Tìm hiểu về Công nghệ wimax

LỜI MỞ ĐẦU 2

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ WIMAX 3

1.Khái niệm công nghệ Wimax: 3

2. Đặc điểm của một số chuẩn Wimax:(Bảng 1) 3

3. Wimax với một số công nghệ đi trước: 4

4. Một số ứng dụng của Wimax: 6

6. Triển vọng của Wimax ở Việt Nam: 8

7. So sánh WiMax với WiFi và 3G 10

7.1. Công nghệ WiFi: 10

7.2. Công nghệ 3G 11

7.3. Nhận xét 13

Chương 2: ĐẶC ĐIỂM CỦA CÔNG NGHỆ WIMAX 15

1. Công nghệ OFDM 17

2. Công nghệ OFDMA cho mạng WiMax 20

3. Kênh con hóa dải tần số 22

4. Anten cho các ứng dụng vô tuyến cố định 22

5. Phân tập thu phát 23

6. Điều chế thích nghi 23

7. Các kỹ thuật sửa lỗi trước 24

8. Điều khiển công suất 24

9. Bảo mật trong WIMAX 25

9.1. Security Association (SA) 25

9.2. Giao thức quản lí khóa PKM 26

9.3. Mã hóa 29

TÀI LIỆU THAM KHẢO 32

 

 

 

