………60

2.4.5.2 QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG QoS ……….………60

2.4.5.3 TRIỂN KHAI LINH HOẠT ……….………63

2.4.5.3.1 CẤU HÌNH PMP ……….65

2.4.5.3.2 CẤU HÌNH MESH ……… 66

2.4.5.4 HỖ TRỢ TỪ CÁC NHÀ SẢN XUẤT LỚN ……… 67

2.4.6 TRIỂN KHAI VỚI CÁC KỸ THUẬT TIÊN TIẾN KHÁC……… 72

2.4.6.1 SDR ……… 72

PHẦN III

3 PHÂN TÍCH HIỆN TRẠNG VÀ GIẢI PHÁP CHO KHU VỰC HÀ NỘI …78

3.1 KHẢO SÁT KHU VỰC ……….78

3.1.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ VÀ DÂN CƯ………78

3.1.2 BĂNG TẦN CẤP PHÉP……….78

3.1.3 CÁC HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG TẠI ĐỊA BÀN……… 81

3.1.4 CÁC UE ĐANG HOẠT ĐỘNG……… 83

3.1.5 NHU CẦU VÀ XU HƯỚNG SỬ DỤNG……….… 83

3.1.5.1 CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ 3G HIỆN TẠI……….… 83

3.1.5.2 NHU CẦU VÀ XU HƯỚNG TRUY NHẬP BĂNG RỘNG….….… 84

3.2 XÂY DỰNG GIẢI PHÁP SỬ DỤNG WiMAX……….…….…86

PHẦN IV 4 ỨNG DỤNG WiMAX CHO KHU VỰC HÀ NỘI……… 89

4.1 TÍNH TOÁN LƯU LƯỢNG YÊU CẦU ……….…… ….89

4.2 MÔ HÌNH KÊNH TRUYỀN ……….………… … 93

4.3 QUỸ ĐƯỜNG TRUYỀN ……….……… 97

4.4 PHẠM VI BAO PHỦ ……….… ……….99

4.5 ĐỊNH CỠ MẠNG ……….…… …….100

4.6 QUY HOẠCH VÙNG PHỦ……….……… ….… 101

KẾT LUẬN ……… ……….…… 102

Directory: C:\Users\vuong_000\SkyDrive\defagproject

Template:

C:\Users\vuong_000\AppData\Roaming\Microsoft\Templates\Normal.dotm

Last Saved On: 3/30/2014 12:10:00 PM

Last Saved By: vuong truongyen

Total Editing Time: 2,320 Minutes

Last Printed On: 3/30/2014 12:10:00 PM

As of Last Complete Printing

Number of Pages: 3

Number of Words: 493 (approx.)

Number of Characters: 2,816 (approx.)

C:\Users\vuong_000\SkyDrive\defagproject\Giaytochuanbi\hoso

Template:

C:\Users\vuong_000\AppData\Roaming\Microsoft\Templates\Normal.dotm

Last Saved On: 3/31/2014 10:57:00 AM

Last Saved By: vuong truongyen

Total Editing Time: 5 Minutes

Last Printed On: 3/31/2014 10:57:00 AM

As of Last Complete Printing

Number of Pages: 1

Number of Words: 77 (approx.)

Number of Characters: 439 (approx.)

LỜI MỞ ĐẦU

Trong thế giới ngày nay, hoạt động trao đổi thông tin là một nhu cầu thiết yếu

và diễn ra hằng ngày trên mọi lĩnh vực của kinh tế và xã hội Hoạt động trao đổi thông tin ngày càng cần nhiều hơn tài nguyên từ hạ tầng viễn thông Những công nghệ truyền thông trước đó đã không còn đủ đáp ứng được cho hoạt động xử lý và tiêu thụ lượng thông tin cần trao đổi Các dịch vụ cần nhiều tài nguyên hơn và người sử dụng cần một hạ tầng tốt đáp ứng nhu cầu

Trong bối cảnh đó, công nghệ truyền thông cũng phát triển mạnh mẽ và xuất hiện nhiều nền tảng với những đặc điểm khác nhau nhưng cùng hướng vào một mục đích là phục vụ tốt nhất cho nhu cầu trao đổi thông tin

Hiện nay trên thế giới đang diễn ra hoạt động chuyển đổi nền tảng truyền thông, với những công nghệ mới có nhiều đặc điểm, ưu thế khác nhau Tiến trình chuyển đổi theo hướng tận dụng nền tảng cũ rất phổ biến, nhưng bên cạnh đó áp dụng một công nghệ hoàn toàn mới cũng mở ra nhiều thách thức và cơ hội Do đó việc nghiên cứu và thử nghiệm các công nghệ tiên tiến là hết sức cần thiết trước khi áp dụng phổ biến và đây là lý do em chọn đề tài “ WiMAX và Ứng Dụng: Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng cho khu vực Hà Nội”

Directory: C:\Users\vuong_000\SkyDrive\defagproject

Template:

C:\Users\vuong_000\AppData\Roaming\Microsoft\Templates\Normal.dotm

Last Saved On: 3/30/2014 2:01:00 PM

Last Saved By: vuong truongyen

Total Editing Time: 40 Minutes

Last Printed On: 3/30/2014 2:01:00 PM

As of Last Complete Printing

Number of Pages: 1

Number of Words: 178 (approx.)

Number of Characters: 1,015 (approx.)

PHẦN I TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG

1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN TRUYỀN THÔNG

Lịch sử truyền thông có từ rất xa xưa như chính lịch sử của loài người Truyền thông được định nghĩa như việc trao đổi thông tin từ nơi này đến nơi khác với khoảng cách về địa lý hay khoảng cách không gian Khi năng lượng của một thực thể thay đổi thì cùng với nó thông tin sinh ra và truyền thông tin được bắt đầu Xa xưa con người truyền thông tin bằng những vật liệu sẵn có, hiện diện xung quanh như người đưa tin hay dùng chim bồ câu, và ở khoảng cách xa hơn họ sử dụng các cách thức báo hiệu như đốt lửa trên núi và thiết lập các trạm trung gian trên toàn bộ tuyến truyền tin Những phương pháp đó đều có ý nghĩa truyền tải thông điệp và đạt được mục đích tối thiểu của truyền tin

Cùng với thời gian, sự phát triển của khoa học và kỹ thuật, những phát minh và khám phá trong khoa học lý thuyết và thực nghiệm mang tính sự kiện đã nâng mức

độ của việc truyền tin lên mức cao hơn, truyền thông đã từ từ tách mình ra khỏi hệ thống ban đầu từ nguồn tạo tin cho tới môi trường truyền dẫn và nơi nhận tin Truyền tin đã không còn liên tục và phục hồi toàn phần đối với hệ thống tự nhiên như trước

mà phục vụ ngày càng cụ thể cho các mục đích sử dụng và ngày càng tách biệt Cũng

từ đây một hệ thống tin tức được tách ra khỏi chu trình khép kín đã xuất hiện lần lượt theo sự phát triển của khoa học và kỹ thuật Ở điểm này truyền thông ngày càng có ý nghĩa với con người và càng ngày chỉ cho con người - phục vụ mục đích của con người

Truyền thông trong quá trình phát triển ngày càng tỏ ra quan trọng trong quá trình phát triển của xã hội nhân loại, ở đâu tính cộng đồng, tính trật tự, thứ bậc xuất hiện thì truyền thông theo đó mà quan trọng theo và trở thành không thể thiếu trong hoạt động của cộng đồng đó

Quá trình phát triển của nhân loại cũng đồng nghĩa với quá trình phát triển của tính toàn cầu hóa Nhu cầu trao đổi thông tin ngày một cấp thiết và một trong những dạng truyền thông quan trọng làm xóa nhòa ranh giới về địa lý và khoảng cách về không gian trong quá trình hội tụ trường thông tin đồng nhất đã nổi hẳn lên và định hướng

Những mốc lớn trong lịch sử truyền thông và những lĩnh vực phát triển quan trọng liên quan phải kể đến đó là:

- Năm 1820, George Ohm đưa ra phương trình toán học để giải thích các tín hiệu điện chạy qua một dây dẫn

- Năm 1830 Michall Faraday tìm ra định luật cảm ứng điện từ

- Năm 1844 đường dây điện tín đầu tiên được thiết lập giữa Baltimore và Washington DC

- Năm 1849, bản tin đầu tiên được in ra

- Năm 1850, đại số Boole của George Boole tạo ra nền móng cho logic học

- James Clerk Maxwell đã đưa ra học thuyết trường điện từ bằng các phương trình toán học Căn cứ vào các học thuyết này Henrich Hertz đã truyền nhận thành công sóng vô tuyến

- Tổng đài điện thoại đầu tiên được thiết lập vào năm 1876 (ngay sau khi Alexander Graham Bell phát minh ra điện thoại) Năm năm sau Bell bắt đầu dịch vụ gọi đường dài giữa New York và Chocago Cùng khoảng thời gian

đó, Guglieno Marconi của Italia đã lắp đặt một trạm phát sóng vô tuyến để phát các tín hiệu điện tín

