Bao Ve Hao

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DL PHƯƠNG ĐÔNG KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

CÔNG NGHỆ WiMAX NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG CÔNG NGHỆ WIMAX ÁP DỤNG TẠI VIỆT NAM Giáo viên hướng dẫn : KS. VŨ ANH TUẤN Sinh viên thực hiện

: LÊ MẠNH HÀO

Lớp

: 503101 – CNTT 1

NỘI DUNG I.

Giới thiệu công nghệ WiMAX

III.

Đặc điểm kỹ thuật của WiMAX

V.

Mô hình ứng dụng và các vẫn đề kỷ thuật cần quan tâm khi thiết kế mạng WIMAX

Sinh viên: Lê Mạnh Hào

2

I. Giới thiệu công nghệ WiMAX 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Các chuẩn mạng không dây. WiMAX là gì? Các chuẩn IEEE 802.16 cơ bản. Các đặc điểm cơ bản của WiMAX. So sánh các chuẩn IEEE 802.16. Tình hình thử nghiệm WIMAX trên thế giới và tại việt nam.

Sinh viên: Lê Mạnh Hào

3

1. Các chuẩn mạng không dây.

Sinh viên: Lê Mạnh Hào

4

2. WiMAX là gì?     

Worldwide Interoperability for Microwave Access. Công nghệ không dây băng rộng. Hỗ trợ truy nhập cố định: chuẩn 802.16 – 2004. Hỗ trợ truy nhập di động: chuẩn 802.16e Đặc điểm: tốc độ kết nối cao, bán kính phủ sóng lớn, LoS và NLoS.

Sinh viên: Lê Mạnh Hào

5

3. Các chuẩn WiMAX-IEEE 802.16   



IEEE 802.16 – 2001: Định nghĩa lớp MAC và PHY cho dải tần 10 – 66 GHz, LOS. IEEE 802.16a – 2003: Dải tần 2 – 11 GHz, NLOS. IEEE 802.16REVd – 2004: Phát triển và sửa chữa một số lỗi của chuẩn IEEE 802.16a. Hiện nay, các nhà sản xuất trên thế giới đang chế tạo thiết bị WiMAX theo chuẩn này. IEEE 802.16e: Chuẩn này được định nghĩ cho WiMAX di động.

Sinh viên: Lê Mạnh Hào

6

4. Các đặc điểm cơ bản của WiMAX

Sinh viên: Lê Mạnh Hào

7

Fixed WiMAX         

Chuẩn IEEE 802.16-2004. Thiết bị truy nhập mạng cố định. Khoảng cách thu phát đến 50km. Tốc độ tối đa: 70Mb/s. LoS và NLoS. Dải tần: 2-11GHz; 10-66GHz. Độ rộng băng tần: 5MHz – trên 20MHz. Song công TDD và FDD. Điều chế OFDM.

Sinh viên: Lê Mạnh Hào

8

Mobile WiMAX         

Chuẩn IEEE 802.16e. Tốc độ di chuyển ≤120km/h. Khoảng cách thu phát: 1,7-5km. Tốc độ truyền: 10-30Mb/s. NLoS. Dải tần dưới 6GHz. Độ rộng băng tần: 1,25-20MHz. Song công TDD hoặc FDD. Công nghệ Scalable OFDMA.