doc32 trang | Chia sẻ: huong.duong | Ngày: 18/08/2015 | Lượt xem: 1913 | Lượt tải: 17download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Tìm hiểu về Công nghệ wimax, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
thể cung cấp thông lượng cao trong một phạm vi bao phủ rộng. Các mô hình điều chế thích ứng động cho phép các BS cân bằng giữa thông lượng và khoảng cách. Thông lượng lớn nhất trong WiMax có thể đạt được là khoảng 75Mbps trong điều kiện truyền tốt. - Khả năng mở rộng: Để thực hiện dễ dàng việc triển khai (cell planning) ở cả dải tần cấp phép (licensed band) và dải tần miễn phí (license-exempt), 802.16 cung cấp một cách linh động các độ rộng kênh truyền khác nhau. Ví dụ, nếu một nhà điều hành được đăng kí 20MHz tần phổ, nhà điều hành đó có thể chia làm hai sector, mỗi sector 10MHz, hoặc là 4 sector, mỗi sector là 5MHz, điều này ưu việt hơn hẳn so với một số mạng băng rộng khác có độ rộng kênh cố định như WiFi. Bằng việc tập trung công suất, nhà điều hành vẫn có thể đảm bảo được chất lượng, phạm vi bao phủ cũng như phần nào thông lượng. Để mở rộng mạng, vùng bao phủ, họ có thể sử dụng lại tần số. - Phạm vi bao phủ: Để hỗ trợ một cách mạnh mẽ và linh động các mô hình điều chế, Wimax cũng cung cấp các công nghệ làm tăng phạm vi bao phủ, bao gồm kỹ thuật Mesh topology và anten thông minh (smart-antenna). - Chất lượng dịch vụ (QoS): Khả năng cung cấp dịch vụ voice là đặc biệt quan trọng, nhất là trong môi trường toàn cầu như hiện nay. Chính vì vậy WiMax cung cấp các thành phần đảm bảo QoS cho phép triển khai các dịnh vụ voice, video với độ trễ thấp. Tính năng request/grant trong lớp MAC của 802.16 cho phép một nhà điều hành có thể cung cấp đồng thời các dịch vụ với độ đảm bảo khác nhau như dịch vụ T1 hoặc best-effort, giống như trong cable. - Bảo mật: Tính năng bảo mật được tích hợp sẵn trong 802.16 cung cấp một cơ chế truyền thông tin cậy và an toàn. 802.16 định nghĩa riêng một lớp con cho bảo mật thuộc lớp MAC gọi là lớp SS. 6. Triển vọng của Wimax ở Việt Nam: Dù đang di chuyển ở vùng sâu, vùng xa, bạn vẫn có thể kết nối Internet tốc độ cao, xem truyền hình theo yêu cầu, điện thoại VoIP…Mạng không dây băng rộng đang vẽ ra một viễn cảnh cải thiện sự liên kết hơn 1 tỷ người hiện tại với hơn 5 tỷ người trong tương lai Hiện nay chúng ta có thể nối Internet bất cứ ở đâu dù bạn đang ở nhà, ở công ty, tại các điểm cà phê Internet hiện đang tràn ngập tại các thành phố, trong khách sạn, sân bay…nếu có “điểm truy cập” (hostpot) xuất hiện, đó là WiFi. Tuy nhiên nếu bạn ra ngoài “vùng phủ sóng” của hostpot, bạn sẽ đứt liên lạc ngay lập tức. Wimax sẽ phân phối điểm bắt đầu kết nối mạng băng rộng không dây trong một khu vực rộng hơn với nhiều dịch vụ mạnh hơn, tốc độ cao hơn khi so sánh với mức truyền thống hiện nay của đường liên kết thuê riêng (Leased Line), dịch vụ nối Internet qua TV cáp (Cable Modem), dịch vụ liên kết số băng thông rộng (xDSL-ADSL của VDC, FPT…)… Wimax cũng cung ứng điểm giao tiếp với hạ tầng viễn thông “backhaul” cho các nhà cung cấp dịch vụ, hệ thống hạ tầng cho các khu vực (campus network) và cho các hostpot truy cập Internet hiện nay. Trong vài năm tới, các kĩ thuật mới theo chuẩn 802.16e sẽ cho phép tạo ra các ứng dụng không dây với tốc độ cao trong môi trường dày đặc người dùng, và cho phép thiết lập các liên kết liên tục hơn với hệ thống mạng so với hiện nay. Cuộc “cách mạng” về tốc độ: Wimax là công nghệ không dây cho mạng MAN (mạng diện rộng khu vực – hay mạng diện rộng trong thành phố) dựa theo chuẩn IEEE 802.16. Chuẩn này được thiết lập cho việc cung cấp các kết nối đầu và cuối dùng công nghệ mạng không dây băng rộng có tốc độ tương đương mức E1 (T1) hay xDSL cho doanh nghiệp hay hộ gia đình. Wimax cũng được dùng cho việc liên kết các hệ thống mạng (từ việc kết nối các hệ thống mạng của doanh nghiệp, kết nối các trạm liên