- Năm 1900 nhà vật lý Einstein đưa ra rất nhiều tài liệu quan trọng về vật lý chất rắn, thống kê học, điện từ trường và cơ học lượng tử Vào khoảng thời gian này, phòng thí nghiệm Bell của Mỹ đã phát minh và sáng chế ra ống phóng điện cực cho các kính thiên văn xoay được Tiếp theo đó, Le De Forest trở thành nguươì khởi xướng trong lĩnh vực vi mạch điện tử thông qua phát minh của ông về một ống chân không ba cực Lúc này, hệ thống tổng đài tương tự tự động có khả năng hoạt động không cần bảng chuyển mạch

- Năm 1910, Erwin Schrodinger đã thiết lập nền tảng cho cơ học lượng tử thông qua phương trình sóng để giải thích cấu tạo nguyên tử và các đặc điểm của chúng Vào khảng thời gian này, phát thanh công cộng được bắt đầu phát sóng

- Năm 1920, Harold S Black của phòng thí nghiệm Bell đã phát minh ra một máy khuếch đại phản hồi âm bản mà ngày nay vẫn còn dùng trong lĩnh vực viễn thông và công ngệ máy điện đàm

- V.K.Zworykin đã phát minh ra đèn hình cho vô tuyến truyền hình và cáp đồng trục

- Cuối những năm 1940, phòng thí nghiệm Bell đã đặt ra nền móng cho cho các chất bán dẫn có độ tích hợp cao Howard Aiken của đại học Harward cộng tác với IBM đã thành công trong việc lắp đặt một máy điện toán đầu tiên có kích thước 50 feets và 8 feets Và sau đó, J.Presper Ecker với Jonh Mauchly của đại chọc Pennylvania đã phát triển máy điện toán lên một bậc gọi là máy điện toán ENIAC Von Neuman dựa vào đây để phát triển máy điện toán có lưu giữ chương trình

- Vào những năm 1960, các loại LSI (Large Scale Interated), các máy điện toán mini, cáp quang và máy phân chia thời gian được phát triển và thương mại hoá thành công

- Vào những năm 1970, truyền hình ảnh qua vệ tinh, các hệ thống tổng đài điện

Thế hệ 1G

Thế hệ đầu tiên của viễn thông không dây, sử dụng vào đầu thập niên 80 của thế

kỷ 20 Tín hiệu radio sử dụng là tín hiệu analog và nhà mạng đầu tiên đưa vào hoạt động là nhà mạng NTT ở Nhật trong năm 1979 1G sử dụng các antenna thu phát sóng gắn ngoài, kết nối theo tín hiệu analog tới các trạm thu phát sóng và nhận tín hiệu xử lý thoại thông qua các module gắn trong máy di động, do đó các thế hệ máy

di động đầu tiên trên thế giới có kích thước khá to và cồng kềnh

Thế hệ 3G

Đây là nền tảng phổ biến nhất hiện nay và đang hoạt động rất hiệu quả trên khắp thế giới Những đặc điểm của thế hệ này đã vượt xa thế hệ 2G trong việc phục vụ nhu cầu di động Những ứng dụng của công nghệ này bao gồm các dịch vụ thoại, truy cập internet di động và cố định, video call và mobile TV 3G cung cấp cả chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói

******

Các công nghệ truyền thông mà con người đã sử dụng trong thời gian qua đều rất quan trọng, nó cung cấp các dịch vụ cho việc truyền thông cũng như nền tảng cho các thế hệ truyền thông tiếp theo Những yêu cầu mà những công nghệ này đang giới hạn cũng là xuất phát điểm cho thế hệ truyền thông tiếp theo cần phải giải quyết và mở rộng những xu hướng chưa biết tới và đó chính là nhiệm vụ của thế hệ tiếp theo: 4G

1.2 MẠNG 4G VÀ CÁC TỔ CHỨC TIÊU CHUẨN

1.2.1 ĐỊNH NGHĨA VỀ MẠNG 4G

Định nghĩa về mạng 4G có rất nhiều cách nhìn nhận khác nhau nhưng nó đều bao hàm những yêu cầu từ nên tảng hiện tại Yêu cầu đó là mạng 4G là thế hệ tiếp theo của mạng thông tin di động không dây với băng thông rộng, tốc độ cao, hội tụ với mạng khác và đáp ứng các dịch vụ đa phương tiện mà mạng trước đó không thể đáp ứng được Với khả năng kết nối mọi lúc, mọi nơi, khả năng tương tác và di động toàn cầu, cung cấp profile cho từng khách hàng Chuyển giao liên tục giữa các nền tảng công nghệ Những yêu cầu trên đều là thể hiện sự mong muốn đối với mạng 4G của các công ty viễn thông lớn, các nhà nghiên cứu, và các tổ chức tiêu chuẩn và của người dùng

Về phía người dùng, mạng 4G đơn giản là tốt hơn mạng hiện tại, sự trải nghiệm mạng hiện tại đã bao hàm những bất cập mà họ gặp phải 4G là tốt hơn và nhiều điều mới mẻ hơn

Với những nhà cung cấp dịch vụ, mạng 4G sẽ giúp họ triển khai các dịch vụ mà nền tảng hiện tại không đáp ứng được, 4G sẽ cung cấp cho họ những công cụ, khả năng mới thể hiện như ra như những cơ hội thương mại

Đối với các tổ chức tiêu chuẩn, thế hệ mạng tiếp theo có những đặc điểm vượt qua 3G và những đặc điểm này được định lượng cụ thể, những đặc điểm này là điểm cân đối giữa các nhân tố trong mối quan hệ rằng buộc: giữa người dùng và nhà cung cấp, giữa kỹ thuật và khả năng, giữa trải nghiệm và chi phí, giữa hiện tại và chiến lược phát triển

Định nghĩa 4G hiện nay phân làm 02 nhóm chính đó là định nghĩa của các tổ chức tiêu chuẩn và định nghĩa của các nhà sản xuất, nhà cung cấp dịch vụ Những định nghĩa này đóng vai trò chủ đạo và làm căn cứ cho khái niệm 4G Sự khác nhau giữa định nghĩa của tổ chức tiêu chuẩn và định nghĩa của các nhà sản xuất, và dịch vụ chủ yếu nằm ở mối quan hệ giữa tốc độ và chất lượng dịch vụ Sự khác biệt này do vấn

đề kỹ thuật cũng như kinh tế đã hạn chế làm cho 4G của các nhà cung cấp dịch vụ và sản xuất không đáp ứng đủ các yêu cầu của các tổ chức tiêu chuẩn đưa ra Xét về mặt

đủ các điều kiện, 4G của các nhà sản xuất sẽ vượt xa yêu cầu của các tổ chức tiêu chuẩn Điển hình là vào tháng 5/2013, nhà sản xuất thiết bị điện tử hàng đầu thế giới SAMSUNG đã công bố chíp 5G(theo định nghĩa của họ) với tốc độ đỉnh là 10Gbps gấp 10 lần so với yêu cầu của tổ chức tiêu chuẩn ITU

1.2.1 ITU và IMT-ADVANCED

1.2.1.1 TỔ CHỨC TIÊU CHUẨN ITU

ITU là Tổ chức viễn thông quốc tế thuộc Liên hiệp quốc, được thành lập vào năm

1865 (lúc đầu có tên là Liên minh Điện báo quốc tế - International Telegraph Union) Các hoạt động của ITU bao trùm tất cả các vấn đề thuộc ngành công nghệ thông tin

và viễn thông Hoạt động điều phối các quốc gia trên toàn cầu trong việc chia sẻ và

sử dụng các tài nguyên viễn thông như tần số vô tuyến điện, quỹ đạo vệ tinh, hỗ trợ phát triển cơ sở hạ tầng viễn thông tại các nước đang phát triển và xây dựng các tiêu chuẩn chung trên thế giới ITU cũng đang tham gia nghiên cứu và tìm giải pháp cho các thách thức chung trên toàn cầu trong thời đại hiện nay như biến đổi khí hậu và bảo mật, an toàn thông tin

ITU có 3 lĩnh vực hoạt động chính gồm: ITU-T (Viễn thông - Telecom), ITU-R (Thông tin vô tuyến - Radio), ITU-D (Phát triển viễn thông - Telecommunications Development)

Tổ chức ITU có ý nghĩa quan trọng cho các bước phát triển đối với lĩnh vực truyền thông bằng các khuyến nghị gọi là ITU-Recommendation Vào năm 2000 ITU đề xuất IMT-2000 và đề ra những đặc điểm cần thiết về kỹ thuật cho truyền thông trong giai đoạn 3G và năm 2008 tổ chức tiêu chuẩn đề xuất yêu cầu IMT-Avanced làm căn

cứ cho việc phát triển truyền thông thế hệ thứ 4

1.2.1.2 IMT-ADVANCED

Năm 2008, tổ chức ITU đưa ra đề xuất IMT-Avanced(International Mobile Telecommunications-Advanced) nhằm phát triển truyền thông thế hệ tiếp theo với những yêu cầu cụ thể được mô tả trong tài liệu do nhóm ITU-R đề xuất