Sinh viên: Lê Mạnh Hào

9

5. So sánh các chuẩn WiMAX Chuẩn

802.16

802.16a/REVd

802.16e

Ra đời

2001

2004

2005

Dải tần số

10-66GHz

<11GHz

<6GHz

Môi trường truyền

Tầm nhìn thẳng

Không cần tầm nhìn thẳng

Không cần tầm nhìn thẳng

Tốc độ

32-144Mbps

Tối đa là 75 Mbps

Tối đa là 30 Mbps

Điều chế

Thích ứng QPSK, 16QAM, 64QAM

OFDM 256 sóng mang con, thích ứng QPSK,16QAM,64QAM

Tương tự 802.16a

Mức di động

Cố định

Cố định

Có thể cho tốc độ di chuyển thấp

Băng thông kênh

20,25,28MHz

Dải kênh 1.25-20 MHz

Tương tự 802.16a

Sinh viên: Lê Mạnh Hào

10

6.Tình hình thử nghiệm WIMAX trên thế giới và tại việt nam

Sinh viên: Lê Mạnh Hào

11

Tại việt nam. Fixed WiMAX: Tháng 3/2006. Bộ bưu chính viễn thông(nay là Bộ thông tin và truyền thông) cấp phép thử nghiệm WiMax cố định ở dải tần 3.3-3.4Ghz cho các đơn vị: VNPT/VDC, FPT,VTC, Viettel. Sau đó cấp thêm giấy phép thử nghệm Wimax cố định cho EVN Telecom. Mobile WiMAX: 01 tháng 10 năm 2007. Chính phủ chỉ đạo cho phép 05 doanh nghiệp thử nghiệm Mobile WiMAX: - VNPT: Dải tần 2.5 - 2.6 Ghz. - VTC, FPT, Viettel, EVN telecom: Dải tần 2.3 -2.4 Ghz. Sinh viên: Lê Mạnh Hào

12

II. ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ WiMAX 



WiMAX cố định IEEE 802.16d – 2004. ● Lớp MAC ● Lớp PHY WiMAX di động IEEE 802.16e – 2005. ● Lớp PHY ● Lớp MAC ● Lớp Bảo mật

Sinh viên: Lê Mạnh Hào

13

1. WiMAX cố định IEEE 802.16d 

Lớp MAC ● Lớp con hội tụ cs: Nhiệm vụ chính của lớp này là phân loại các đơn vị dịch vụ dữ liệu SDU ánh xạ nó vào lớp MAC. Lớp con MAC CSP: Là sự trao đổi giữa BS và SS trong 1 vùng có các dạng kiến trúc là P2P, PMP, Mesh. ● Lớp con bảo mật: lớp này làm cung cấp các cơ chế điều khiển truy nhập tin cậy, đảm bảo an toàn cho dữ liệu trên đường truyền, chống lại việc truy cập trái phép các dịch vụ bằng việc mã hóa các luồng dịch vụ. ●

Sinh viên: Lê Mạnh Hào

14

►Lớp PHY: Sơ đồ quá trình truyền dẫn

Lớp con hội tụ truyền: Lớp này nằm giữa PHY và MAC, lớp này làm nhiệm vụ biến đổi các MAC PDU độ dài có thể thay đổi vào các block FEC độ dài cố đinh. ● Phương thức song công: ●

Sinh viên: Lê Mạnh Hào

15

2. WiMAX di động IEEE 802.16e–2005 

Lớp MAC: ● Lớp MAC trong Wimax đi động hỗ trợ QoS được cung cấp qua các luồng dịch vụ như minh họa ở hình dưới.

Sinh viên: Lê Mạnh Hào

16

Lớp MAC Dịch vụ WiMAX di động và QoS Yêu cầu QoS

Ứng dụng

Các đặc tính QoS

UGS (Unsolicited Grant Servive)

VoIP (Voice over IP)

-Duy trì tốc độ tối đa -Tối ưu hóa chống trễ -Triệt Jitter

rtPS (Real time Packet Service)

Luồng Audio hoặc Video (Streaming Audio or Video)

-Tốc độ tối thiểu định trước -Duy trì tốc độ tối đa -Tối ưu hóa chống trễ -Ưu tiên lưu lượng

ErtPS (Extended Real time Packet Service)

Thoại với sự bảo vệ tích cực (VoIP with Activity Detection)

-Tốc độ tối thiểu định trước -Duy trì tốc độ tối đa -Tối ưu hóa chống trễ -Triệt Jitter -Ưu tiên lưu lượng

nrtPS (Non Real time Packet Service)

Giao thức truyền tải file (File Transfer Protocol)

-Tốc độ tối thiêu định trước -Duy trì tốc độ tối đa -Ưu tiên lưu lượng

BE (Best Effort)

Truyền dữ liệu, duyệt Web …

-Duy trì tốc độ tối đa -Ưu tiên lưu lượng

Sinh viên: Lê Mạnh Hào

17

Lớp MAC ●

Lớp MAC hỗ trợ dịch vụ lập lịch - Bộ lập lịch dữ liệu nhanh. - Lập lịch cho cả đường lên và đường xuống. - Cấp phát tài nguyên động. - Thời gian ở cả đường xuống, đường lên trên cơ sở từng frame. - QoS có hướng. - Bộ lập lịch lựa chọn tần số.