lạc, hostpot, vào hệ thống Internet dến việc kết nối các điểm giao tiếp với hạ tầng viễn thông di động, backhaul) thay thế cho các thiết bị tốn kém nhưng thiếu chuẩn hóa và bị giới hạn hiện nay nhằm mang lại hiệu quả cũng như lợi nhuận cao hơn, Wimax sẽ làm một cuộc cách mạng về tốc độ cho các kết nối Internet tốc độ cao. Wimax được thiết kế mang lại sự chuẩn hóa cho công nghệ không dây băng rộng, qua đó có thể giúp các thiết bị lớn, đắt tiền hoạt động hiệu quả hơn và triển khai dịch vụ một cách đơn giản cũng như hạ thấp chi phí và gia tăng lợi nhuận cho các nhà cung cấp thiết bị hay dịch vụ. Qua Wimax các dịch vụ viễn thông sẽ đạt hiệu quả cao hơn. Công nghệ Wimax sẽ cung cấp đủ dải tần làm cơ sở để cung cấp cho nhiều dịch vụ thương mại với mức dịch vụ tương đương E1 và cho hàng trăm hộ gia đình truy cập Internet với tốc độ cao tương tự xDSL. Các quốc gia mới phát triển rất thích hợp sử dụng công nghệ đầy tiềm năng Wimax trong việc triển khai hạ tầng mạng một cách hiệu quả, nhanh chóng với giá thành hợp lý, góp phần phát triển mạng lưới viễn thông tới những vùng nông thôn, vùng sâu, vùng xa, những nơi khó triển khai hạ tầng cơ sở mạng dây dẫn băng rộng. WiMax với kĩ thuật phủ sóng như điện thoại di dộng tỏ ra hữu ích trong việc kết nối đương dài mà không cần đến dây cáp mạng. Công nghệ này cũng cung cấp một đường dây dẫn lưu động băng thông lớn theo chuẩn 802.16e phù hợp với phần cứng của máy tính xách tay và những thiết bị tương lai khác, sẽ giúp việc truy nhập Internet dễ dàng và nhanh chóng khi các thiết bị này di chuyển ra khỏi vùng phủ sóng của các điểm truy cập WiFi. 7. So sánh WiMax với WiFi và 3G Vì hiện tại xét về truyền thông không dây phát triển nhất là 2 công nghệ Wi-Fi và 3G nên ta có thể so sánh WIMAX với 2 công nghệ này mà thôi. 7.1. Công nghệ WiFi: a. Khái niệm WiFi – Wireless Fidelity là tên gọi mà các nhà sản xuất đặt cho một chuẩn kết nối không dây (IEEE 802.11b), công nghệ sử dụng sóng vô tuyến để truyền và nhận dữ liệu, tối thiểu hóa việc kết nối sử dụng dây dẫn, thiết lập hệ thống kết nối mạng không dây. Đây là công nghệ mạng được thương mại hóa tiên tiến nhất thế giới hiện nay. b. Điểm nổi bật WiFi đặc biệt thích hợp cho nhu cầu sử dụng di động và các điểm truy cập đông người dùng. Nó cho phép người sử dụng truy cập mạng giống như khi sử dụng công nghệ mạng máy tính truyền thống tại bất cứ thời điểm nào trong vùng phủ sóng. Thêm vào đó, WiFi có độ linh hoạt và khả năng phát triển mạng lớn do không bị ảnh hưởng bởi việc thay đổi lại vị trí, thiết kế lại mạng máy tính. Cũng vì là mạng không dây nên WiFi khắc phục được những hạn chế về đường cáp vật lý, giảm được nhiều chi phí triển khai thi công dây mạng và không phải tác động nhiều tới cơ sở hạ tầng. c. Trở ngại của WiFi Giá cả là trở ngại đầu tiên đối với dịch vụ này. Chi phí ban đầu cho việc thiết lập một mạng WiFi thường tốn kém hơn nhiều so với mạng LAN thông thường. Ở Việt Nam, chi phí cho một mạng không dây, gồm tiền thuê đường mạng, 3 Access Point và khoảng hơn 40 card modem không dây cùng các thiết bị đồng bộ khác tốn khoảng gần 100.000 USD. Thực ra, chi phí này không cao hơn là bao so với việc thiết lập một mạng LAN với số người dùng tương ứng, mà theo một doanh nghiệp đang sử dụng WiFi thì trở ngại nằm ở phần thiết bị đồng bộ đi kèm. Một máy tính thông thường để kết nối vào mạng chỉ cần một đoạn dây nhỏ, còn để truy cập vào mạng không dây phải cần tới một card mạng không dây có giá từ 60 – 200 USD/cái hoặc là máy tính tích hợp sẵn công nghệ này. Công nghệ không dây đặc biệt tăng cường sức mạnh cho các thiết bị tính toán di động như máy tính xách tay, PDA hay Pocket PC. Ngoài chi phí, bảo mật thông tin đang được các nhà quản lý đặc biệt quan tâm. Do tính chất của mạng không dây là phủ sóng rộng nên nếu không có những cơ chế kiểm soát truy cập và bảo vệ thông tin hữu hiệu thì