Các hệ thống IMT-Avanced sẽ hỗ trợ các ứng dụng di động từ thấp đến cao và một dải rộng tốc độ dữ liệu trong hợp đồng với người dùng và các yêu cầu dịch vụ trong

đa môi trường Các hệ thống này có thể cung cấp các ứng dụng đa phương tiện chất lượng cao trong các dịch vụ và nền tảng khác nhau

IMT-Avanced được xem xét từ nhiều phương diện, gồm những người sử dụng, hãng sản xuất, phát triển nội dung, và cung cấp mạng lưới

Yêu cầu cho truyền thông thế hệ thứ 4 bao gồm các điểm chính :

* Các chức năng theo tiêu chuẩn chung trên thế giới cùng với duy trì khả năng mềm dẻo với nhiều dịch vụ và ứng dụng và hiệu quả

* Các dịch vụ tương thích trong IMT và với các mạng cố định

* Khả năng liên kết mạng với các hệ thống truy nhập radio khác

* Dịch vụ di động chất lượng cao

* Thiết bị người dùng có thể sử dụng trên toàn thế giới

* Thiết bị, dịch vụ, ứng dụng thân thiện với người dùng

* Có khả năng chuyển vùng trên toàn thế giới

* Mở rộng tốc độ đỉnh dữ liệu để hỗ trợ các dịch vụ và ứng dụng tiên tiến(100Mbps cho tốc độ cao và 1Gbps cho di chuyển tốc độ thấp mà đã được thiết lập như mục tiêu nghiên cứu)

1.3 CÁC ỨNG VIÊN CHO MẠNG THẾ HỆ THỨ TƯ

Hiện nay trên thế giới có rất nhiều các công nghệ truyền thông đang hoạt động cũng như đang nghiên cứu và triển khai thử nghiệm Các công nghệ này đều phát triển với tốc độ nhanh và phần nhiều đáp ứng được các yêu cầu từ các tổ chức tiêu chuẩn truyền thông Một trong số đó sở hữu những kỹ thuật tiên tiến và cộng đồng phát triển mạnh, chất lượng cao Những công nghệ này hiện đang cạnh tranh rất gay gắt và so sánh từng đặc điểm, khía cạnh cũng như về mặt kinh tế hay lịch sử văn hóa Mỗi một điểm ưu thế của một công nghệ nào đó đều được nhấn mạnh và nâng tầm quan trọng Từ đó có thể thấy mỗi công nghệ có ưu nhược điểm riêng nhưng trong

đó có những công nghệ bao hàm những đặc điểm nổi bật đủ sức đáp ứng được không

1.3.1 Wi-Fi VÀ IEEE 802.11ac

1.3.1.1 Wi-Fi VÀ CÁC CHUẨN ĐÃ THƯƠNG MẠI HÓA

1.3.1.1.1 Wi-Fi

Wi-Fi được Viện Điện và Điện tử chuẩn hóa trong tiêu chuẩn IEEE 802.11 Các chữ cái được thêm vào để phân biệt các phiên bản phát triển và phiên bản chuyên biệt Wifi bắt nguồn từ năm 1985 từ tổ chức FCC cho đến năm 1999 tổ chức Wi-Fi-Alliance hình thành và giữ quyền trao đổi các sản phẩm liên quan đến Wi-Fi Với thời gian phát triển và triển khai lâu dài, Wi-Fi là công nghệ kết nối không dây phổ biến nhất trên thế giới, có thể tìm thấy Wi-Fi ở mọi thiết bị hỗ trợ cá nhân cũng như thành phần mạng của các tổ chức doanh nghiệp và nhà dân dụng

1.3.1.1.2 IEEE 802.11 a/b/g/n

Quá trình phát triển Wi-Fi qua các phiên bản được xếp theo bảng chữ cái và chỉ một trong các phiên bản đó hội đủ điều kiện để phổ biến và xuất hiện trên các thiết bị đầu cuối Hiện nay các thiết bị đang sử dụng phổ biến Wi-Fi chuẩn n, một số thiết bị

cũ vẫn đang sử dụng chuẩn g và vẫn đảm bảo hoạt động bình thường do tính thiết kế tương thích ngược Phạm vi hoạt động và chất lượng phục vụ của Wi-Fi được tổ chức IEEE xếp vào nhóm WLAN, tầm hoạt động trong khoảng vài trăm mét và lên đến vài chục km với các thiết bị chuyên dụng

1.3.1.2 IEEE 802.11ac

Chuẩn ac hoạt động trên băng 5GHz cho tốc độ lý thuyết lên đến 1.3Gbps, gấp hơn hai lần so với chuẩn 802.11n khi sử dụng mô hình antenna 3x3 hoạt động ở cùng tần số Có khả năng tương thích ngược với Wifi b/g/n ở băng 2.4GHz và a/n ở băng 5GHz Trong chuẩn này đã bổ sung thêm nhiều công nghệ giúp chuẩn ac có những nâng cấp vượt bậc so với các chuẩn cũ

+ Độ rộng băng từ 40MHz có thể lên đến 80MHz hay 160MHz

+ Sử dụng điều chế 256-QAM

+ Nâng số luồng phân tập lên 8 luồng

+ Bổ sung chế độ MU-MIMO

Cùng nhiều công nghệ và các dịch vụ bổ sung Đây cũng là tiêu chuẩn đầy tiềm năng cho mạng 4G Trong tiêu chuẩn này các kỹ thuật thu phát cũng như băng thông

và các kế hoạch bao phủ vùng dịch vụ sẽ đảm bảo được nhiều yếu tố cần thiết của mạng 4G Hơn nữa với ưu điểm mạnh nằm ở sự tích hợp lâu dài trong các UE, hỗ trợ chuyển các chuẩn giao diện phổ biến sang giao diện không dây của Wi-Fi, hỗ trợ truy hồi chuẩn theo lý thuyết là không giới hạn trên các thiết bị thể hiện chuẩn và đây là đặc điểm mà các ứng viên khác trong hiện tại và tương lai lâu dài không thể có Các

kế hoạch phủ Wi-Fi trọn vẹn cho các khu vực du lịch, sân bay, hay toàn bộ thành phố

đã rất phổ biến trên thế giới Những ưu điểm đó đã tạo ra động lực lớn cho sự phát triển nhằm đáp ứng nhu cầu thị trường

1.3.2 WiMAX

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) là tiêu chuẩn IEEE 802.16 cho việc kết nối băng rộng không dây WiMAX dựa trên tiêu chuẩn IEEE 802.16 và được IEEE xếp vào nhóm WirelessMAN Tên WiMAX do WiMAX Forum tạo ra bắt đầu từ tháng 6/2001 Miêu tả WiMAX là “tiêu chuẩn dựa trên kỹ thuật cho phép truyền dữ liệu không dây băng thông rộng giống như với cáp và DSL” Tổ chức ITU vào ngày 19/10/2007 bổ sung giao diện vô tuyến OFDMA TDD WMAN (WiMAX di động) vào họ giao diện vô tuyến IMT-2000 WiMAX di động được phát triển dựa trên chuẩn 802.16e của IEEE và sản phẩm phải phù hợp với các mô tả của Wimaxforum Và tháng 8/2012 ITU chính thức thông qua WiMAX hợp chuẩn IMT-Advanced với Release 2

1.3.3 CÔNG NGHỆ LTE và LTE-A

Công nghệ LTE do tổ chức 3GPP phát triển Đây là tổ chức phát triển quan trọng trong viễn thông, họ đã phát triển và bảo trì từ các nền tảng GSM, UMTS cho đến LTE và LTE-A Công nghệ LTE được xây dựng với mục đích bao hàm các nền tảng

cũ và phát triển các đặc tính mới Sự không tương thích ở một vài đặc điểm với nền tảng cũ như thoại trong nền tảng GSM đều đã có những giải pháp thích hợp Là một bước tiếp theo trong chuỗi phát triển từ GSM-UMTS-HSPA-LTE và từ CDMA-LTE LTE cũng có thể gọi là E-UTRA hay E-UTRAN

Mục tiêu xây dựng chuẩn bao gồm:

* Tăng tốc ở hai đường lên và đường xuống downlink và uplink

* Băng thông tỷ lệ

* Tăng hiệu quả sử dụng phổ

* Toàn bộ triển khai trên nền IP

* Giao diện cơ sở hỗ trợ đa dạng các mục đích sử dụng

* Phạm vi phủ sóng tùy thuộc vào các định dạng cell có thể lên đến 100km, phục vụ đến 200 máy truy nhập dữ liệu, hỗ trợ các băng tần khác nhau tùy thuộc vào điều kiện từ 1,4MHz cho đến 20MHz

* Hỗ trợ mạng CDMA cũng như DVB-H và Mobile-TV

* Hỗ trợ đa dịch vụ và các dịch vụ đa phương tiện

1.3.3.2 CÔNG NGHỆ LTE-A

LTE-A là bước phát triển tiếp theo từ LTE với yêu cầu nâng tốc độ cũng như hạ giá thành xuống và đáp ứng đầy đủ các yêu cầu tiêu chuẩn quốc tế về thế hệ mạng tiếp theo Bao gồm:

*Tăng tốc đường xuống 3Gbps và đường lên 1.5Gbps

*Nâng cao hiệu quả sử dụng phổ từ 16bps/Hz trong Rel.8 lên 30bps/Hz trong Rel.10

*Tăng số lượng các thuê bao đồng thời sử dụng

*Tăng hiệu quả sử dụng ở biên cell ít nhất là 2.4bps/Hz

*Bổ sung thêm nhiều công nghệ mới kết tập sóng mang, mở rộng

hỗ trợ đa anten và chuyển tiếp node

*Hỗ trợ độ rộng băng tần lên 100MHz

*Sự hỗ trợ của các nhà mạng lớn cũng như các nhà sản xuất bán dẫn trên thế giới

*Thiết bị di động đã đưa vào thương mại

Đây cũng là một trong các công nghệ truy nhập không dây băng rộng đầy tiềm năng và là một phần lớn của mạng thế hệ mới Một đối thủ cạnh tranh với công nghệ WiMAX

1.3.4 NHẬN XÉT CHUNG VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

Hiện nay khoa học và kỹ thuật đang phát triển nhanh, đánh dấu của kỷ nguyên kinh tế số, kỷ nguyên của “INTERNET OF THINGS” Mọi thứ đều có thể kết nối mạng và đều có nhu cầu kết nối mạng, cùng với xu hướng phát triển của nhà thông minh, thiết bị giao thông, các dịch vụ công cộng tự động, và y học đang có những bước phát triển vượt bậc Yêu cầu truyền thông xuất hiện tự nhiên giữa tất cả các thể hiện của khoa học công nghệ đang hoạt động trong xã hội Từ mobile phone để định

vị và liên kết cá nhân đến bóng đèn điện trong nhà đều cần đến Internet mà truyền thông là cốt lõi Khi các đường truyền trở thành đường truyền dữ liệu, các bộ phận

cơ thể có thể cấy ghép nhân tạo, xu hướng công nghệ đang chuyển dần các thiết bị cầm tay sang thiết bị đeo được thì trong tương lai gần có thể thấy một cá nhân trong

xã hội phải được liên kết với môi trường thông tin chung, và đều được số hóa bao gồm những vật cơ bản như là vật ngang giá đã chuyển sang các chuỗi số như đồng tiền Bitcoin hiện nay Hạ tầng viễn thông có ảnh hưởng mạnh mẽ tới sự hoạt động cũng như hiệu quả của các lĩnh vực ngành nghề khác Hạ tầng truyền thông đang sử dụng hiện nay tại Việt Nam được xếp vào mức trung bình trên thế giới, chậm 10 năm

sử dụng rộng rãi; Hàn Quốc và Nhật Bản là hai quốc gia có chính sách phát triển về truyền thông, họ đã áp dụng đại trà các công nghệ tiền 4G từ năm 2009 và Việt Nam hiện đang sử dụng công nghệ 3G( có nghĩa cục bộ do nhà cung cấp công bố) và trong khi đó tại các nước tiên tiến đã và đang nghiên cứu thế hệ thứ năm Về phía người sử dụng, các thiết bị sử dụng đa phần được sản xuất bởi các nhà sản xuất thiết bị đầu cuối trên thế giới như Nokia, Blackberry, Apple, và các thiết bị này được sản xuất theo tiêu chuẩn thế giới Với một thiết bị di động như smartphone hiện nay nó chứa đựng rất nhiều các tiêu chuẩn kỹ thuật cũng như tiêu chuẩn về môi trường, năng lượng, dân dụng, chính sách mà chúng ta không sản xuất được Vấn đề này tạo ra

sự không đồng bộ, dẫn đến khả năng của thiết bị vượt quá khả năng đáp ứng của các nhà cung cấp truyền thông, và xung đột với quy ước quảng cáo Song song với đó là

sự hội tụ của các tiêu chuẩn trong tổ chức IEEE đang diễn ra Sự phát triển của tiêu chuẩn 802.11 và của các tiêu chuẩn 802.20 và 802.22 đang hướng về những đặc điểm

mà chuẩn 802.16 đang có Hiện nay kỹ thuật HAPs(High Altitude Platform) hoặc nhà khung kính cỡ lớn đang sử dụng rất hiệu quả và khi kỹ thuật này kết hợp với các chuẩn trong tiến trình triển khai mạng sẽ làm phân nhóm theo phạm vi của IEEE không thực sự ý nghĩa Tiêu chuẩn 802.16 đang phát triển và sẽ là tiêu chuẩn trung tâm trong hiện tại và tương lai Tiêu chuẩn WiMAX đã được kiểm tra trong thời gian dài từ năm 2004 với sự hậu thuẫn của nhà sản xuất bán dẫn Intel cũng như các nhà mạng lớn trên thế giới như AT&T, Verizon, Sự linh hoạt khi triển khai và lắp đặt cũng như phạm vi ứng dụng của WiMAX là rất rộng đáp ứng hầu hết các yêu cầu từ các tổ chức tiêu chuẩn cho đến người dùng cuối Tính độc lập của WiMAX so với nền tảng truyền thông hiện tại do phát triển từ điểm thay thế cho đường DSL trong môi trường truyền dẫn không dây, cũng như bổ sung, thay đổi mục tiêu thiết kế trong suốt quá trình phát triển là một trở ngại lớn đối với các nhà cung cấp truyền thông khi

họ đặt ra vấn đề phát triển hạ tầng Nhưng cũng đồng thời sẽ mở ra một cơ hội lớn cho nền tảng hiện tại tiếp tục phát triển theo xu hướng chung và tạo ra môi trường cạnh tranh với thách thức và cơ hội Đồng thời WiMAX đã có những cải tiến để phù hợp với công nghệ LTE theo công bố của Wimaxforum sẽ tạo tiền đề cho sự thay thế

và bổ trợ cho sự thiếu sót của nền tảng hiện tại đang phục vụ Trước những yêu cầu thực tế nêu trên, vì vậy cần nghiên cứu công nghệ WiMAX

PHẦN 2 WiMAX VÀ ỨNG DỤNG

2.1 LỊCH SỬ VÀ CÁC TIÊU CHUẨN WiMAX

Năm 1998, IEEE hình thành nhóm 802.16, để phát triển một tiêu chuẩn cho mạng không dây đô thị (Wireless Metropolitan Area Network-WirelessMAN) Ban đầu nhóm tập trung phát triển giải pháp trong băng 10GHz÷66GHz với ứng dụng cơ bản

để cung cấp các kết nối tốc độ cao tới các doanh nghiệp mà không cần cáp quang Những hệ thống đó tương tự như hệ thống LMDS làm việc với cấu hình PMP trong điều kiện LOS

Chuẩn đầu tiên đưa ra và được chấp thuận vào tháng 12/2001 Chuẩn này được gọi

là WirelessMAN-SC với lớp vật lý sử dụng kỹ thuật điều chế đơn sóng mang và kỹ thuật ghép kênh TDM ở lớp truy nhập môi trường, hỗ trợ đồng thời hai chế độ song công FDD và TDD

Tháng 6/2001 Wimaxforum được hình thành dựa trên họ chuẩn 802.16 với nhiệm

vụ giải quyết tính tương tác và chứng nhận, tương tự như wifi alliance đã làm WiMAX là tên viết tắt của Worldwide Interoperability for Microwave Access hay WiMAX là một thể hiện của chuẩn IEEE 802.16 Tên WiMAX do diễn đàn wimaxforum đặt ra với mục tiêu tạo ra kỹ thuật truyền dẫn không dây hiệu quả như đường cable và DSL

Năm 2003, IEEE 802.16a được công bố với sự mở rộng và điều chỉnh để làm việc trong dải tần 2÷11GHz và triển khai trong điều kiện NLOS Bổ sung thêm lược đồ OFDM hỗ trợ môi trường đa đường và kỹ thuật truy nhập

Năm 2004, sau khi xem xét lại, IEEE công bố IEEE 802.16-2004 thay thế cho 802.16 802.16a và 802.16c Lúc này tổ chức ETSI(viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu-European Telecommunication Standards Institute) chấp thuận 802.16 là cơ sở của HIPERMAN(high-performance metropolitan area network)

Vào năm 2003 nhóm 802.16 bắt đầu mở rộng đặc tả cho phép ứng dụng di động trên các thiết bị giao thông(xe,tàu ) và hoàn thành vào tháng 12/2005 và công bố

Wimaxforum bắt đầu kiểm tra và công bố những sản phẩm đạt chứng nhận WiMAX cố định đầu tiên vào năm 2006 và các sản phẩm WiMAX di động vào năm

2007

Trong năm 2006 nhà mạng Korea Telecom triển khai phiên bản WiMAX di động

ở băng 2,3GHz với tên gọi Wibro Hệ thống hoạt động dựa trên chuẩn 802.16 nhưng không tương thích với 802.16e-2005

Trong năm 2008 đã có trên 260 nhà cung cấp dịch cố định, di động và trong 110 quốc gia áp dụng WiMAX

Khoá họp Hội đồng thông tin vô tuyến 2007 (RA-07) của ITU, được tổ chức tại Thụy Sĩ từ ngày 15÷19/10/2007, đã thông qua việc bổ sung giao diện vô tuyến OFDMA TDD WMAN (WiMAX di động) vào họ giao diện vô tuyến IMT-2000