Sinh viên: Lê Mạnh Hào

18



Lớp PHY: WiMAX di động hỗ trợ các kỷ thuật để nâng cao khả năng phủ sóng, dung lượng cho Wimax trong các ứng dụng di động như. ● Điều chế thích nghi. ● Mã hoá AMC (Adaptive modulation and coding) ● Yêu cầu lặp lại tự động kiểu kết hợp HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request) ● Phản hồi kênh nhanh CQICH (Fast Channel Feedback)

Sinh viên: Lê Mạnh Hào

19



Lớp bảo mật: WiMAX di động hỗ trợ tốt nhất các đặc tính lớp bảo mật nhờ áp dụng các công nghệ tốt nhất đang sẵn có hiện nay. ●

Giao thức quản lý khoá linh động.

●

Xác thực giữa thiết bị/người dùng.

●

Mã hoá lưu lượng.

●

Bảo vệ bản tin điều khiển.

●

Hỗ trợ chuyển giao nhanh.

Sinh viên: Lê Mạnh Hào

20

III. Mô hình ứng dụng và các vấn đề kỹ thuật cơ bản khi thiết kế và triển khai mạng WiMAX 1. 2. 3.

Mô hình triển khai WiMAX với các yêu cầu truy cập di động. Mô hình triển khai WiMAX với các yêu cầu truy cập cố định. Các vấn đề kỹ thuật cần quan tâm khi thiết kế và triển khai mạng WiMAX.

Sinh viên: Lê Mạnh Hào

21

MÔ HÌNH ỨNG DỤNG

Sinh viên: Lê Mạnh Hào

22

1. Mô hình truy cập di động 



 

Đối tượng khách hàng:  Các cá nhân sử dụng thiết bị đầu cuối có khả năng di động cao như: Laptop, PDA, Mobile... Tính di động của người sử dụng:  Khách hàng có thể giữ kết nối Internet khi di chuyển với tốc độ 120km/h. Chuẩn sử dụng:  IEEE 802.16e – 2005. Tổ chức trạm gốc BS:  Tương tự tổ chức mạng BTS điện thoại di động hiện nay.

Sinh viên: Lê Mạnh Hào

23

2. Mô hình truy cập cố định Đối tượng khách hàng:  Các hộ gia đình sử dụng máy tính với yêu cầu truy cập cố định.  Văn phòng của các doanh nghiệp cần kết nối Internet.  Sử dụng cho kết nối backhaul.  Các thiết bị kết nối Internet mà không yêu cầu tính năng di động.  Tính di động của người sử dụng:  Tại mỗi khách hàng sẽ có một thiết bị thu CPE được lắp đặt cố định.  Chuẩn sử dụng:  IEEE 802.16 – 2004  IEEE 802.16e – 2005 : Khuyến cáo nên sử dụng chuẩn này. 

Sinh viên: Lê Mạnh Hào

24

Ứng dụng đa dạng của WiMAX

Sinh viên: Lê Mạnh Hào

25

3. Các vấn đề kỹ thuật        

Lựa chọn băng tần. Phương thức song công: TDD, FDD Lưu lượng, bán kính phủ sóng và số sector của một trạm gốc. Quy hoạch và tái sử dụng tần số. Anten và các công nghệ Anten nâng cao. Quản lý di động (Đối với Mobile WiMAX) Trung tâm quản lý. Sơ đồ kết nối mạng WiMAX

Sinh viên: Lê Mạnh Hào

26

Sơ đồ kết nối mạng WiMAX

Sinh viên: Lê Mạnh Hào

27

Sơ đồ kết nối mạng WiMAX 

Kết nối backhaul bằng mạng cáp: Điểm đặt BS có sẵn mạng cáp quang kéo từ bưu điện trung tâm tới chân BS hoặc khoảng cách từ BS tới bưu điện trung tâm ngắn mạng cáp được khuyến nghị sử dụng là cáp quang.