Năm 2011, tổ chức IEEE công bố phiên bản 802.16m nhằm đáp ứng các yêu cầu của ITU đưa ra

Năm 2012, ITU chính thức thông qua WiMAX Release 2 phù hợp với yêu cầu IMT-Advanced

Trong công bố ngày 26/11/2013 wimaxforum đưa ra lộ trình hội tụ với kỹ thuật TDD-LTE cùng với mạng PHS, tình hình tiến triển của các nhà mạng chuyển đổi nền tảng trên thế giới

WiMAX được định hình thông qua ba giai đoạn cụ thể, giai đoạn đầu tiên xuất phát từ yêu cầu thiết kế, bao gồm những yêu cầu về thị trường và các yếu tố nền tảng

kỹ thuật hiện hành Đặc biệt có sự yêu cầu của các tổ chức tiêu chuẩn, vấn đề này là yếu tố quan trọng làm nên mục đích của chuẩn Sau khi có mục tiêu thiết kế cụ thể,

tổ chức tiêu chuẩn IEEE sẽ thiết kế chuẩn này gồm 2 lớp dưới cùng mô hình tham chiếu OSI Sau khi IEEE công bố chuẩn, diễn đàn WiMAX phát triển cụ thể hơn với chuẩn này bao gồm các đặc tả, yêu cầu chi tiết cho các lớp, giao diện và tham số của

mô hình Và cuối cùng cấp chứng nhận đạt tiêu chuẩn cho các sản phẩm cho các nhà sản xuất thiết bị Tại phía hậu cảnh, những nhà thiết kế nên chuẩn IEEE cũng có thể

là các kỹ sư tại các công ty thương mại, là thành viên của wimaxforum và tham gia vào ITU-T, ở bộ phận ITU-R, làm project IMT-x

* Trạng thái các chuẩn IEEE 802.16

Các dự án trong giai đoạn tiền bản thảo

Project P802.16q: Bổ sung Multi-Tier (tới IEEE Std 802.16)

Project P802.16r: Small Cell Backhaul với Ethernet (tới IEEE Std 802.16)

Project P802.16.3: Mobile Broadband Network Performance Measurements (là một chuẩn độc lập)

Các chuẩn trong trạng thái tích cực

- IEEE 802.16-2012: Xem lại IEEE Std 802.16, bao gồm IEEE Std 802.16h, IEEE Std 802.16j, và IEEE Std 802.16m (nhưng loại trừ giao diện radio WirelessMAN-Advanced và đã chuyển tới IEEE Std 802.16.1) Được phê chuẩn bởi IEEE-SA Standards Board vào 08/06/2012; công bố vào 17/08/2012

+ IEEE Std 802.16p (Bổ sung đầu tiên của IEEE Std 2012): Mở rộng hỗ trợ các ứng dụng M2M Được phê duyệt bởi IEEE-SA Standards Board, 30/09/2012; công bố 08/10/2012

+ IEEE Std 802.16n (Bổ sung thứ hai của IEEE Std 2012): Higher Reliability Networks Được phê chuẩn bởi IEEE-SA Standards Board, 06/03/2013; công bố 19/06/2013

802.16 IEEE 802.16.1802.16 2012: WirelessMAN802.16 Advanced Air Interface for Broadband Wireless Access Systems Được phê chuẩn bởi IEEE-

SA Standards Board, 08/06/2012; công bố 07/09/2012

+ IEEE Std 802.16.1b (Bổ sung đầu tiên của IEEE Std 802.16.1-2012): Mở rộng hỗ trợ các ứng dụng M2M Được phê chuẩn bởi IEEE-SA Standards Board, 30/09/2012; công

bố 10/10/2012

+ IEEE Std 802.16.1a (Bổ sung thứ hai của IEEE Std 802.16.1-2012): Higher Reliability Networks Được phê chuẩn bởi IEEE-SA Standards Board, 06/03/2013; công bố 25/06/2013

- IEEE Std 802.16.2-2004 (phê chuẩn lại trong 05 năm, 25/03/2010)

- IEEE Std 802.16/Conformance04-2006

- IEEE Std 802.16k-2007

Các tiêu chuẩn chuyển đổi

- IEEE Std 802.16-2009, bổ sung bởi

Các chuẩn thu hồi sau vòng đời 05 năm

- IEEE Std 802.16/Conformance01-2003 (thu hồi 26/01/2009)

- IEEE Std 802.16/Conformance02-2003 (thu hồi 26/01/2009)

- IEEE Std 802.16/Conformance03-2004 (thu hồi 09/01/2010)

Các dự án kết thúc chu kỳ

- IEEE Draft P802.16d

- IEEE Draft P802.16-2004/Cor2

- IEEE Draft P802.16i

* Các tiêu chuẩn đã thương mại hóa

Trong số các chuẩn do IEEE ban hành có 02 chuẩn đã thương mại hóa và xuất hiện đại trà, được wimaxforum chứng nhận và công bố là chuẩn 802.16d và 802.16e Danh sách các thiết bị đạt tiêu chuẩn do wimaxforum chứng nhận bao gồm nhiều nhà cung cấp thiết bị lớn như Lenovo, intel,…

Phía các nhà sản xuất thiết bị, hiện nay họ đã sản xuất các thiết bị tham chiếu chuẩn 802.16m Những thiết bị này trải toàn bộ hạ tầng mạng WiMAX, từ UE, BS,

2.2 KIẾN TRÚC WIMAX

Kiến trúc chuẩn 802.16 tham chiếu theo mô hình OSI thuộc hai lớp dưới cùng là lớp vật lý và lớp điều khiển truy nhập môi trường Trong chuẩn 802.16 mô hình tham chiếu phân ra làm 2 mặt phẳng tham chiếu gồm: Mặt phẳng quản lý và điều khiển, mặt phẳng dữ liệu Trong tham chiếu mặt phẳng dữ liệu đó lớp MAC phân làm 03 lớp nhỏ hơn gồm:

* Lớp con bảo mật

* Lớp con phần chung MAC: MAC CPS

* Lớp con hội tụ dịch vụ đặc trưng: CS

Tham chiếu mặt phẳng quản lý, mô hình phân làm các lớp

* Quản lý thông tin cơ sở MIB

* Quản lý CX Coexistence Protocol

Distributed Radio Resource Management Distributed Coexistence Information Database

Hình 2 Thực thể IEEE 802.16[6]

Toàn bộ mô hình tham chiếu cấu thành một thực thể trừu tượng: NCMS

Lớp CS cung cấp ánh xạ dữ liệu từ ngoài và nhận thông qua CS_SAP(services access point), các đơn vị dữ liệu dịch vụ SDU đi vào trong lớp MAC CPS qua MAC_SAP Quá trình này bao gồm phân loại và kết hợp chính xác các SDU ngoài mạng đến bộ định danh luồng dịch vụ và bộ định danh liên kết Nó cũng bao gồm các chức năng như loại bỏ tiêu đề tải Sự đặc tả đa CS được cung cấp cho giao diện với nhiều giao thức khác nhau Định dạng bên trong của tải là duy nhất, và MAC CPS không yêu cầu hiểu định dạng này hay phân tích bất kỳ thông tin nào từ tải CS

MAC CPS cung cấp chức năng cốt lõi của lớp MAC như truy nhập hệ thống, cấp phát băng thông, thiết lập liên kết, và duy trì liên kết Nó nhận dữ liệu từ các CS khác nhau thông qua MAC_SAP, và được phân loại các liên kết cụ thể tới MAC Cũng tại lớp này QoS được sử dụng để lập lịch truyền dữ liệu trên lớp PHY

MAC cũng chứa một lớp con bảo mật riêng cung cấp xác thực, trao đổi khóa bảo mật, và mã hóa Dữ liệu, điều khiển PHY, và các thống kê được truyền giữa MAC CPS và PHY thông qua PHY_SAP Định nghĩa PHY bao gồm nhiều đặc tả, mỗi đặc

tả thích hợp với một dải tần và ứng dụng cụ thể

Mặt phẳng quản lý/điều khiển bao gồm “CX Management part” của WirelessMAN-CX được cấu thành từ “Distributed Coexistence Information Database”, “Distributed Radio Resource Management” và “Coexistence Protocol-CXP” Tất cả những phần đó được hỗ trợ trong cùng cấp độ MAC

Các thiết bị IEEE 802.16 có thể bao gồm SS hay MS hoặc BS và có thể là một phần của mạng lớn hơn và do đó sẽ yêu cầu giao tiếp với các thực thể cho mục đích quản lý và điều khiển

Một thực thể trừu tượng: Network Control and Management System-NCMS được đưa ra như là một “hộp đen” chứa những thực thể đó NCMS cho phép các lớp cụ thể PHY/MAC trong IEEE 802.16 độc lập với kiến trúc mạng, mạng truyền tải, và giao thức sử dụng ở backend và do đó cho phép nâng cao tính mềm dẻo

NCMS logic tồn tại ở mặt BS và mặt SS/MS của giao diện radio, được giới hạn tương ứng NCMS(BS) và NCMS(SS/MS) Bất kỳ một sự phối hợp cần thiết nào trong

BS đều bị quản lý thông qua NCMS(BS)

NCMS chứa Control SAP(C-SAP) và Management SAP(M-SAP) thể hiện phẳng điều khiển và phẳng quản lý chức năng tới lớp cao hơn NCMS sử dụng C_SAP và M_SAP để giao tiếp với toàn bộ IEEE802.16

Trong trình tự để cung cấp sự hoạt động cho MAC chính xác, NCMS sẽ hiện diện bên trong mỗi SS/MS NCMS là một lớp thực thể độc lập mà có thể được xem như một thực thể quản lý hoặc thực thể điều khiển

Các thực thể quản lý hệ thống nói chung có thể hoạt động nhiệm vụ thông qua NCMS và các giao thức quản lý tiêu chuẩn có thể được thi hành trong NCMS

2.2.1 MÔ HÌNH THAM CHIẾU QUẢN LÝ

Bao gồm một hệ thống quản lý mạng(NMS), các node được quản lý, và hệ thống điều khiển mạng Các node được quản lý như BS,MS,SS thu thập và lưu trữ các đối tượng được quản lý trong định dạng của WirelessMAN Interface MIB và Device MIB

mà được tạo sẵn tới các NMS qua các giao thức quản lý, hoặc sử dụng Simple Network Management Protocol (SNMP) Network Control System chứa luồng dịch

vụ và thông tin được kết hợp mà phải được cư trú ở BS khi một SS hoặc MS vào trong mạng BS

Thông tin quản lý giữa SS/MS và BS sẽ được mang trên liên kết quản lý thứ 2 cho các SS/MS quản lý Nếu liên kết quản lý thứ 2 không tồn tại, các thông điệp SNMP hoặc các giao thức quản lý thông điệp khác, có thể đi qua các giao diện khác vào trong mào đầu của khách hàng hoặc trên một liên kết truyền tải trên giao diện không dây

Nhiều SS hoặc MS có thể được gắn tới một BS SS hay MS truyền thông tới BS trên giao diện U sử dụng một liên kết quản lý sơ cấp, liên kết cơ bản, hoặc một liên kết thứ cấp

+ Quản lý tài nguyên vô tuyến –RRM + Tương tác với các ASN khác

+ Chuyển tiếp giữa CSN và MS + Base station cung cấp giao diện thực sự giữa mobile người sử dụng và mạng WiMAX

* ASN gateway: Chức năng liên kết và quản lý di động và bao phủ hoạt động giữa các mạng cung cấp dịch vụ thông qua xử lý điều khiển thuê bao và gánh lưu lượng

dữ liệu Nó cũng phục vụ như một hệ xác thực EAP cho các định danh thuê bao và hoạt động như một Remote Authentication Dial in User Service- RADIUS khách với máy chủ AAA

Internet

R1

R3 R2

ASN-GW

BS

* CSN- Core Services Network: truyền tải, xác thực và chuyển thành phần của mạng Nó trình diễn lõi mạng trong WiMAX Nó gồm home agent(HA) và hệ thống AAA và cũng chứa các máy chủ IP, gateway tới các mạng khác như PSTN, 3G, ,,WiMAX có năm giao diện mở gồm R1,R2,R3,R4,R5 Giao diện R1 liên kết nội giữa thuê bao và trạm cơ sở trong ASN và giao diện không dây được định nghĩa trên lớp vật lý và lớp con MAC R2 là giao diện logic giữa MS và CSN Nó liên kết với ủy quyền, quản lý cấu hình host IP, quản lý dịch vụ và di động R3 giao diện giữa ASN và CSN và hỗ trợ AAA, chính sách ép buộc và khả năng quản

lý di động R4 giao diện giữa hai ASN và liên quan đến tọa độ di động của MS giữa các ASN khác nhau R5 giữa hai CSN và liên quan đến hoạt động liên CSN Thông qua giao diện này tích cực cũng như chuyển vùng là đưa ra

* NAP – Network Access Provider: gồm các ASN và BS tạo thành thành phần truy nhập mạng với các MS NAP là thực thể doanh nghiệp cung cấp truy nhập mạng WiMAX tới các NSP, bao hàm các dịch vụ thương mại cung cấp truy nhập các dịch vụ mạng lõi của mạng WiMAX-CSN Các dịch vụ ứng dụng nằm trong các nhà cung cấp dịch vụ-ASP

* NSP – Network Service Provider: gồm các CSN và internet cung cấp đường liên kết đến mạng toàn cầu

* Control SAP (C-SAP)

- Chuyển giao

- Quản lý tính di động chế độ treo

- Thuê bao và quản lý phiên

- Quản lý tài nguyên radio

- Báo hiệu phục vụ AAA

- Các dịch vụ chức năng chuyển giao độc lập môi trường

- Khả năng báo cáo sự dò tìm cục bộ

IEEE 802.16 định nghĩa các đối tượng quản lý được mô tả trong IETF RFC 2578

Hỗ trợ giao thức quản lý, bao gồm SNMP

Chuyển tiếp đa bước nhảy(MR) là một tùy chọn khi triển khai và có thể được sử dụng để cung cấp thêm vùng phủ hoặc có ích khi hoạt động trong mạng truy nhập Trong các mạng MR, BS có thể được thay thế bởi BS-MR và một hoặc nhiều hơn một trạm chuyển tiếp RS

Truyền vận và báo hiệu giữa SS và MR-BS được chuyển tiếp bằng RS do đó mở rộng vùng phủ và hoạt động của hệ thống trong các vùng nơi mà các RS đã được triển khai Mỗi RS nằm dưới sự giám sát của một MR-BS Trong một hoặc hơn 2 hệ thống nhảy, truyền vận và báo hiệu giữa một RS truy nhập và MR-BS có thể cũng được chuyển tiếp thông qua các RS ngay lập tức RS có thể cố định ở vị trí(i.e được gắn tới các tòa nhà) hoặc di động trong trường hợp của RS truy nhập SS cũng có thể truyền thông trực tiếp với MR-BS

Các đặc điểm của MR được mô tả xuyên suốt chuẩn này và một hệ thống chuyển tiếp đa bước nhảy được cấu hình trong vài chế độ

Hai chế độ khác nhau(lập lịch tập trung và lập lịch phân tán) được cụ thể cho điều khiển sự cấp phát băng thông cho SS hoặc RS Trong chế độ lập lịch tập trung, việc cấp phát băng thông cho một trạm phụ thuộc của RS là được quyết định ở MR-BS Ngược lại trong chế độ lập lịch phân tán, sự cấp phát băng thông của một trạm phụ thuộc của RS là được quyết định bởi RS mà có sự hợp tác với MR-BS

RS được định nghĩa thành hai loại: trong suốt và không trong suốt Một RS không trong suốt có thể hoạt động trong cả hai chế độ lập lịch tập trung và phân tán còn RS trong suốt chỉ hoạt động trong chế độ lập lịch tập trung

* RS trong suốt truyền thông với trạm tổng và trạm phụ thuộc đang sử dụng cùng tần số sóng mang

* RS không trong suốt có thể truyền thông với trạm tổng và trạm phụ thuộc đang sử dụng có thể cùng hoặc khác tần số sóng mang

Lớp MAC mở rộng báo hiệu để hỗ trợ chức năng cũng như truy nhập mạng( RS,

SS thông qua RS), yêu cầu băng thông, chuyển tiếp các PDU, quản lý liên kết, và chuyển giao

Hai chế độ bảo mật khác nhau được định nghĩa Chế độ đầu, được tham chiếu như chế độ bảo mật tập trung, trên cơ sở của quản lý khóa giữa một MR-BS và một SS Chế độ bảo mật thứ hai, được tham chiếu như chế độ bảo mật phân tán, sự xác thực chặt chẽ và quản lý khóa giữa một MR-BS và một RS truy nhập không trong suốt và giữa một RS truy nhập và một SS

Một RS có thể được cấu hình để hoạt động trong chế độ cấp phát CID thông thường, với các quản lý sơ cấp, thứ cấp, và các CID cơ bản được cấp phát bởi MR-

BS hay trong chế độ cấp phát CID cục bộ mà quản lý sơ cấp và CID cơ bản được cấp phát bởi RS Quản lý mạng của RS sẽ sử dụng liên kết quản lý thứ cấp PHY bao gồm các mở rộng tới lớp OFDMA-PHY cho truyền các PDU PHY dọc theo link chuyển tiếp giữa MR-BS và RS

2.3 CÁC LỚP CON TRONG CHUẨN IEEE 802.16

2.3.1 LỚP CON HỘI TỤ DỊCH VỤ ĐẶC TRƯNG

Lớp nằm trên cùng trong mô hình dữ liệu của chuẩn IEEE 802.16 Lớp này giao tiếp với các lớp phía trên thông qua giao diện CS SAP, mọi gói và mọi dịch vụ đều phải đi qua giao diện này để đi xuống các lớp phía dưới Các hành vi của lớp này có thể liệt kê bao gồm:

* Nhận các PDU từ lớp cao hơn

* Phân loại các PDU từ các lớp trên

* Xử lý(nếu được yêu cầu) các PDU ở lớp trên dựa trên sự phân loại

* Phân phối các PDU tới MAC SAP phù hợp

* Nhận các PDU từ các thực thể ngang hàng

Hiện tại, ba đặc tả CS được cung cấp : CS ATM, packet CS, và các gói CS chung Trong đó CS ATM hỗ trợ hội tụ với các PDU phát sinh bởi giao thức lớp ATM của mạng ATM CS ATM là một giao diện logic được liên kết với các dịch vụ ATM khác với SAP CPS MAC CS ATM chấp nhận cell ATM từ lớp ATM, hoạt động phân loại, loại bỏ tiêu đề tải và cung cấp các PDU CS tới SAP MAC thích hợp Packet CS đặt trên đỉnh của CPS MAC, làm chức năng phân loại PDU từ các lớp cao hơn và chuyển vào liên kết thích hợp, sau đó nếu lựa chọn, CS sẽ loại bỏ thông tin của tiêu đề tải và từ kết quả trả về sẽ được phân phát tới SAP MAC mà đã liên kết với luồng dịch vụ để truyền tới SAP MAC ngang hàng Đồng thời packet CS cũng nhận các PDU CS từ SAP MAC ngang hàng và nếu cần sẽ dựng lại bất kỳ thông tin tiêu đề tải nào bị loại bỏ CS gửi chịu trách nhiệm phân phát SDU MAC tới SAP MAC MAC chịu trách nhiệm phân phát SDU tới SAP MAC ngang hàng mà phù hợp với QoS, phân mảnh, ghép nối, và các chức năng truyền tải khác Chúng được liên kết với đặc tính luồng dịch vụ cụ thể của liên kết cụ thể, và CS nhận chịu trách nhiệm thu nhận SDU MAC từ lớp SAP MAC tương đương và phân phối nó đến thực thể ở lớp cao hơn Packet CS được sử dụng cho việc truyền tải với tất cả các giao thức dựa trên cơ sở gói Ngoài ra sự hỗ trợ chính thức IEEE 802.3/Ethernet và IP trong CS cũng mô tả các cơ chế hoạt động rõ ràng

Generic Packet CS(GPCS) là một giao thức lớp cao hơn(một lớp con hội tụ gói độc lập) nó hỗ trợ đa giao thức trên giao diện không dây của IEEE 802.16 GPCS cung cấp một lớp hội tụ gói tổng quát Lớp này sử dụng SAP MAC tới các ứng dụng của GPCS GPCS không định nghĩa lại hay thay thế các lớp con hội tụ khác Thay vì vậy nó cung cấp một SAP không đặc tả giao thức Việc phân tích gói xảy ra phía trên GPCS, và sau khi phân tích các tham số phân loại sẽ đưa tới SAP GPCS để sự phân loại tham số hóa

phân tích gói ở lớp cao hơn, chúng được truyền qua lớp cao hơn đến GPCS trong điều kiện là gói dữ liệu và chứa SFID, địa chỉ MAC MS, dữ liệu, độ dài

GPCS dồn kênh nhiều kiểu giao thức lớp(IPv4,IPv6, Ethernet) trên cùng liên kết Giao thức lớp cao hơn thích hợp sẽ sử dụng để hỗ trợ dồn kênh giao thức và nó được báo hiệu trong thông điệp DSx TLV GPCS_PROTOCOL_TYPE Cũng trong lớp này GPCS bridge IEEE 802.1D sẽ được hỗ trợ trong suốt với giao diện không dây của IEEE 802.16

Hình 4 Vị trí GPCS trong IEEE 802.16[6]

2.3.2 CPS MAC

Đây là phần chính trong lớp MAC của chuẩn IEEE 802.16 Trong lớp con này các chức năng chủ yếu và các đặc điểm quan trọng của chuẩn IEEE 802.16 đều thể hiện tại lớp con này

MAC được thiết kế để hoạt động trong ngữ cảnh kết nối Mọi hoạt động được gắn với các kết nối đa dạng Các AMS, ARS và ABS được định danh bởi 48bit duy nhất trên cơ sở 24bit bộ định dạng duy nhất về tổ chức-OUI từ IEEE Registration Authority Tại lớp MAC có hai bộ định danh gồm STID gồm 12bit và 4bit FID STID cũng được dự trữ cho broadcast, multicast và ranging Trong đó STID được sử dụng trong A-MAP và FID chỉ sử dụng trong AGMH

MAC sử dụng thông điệp điều khiển ngang hàng giữa ABS và AMS trong phẳng điều khiển, thông điệp này chứa trong một PDU MAC và được truyền trên kết nối

IPv4 IPv6

Ethernet

IEEE 802.16

Multiple protocols encapsulation

GPCS MAC CPS PHY

broadcast, unicast hoặc các kết nối truy nhập ngẫu nhiên Trong liên kết điều khiển unicast, thông điệp được gửi chứa HARQ, mã hóa, phân đoạn Các thông điệp mã hóa và không mã hóa không được gửi cùng một PDU

2.3.3 LỚP CON BẢO MẬT

Lớp con bảo mật cung cấp cho các thuê bao tính riêng tư, sự xác thực hoặc bảo mật khi truy nhập không dây băng rộng Nó áp dụng biến đổi mã hóa với các PDU MAC từ liên kết giữa SS và BS, cung cấp bảo vệ mạnh với hoạt động trộm cắp, các truy nhập không xác thực, luồng dịch vụ dọc theo mạng Security Sublayer triển khai một giao thức quản lý khóa xác thực server/client trong BS, điều khiển sự phân tán vòng khóa tới SS từ BS, thêm nữa cơ chế bảo mật cơ bản được tăng cường bởi việc thêm vào cơ sở chứng chỉ số xác thực thiết bị tới giao thức quản lý khóa Nếu cùng với khả năng không thỏa thuận hỗ trợ bảo mật của IEEE 802.16 thì các bước xác thực

và trao đổi khóa sẽ bị giữ lại và BS sẽ không phục vụ và không trao đổi khóa hay mã hóa dữ liệu Tính riêng tư có hai giao thức thành phần gồm: Một giao thức đóng gói cho dữ liệu trong mạng BWA cố định Giao thức này định nghĩa một bộ mã hóa như phân tích mã dữ liệu, thuật toán xác thực, các luật áp dụng thuật toán tới tải PDU MAC,….Một giao thức nữa là PKM cung cấp sự bảo mật phân tán của dữ liệu khóa

từ BS đến SS Và đây cũng là sự bắt buộc khi truy nhập dịch vụ mạng

Message authencation processing

Traffic data e/a processing

Control message processing

PHY SAP

+ Xử lý thông điệp điều khiển: stack xử lý các thông điệp PKM-liên quan

+ Xử lý xác thực thông điệp: thực hiện chức năng xác thực thông điệp bao gồm HMAC, CMAC, và một vài Short-HMAC có thể được hỗ trợ

+ Xác thực RSA-based: hoạt động chức năng xác thực RSA-based bằng việc

sử dụng chứng chỉ số X.509 của SS và BS khi sự ủy quyền lựa chọn và một chính sách ủy quyền từ SS và BS

+ Đóng/Mở gói EAP: cung cấp giao diện lớp EAP, khi ủy quyền trên cơ sở EAP hoặc xác thực ủy quyền được lựa chọn một chính sách ủy quyền giữa

SS và BS

+ Điều khiển ủy quyền/SA: điều khiển máy trạng thái ủy quyền và máy trạng thái key mã hóa truyền tải

+ EAP và Giao thức hoạt động EAP(**)

(*) EAP là một phần mở rộng cho Point-to-Point và giao thức này được tổ chức IETF định nghĩa trong RFC

2284 - PPP Extensible Authentication Protocol (EAP) EAP cho phép một phương pháp xác thực tùy ý được

sử dụng để truyền thông tin ủy nhiệm và trao đổi thông tin có chiều dài tùy ý

EAP được tạo nhằm đáp ứng lại yêu cầu về những phương pháp xác thực mạnh hơn, những phương pháp này sao lưu dự phòng những thiết bị bảo mật bổ sung Các loại EAP chuẩn có thể bao gồm các thẻ token, các password sử dụng một lần, sự xác thực khóa công khai bằng các smart card, chứng nhận và những thứ khác EAP cùng với các loại EAP mạnh là một thành phần công nghệ quan trọng cho một nối kết VPN an toàn

(**) PKM được định nghĩa trong tài liệu về kỹ thuật giao diện với dữ liệu qua dịch vụ cáp-DOCSIS sử dụng ở Bắc Mỹ nhằm đảm bảo cho việc truyền dữ liệu qua các đường cable như DSL DOCSIS được phát triển bởi CableLabs

2.3.4 LỚP VẬT LÝ

Lớp vật lý của chuẩn IEEE 802.16 mô tả 3 loại giao diện không dây trong đó có vấn đề tương thích với các chuẩn trước Giao diện đầu tiên là WirelessMAN-SC thiết

kế trên nền đơn sóng mang, giao diện thứ 2 là WirelessMAN-OFDM thiết kế trên cơ

sở OFDM và thứ 3 là WirelessMAN-OFDMA trên cơ sở OFDMA và cuối cùng là WirelessHUMAN với mục tiêu thiết kế nằm ở băng không bản quyền