Kết nối backhaul bằng Viba: Nếu BS được lắp ngay tại điểm cao của trạm Viba thì đây là lựa chọn tối ưu, hoặc là BS đặt ở một vùng sâu vùng xa mà gần đó có trạm vi ba, và việc dựng thêm trạm vi ba để kết nối backaul cho WiMAX là không lớn. Kết nối backhaul bằng chính WiMAX: Công nghệ WiMAX cố định có thể được khuyến nghị để dùng làm backhaul cho các trạm gốc của Mobile WiMAX. Khi đó hai kết nối WiMAX backhaul và access phải chạy trên các tần số khác nhau.





Kết nối backhaul bằng Vệ tinh: Đây là lựa chọn tối ưu và gần như là duy nhất cho các vùng sâu, vùng xa, hải đảo... những nơi mà việc triển khai backhaul bằng ba phương pháp trên là không thể thực hiện, hoặc có thể thực hiện nhưng với chi phí vô cùng lớn để triển khai, vận hành và bảo dưỡng.

Sinh viên: Lê Mạnh Hào

28

Hệ thống WiMAX thử nghiệm Dịch vụ thử nghiệm:  Truy nhập Internet tốc độ cao  Thoại VoIP  Chuẩn WiMAX: 802.16-2004  Tần số thử nghiệm: 3,3 – 3,4 GHz. 

Sinh viên: Lê Mạnh Hào

29

Thiết bị thử nghiệm 

 

Thiết bị WiMAX: Airspan  Thiết bị trạm gốc: • MicroMAX SOC 3.3 (outdoor) • SDA-4S Type II (indoor)  Thiết bị đầu cuối: • ProST/ ProST WF (outdoor) • SDA-1/ SDA-4S Type II (indoor) Thiết bị quản lý: Edge Marc 4500 Thiết bị voice: • IP Phone (Link Sys) • Wifi Phone (UTStarcom)

Sinh viên: Lê Mạnh Hào

30

Kiến trúc hệ thống

Sinh viên: Lê Mạnh Hào

31

Mô hình đấu nối tại trạm gốc

Sinh viên: Lê Mạnh Hào

32

Mô hình kết nối phía khách hàng

Sinh viên: Lê Mạnh Hào

33

Hệ thống VoIP trên nền WiMAX

Sinh viên: Lê Mạnh Hào

34

Cài đặt và cấu hình hệ thống 

Cài đặt trực tiếp:

Sinh viên: Lê Mạnh Hào

35

Cài đặt và cấu hình hệ thống 

Cài đặt từ xa qua NMS:

Sinh viên: Lê Mạnh Hào

36

KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM  



 



Bán kính phủ sóng: thực tế triển khai 5km, khi đi đo kiểm hệ thống hoạt động tốt ở bán kính 9,5km và có thể xa hơn. Tốc độ: Hệ thống WiMAX có khả năng cung cấp truy nhập tốc đội tối đa lên đến 10 Mbps theo thiết kế và trong thực tế thử nghiệm là 4-5 Mbps. Các dịch vụ có thể chạy được trên mạng WiMAX: WiMAX hoàn toàn có thể đáp ứng yêu cầu của các dịch vụ viễn thông trên nền IP đòi hỏi tốc độ cao của người dùng như: Hội nghị truyền hình (được kiểm nghiệm trong lễ khai trương dịch vụ - chất lượng rất tốt), Video stream, xem Tivi trực tuyến, truy nhập Internet tốc độ cao, thoại qua Internet… Chất lượng dịch vụ VoIP trên nền WiMAX: Tốt Khả năng quản trị hệ thống: hệ thống được cài đặt phần mềm quản lý NMS BreezeLite có thể cho phép Admin (người quản trị) biết được tình trạng đang sử dụng hay không của CPE, dung lượng kết nối, khoảng cách từ CPE đó về trạm gốc…. Độ ổn định của hệ thống: Khách hàng thử nghiệm đều cho rằng hệ thống chạy rất ổn định, không có tình trạng rớt mạng hay nghẽn như các hệ thống ADSL hiện tại.

Sinh viên: Lê Mạnh Hào

37

Em xin trân trọng cảm ơn!

Sinh viên: Lê Mạnh Hào

38