Giao diện WirelessMAN-SC hướng đến hoạt động trong băng tần 10÷66GHz, thiết

kế mềm dẻo cho phép các nhà cung cấp dịch vụ có thể tối ưu triển khi khai hệ thống với mạng tế bào, giá, quỹ radio, các dịch vụ…Trong lớp PHY cấu hình đồng thời TDD và FDD Cả hai đều sử dụng định dạng truyền cụm với cơ chế định khung hỗ trợ profile cụm thích ứng, nó bao gồm điều chế và lược đồ mã hóa, điều chỉnh riêng với mỗi SS trên cơ sở frame-to-frame UL dựa trên cơ sở TDMA và được chia vào một số khe thời gian, số khe được chỉ định cho đa mục đích sử dụng như đăng ký, xung đột, bảo vệ, truyền tải và được điều khiển bởi MAC trong BS DL là TDM với thông tin cho mỗi SS ghép kênh vào một luồng đơn của dữ liệu của các SS nhận cùng phân đoạn giống nhau DL PHY gồm một lớp con hội tụ truyền và chèn một byte con trỏ ở điểm bắt đầu của tải với mục đích giúp bộ nhận, định danh sự bắt đầu của PDU MAC Các bit dữ liệu đến từ TCS được ngẫu nhiên hóa, mã hóa FEC, và ánh xạ tới QPSK, 16-QAM, 64-QAM

BS chỉ cần một anten đẳng hướng, truyền dữ liệu hướng xuống các SS đã có CID

SS với các anten định hướng, hướng về phía các BS Tín hiệu xử lí phía máy phát bao gồm: ngẫu nhiên hoá, mã hoá sửa lỗi, sắp xếp các kí hiệu, sửa dạng xung truớc khi truyền đi Bộ mã hoá sửa lỗi FEC bao gồm mã Reed Solomon, mã chập, có thể có thêm mã kiểm tra chẳn lẻ hay mã xoắn turbo Tỉ lệ mã phụ thuộc vào điều kiện của kênh truyền và BER Chuẩn này áp dụng cho kết nối vi ba với cấu hình PMP

WirelessMAN-OFDM và WirelessMAN-OFDMA đều được thiết kế dựa trên điều chế OFDM OFDMA được thiết kế cho tuyến truyền NLOS với băng dưới 11GHz, với băng bản quyền, băng thông kênh bị giới hạn và chia bởi cơ số 2 và không ít hơn 1MHz Kích thước của bộ chuyển đổi nhanh là 2048 tương thích với chuẩn cũ IEEE

chuyển với tốc độ cao, sử dụng mã hoá kênh đa dạng là mã xoắn, mã xoắn turbo, mã khối, mã kiểm tra chẵn lẻ mật độ thấp cùng với kỹ thuật AAS, MIMO

2.3.5 CÁC ĐẶC TẢ BỔ SUNG

2.3.5.1 IEEE 802.16.1

Chuẩn IEEE 802.16.1 bổ sung nhiều kỹ thuật tiên tiến Đây là sự hỗ trợ mạnh hơn của chuẩn IEEE 802.16 để đáp ứng yêu cầu của ITU Giao diện không dây vẫn dựa trên cơ sở của nền tảng WirelessMAN-OFDMA nhưng đã bổ sung và cải tiến rất nhiều các đặc điểm tiên tiến, cách thức hoạt động và các tham số được điều chỉnh

Hỗ trợ các tuyến truyền NLOS, near-LOS và LOS Hoạt động trong phạm vi dưới 11GHz chủ yếu là dưới 6GHz, và tập trung vào các công nghệ mới như giảm tiêu thụ nguồn, đa anten, giảm nhiễu, và hoạt động đa ngữ cảnh

Các đặc điểm chính của chuẩn bổ sung nằm chủ yếu tại lớp vật lý của chuẩn và cải tiến nhiều đặc điểm ở lớp MAC Trọng tâm gồm thiết kế lại khối OFDMA cho nhiều băng tần, khối phân bổ tài nguyên, hỗ trợ MU-MIMO cho cả hai đường lên và xuống, đường lên hỗ trợ 8 luồng, 4 luồng cho đường xuống, cùng thiết kế MIMO-

BS

Ngoài ra chuẩn IEEE 802.16.1 còn bổ sung thêm nhiều kỹ thuật tiên tiến khác như

hỗ trợ phân đoạn tái sử dụng tần số, giảm nhiễu giữa các trạm cơ sở, bảo vệ các thông điệp điều khiển HARQ Hỗ trợ hoạt động đa sóng mang liền kề hoặc không liền kề, với độ rộng băng khi kết tập lên đến 100MHz, mở rộng vùng phủ trong môi trường xuyên nhiễu bằng nâng cấp mào đầu và điều khiển kênh, giảm độ trễ nhờ cơ chế báo hiệu nhanh Đồng thời hỗ trợ tính di động cao thông qua cơ chế phản hồi nhanh và điều hợp liên kết Tối ưu cho các hoạt động giữa các chuẩn công nghệ trong ngữ cảnh

CX và femto cell, cải tiến với kỹ thuật relay, dịch vụ định vị, multicast, và organization cũng như hoạt động của giao diện mới trong các vùng hoạt động của hệ thống cũ

Các AMS giao tiếp với ABS bằng giao diện U qua ba liên kết cơ bản: liên kết quản lý sơ cấp, thứ cấp và liên kết quản lý cơ sở

Hình 6 Mô hình chức năng IEEE 802.16.1-2012

Những trường hợp sử dụng của ứng dụng này bao gồm truy nhập bảo mật và thám sát, lấy vết và lần theo vết, an ninh công cộng, thanh toán, y tế, điều khiển và bảo trì

từ xa, đo lường, thiết bị khách hàng và thương mại

Trong đề xuất cơ chế này, yêu cầu một vùng phủ rộng trong băng bản quyền, và

ưu tiên tính tự động hơn là có sự thao tác của người sử dụng Các giao thức MAC và

Network layer

Managerment SAP and Control SAP

Radio-Resource Control and Managerment (RRCM)

Relay func RRM Local managerment System configuration

managernent

Multi-carrier Mobility

managerment

Idle mode managerment

MBS

Self

Organization

Network entry managerment

Security managerment

Service forward conection managerment

Multi Radio Co-exist Sleep mode

managerme

Scheduling/resource multiplexing

QoS

Classification

Header suppression

ARQ Data forward Interference

mgmt

ranging

Link adaptitation (CQI,HARQ,Power Control)

Control Signaling MAC

thấp, nhận thực số lượng lớn thiết bị ở trạm cơ sở, hỗ trợ hiệu quả truyền cụm và tăng cường xác thực thiết bị

2.4 CÁC ĐẶC ĐIỂM TIÊN TIẾN TRONG CÔNG NGHỆ WIMAX

2.4.1 KỸ THUẬT TRUY NHẬP KHÔNG DÂY TIÊN TIẾN

2.4.1.1 KỸ THUẬT OFDM

Kỹ thuật OFDM được sử dụng phổ biến trong các chuẩn hiện đại, có thể tìm thấy chuẩn này trên các đường ADSL, Wifi, LTE, truyền dẫn quang, truyền hình, và các đường truyền vệ tinh, và các công nghệ mới

Kỹ thuật OFDM do R.W Chang phát minh năm 1966 Đặc biệt là công trình khoa học của Weistein và Ebert đã chứng minh rằng phép điều chế OFDM có thể thực hiện được bằng phép biến đổi DFT Làm cho quá trình tính toán và thiết kế bộ phát và bộ thu giảm sự phức tạp rất nhiều so với các kỹ thuật truyền thống Kỹ thuật OFDM kết hợp với các phương pháp mã kênh sử dụng trong thông tin vô tuyến

Ưu và nhược điểm

* Hệ thống OFDM có thể loại bỏ hoàn toàn nhiễu liên ký tự ISI nếu độ dài chuỗi bảo vệ lớn hơn trễ truyền dẫn lớn nhất của kênh

* Khả năng chống lại fading chọn lọc tần số và nhiễu băng hẹp

* Phù hợp cho việc thiết kế hệ thống truyền dẫn băng rộng

* Hệ thống có cấu trúc bộ thu đơn giản

* Công suất đỉnh cao hơn so với công suất trung bình

* Hiệu suất đường truyền giảm do biện pháp chống nhiễu ISI

* Tỷ lệ nghịch giữa hiệu suất băng sử dụng và khả năng chống chịu trước khi biến đổi cấu trúc

* Sự sai lệch thời gian, tần số đồng bộ sẽ tác động nhanh đến hệ thống

Trong quá trình phát triển kỹ thuật truyền dẫn Tất cả các biến thể của kỹ thuật OFDM đều cùng chung một mục đích ban đầu là nâng hiệu quả phổ lên cao nhất có thể Xét theo phương diện hình thức Một trục tọa độ tần số với sự phân đoạn bản