đây sẽ là môi trường tốt cho kẻ xấu thâm nhập phá hoại, đánh cắp thông tin... Một vài trở ngại nhỏ khác cũng có thể ảnh hưởng tới khả năng phổ dụng của WiFi như máy tính truy cập bằng công nghệ WiFi sẽ hao pin rất nhanh, do vậy khi sử dụng dịch vụ WiFi phải mang theo dây nguồn; phạm vi phủ sóng của WiFi bị hạn chế... 7.2. Công nghệ 3G Công nghệ 3G tận dụng tần số và phần phủ sóng của mạng di động sẵn có nên vùng phủ sóng lớn nhưng hạn chế về tốc độ (384 kbit/s). Các tiêu chuẩn 3G cho công nghệ vô tuyến thế hệ thứ 3 chủ yếu tăng cường truyền cho thoại và số liệu từ 9,5 k – 2Mbit/sec.  2G là công nghệ chủ yếu cho điện thoại di động hiện tại Bao gồm : Các cuộc gọi thoại Nhắn tin nhắn đơn giản Tốc độ 10 Kbps Thời gian tải bản nhạc MP3 dài 3 phút từ 31-41 phút. Công nghệ vô tuyến 2.5 G : bao gồm : Các cuộc gọi thoại/fax Thư thoại Gửi và nhận tin nhắn thư điện tử Định vị Cập nhật Tốc độ 64-144 Kbps Thời gian tải bản nhạc MP3 dài 3 phút từ 6- 9 phút. Công nghệ vô tuyến 3 G Kết hợp giữa ĐT di động, máy tính sách tay và TV Các cuộc gọi thoại Roaming toàn cầu Gửi và nhận thư điện tử Duyệt Web tốc độ cao Định vị, định hướng. Hội nghị truyềgn hình Xem truyền hình qua mạng Ghi nhớ , nhắc nhở lịch trình điện tử. Tốc độ 144k-2 Mbps Thời gian tải bản nhạc MP3 dài 3 phút từ 11s đến 1,5 phút.  Các khả năng của 3G : Hỗ trợ chuyển mạch gói tốc độ cao 144 Kbps hoặc cao hơn cho lưu lượng di động cao 384 Kbps cho người đi bộ 2 Mbps hoặc cao hơn cho thuê bao trong nhà Khả năng làm việc kết hợp chuyển vùng Chia sẻ thông tin và tốc độ giữa các nhà cung cấp Ghi chi tiết các cuộc gọi thông thường Hiện trạng người sử dụng Hiện tại, các mạng di động Việt Nam đang sử dụng công nghệ từ 2,5G. Đây là công nghệ dành cho những lớp khách hàng khác nhau, có truy nhập Internet nhưng chuyên về thoại là chính. Ngược lại, công nghệ WiMax có băng rộng hơn, lại được sử dụng chuyên truy nhập Internet có dịch vụ thoại, có tính năng thoại. Ví dụ như một số dịch vụ gia tăng dựa trên công nghệ WiMax như gọi IP Phone qua máy tính, VoIP... 7.3. Nhận xét Qua những chỉ tiêu kỹ thuật và ứng dụng của các công nghệ trên đây ta có thể thấy trong tương lai gần khi công nghệ WiMax còn giá thành cao, đầu tư chưa thể nhanh được, WiFi là công nghệ dành cho vùng phủ sóng nhỏ, tốc độ cao nhưng nhiều người truy cập cùng lúc thì tốc độ sẽ giảm và như vậy, có thể chia sẻ băng thông cũng như chi phí giữa các thuê bao, chủ yếu dành cho mạng nội bộ. Công nghệ 3G vùng phủ sóng lớn dành cho một cho số ít khách hàng mà truy cập mạng là dịch vụ thứ yếu sau thoại nhưng lại cần thiết khi di động. Do đó ta có thể thấy 3 công nghệ này trước mắt sẽ cùng tồn tại và bổ xung cho nhau. Để thấy trong tương lai gần các công nghệ này cùng tồn tại : * Hãng Intel vừa công bố đã tích hợp được tính năng WiFi và WiMax trong cùng một con chip để trang bị cho máy tính xách tay. Sean Maloney, Tổng giám đốc bộ phận di động của Intel, 8/3/2006 đã trình bày kế hoạch triển khai WiMax trong Diễn đàn các nhà phát triển IDF tại San Francisco (Mỹ). Maloney khẳng định Wi-Fi và WiMax sẽ cùng xuất hiện trong vi xử lý có tên mã Ofer khoảng 3 năm tới. Khi đó, người tiêu dùng sẽ có thể dễ dàng chuyển đổi giữa các điểm truy cập hot spot và mạng khu vực. * Sự kiện Nokia tuyên bố phát triển WiMax cho điện thoại khiến không ít người thắc mắc liệu có phải hãng này không còn quan tâm đến công nghệ 3G. Tuy nhiên, nhà sản xuất Phần Lan khẳng định hai công nghệ này sẽ cùng tồn tại song song. Nokia quả quyết rằng kế hoạch phát triển mạng tốc độ cao không dây trên diện rộng WiMax với Intel không có nghĩa là hãng quay lưng lại chuẩn di động 3G bởi "trên thực tế, 3G sẽ hỗ trợ đắc lực cho WiMax và không thể hình thành một dịch vụ thay thế nó", theo lời Simon Beresford-Wylie, Phó giám đốc điều hành của Nokia. Beresford-Wylie cho biết Nokia quyết định hợp tác cùng Intel vì hãng nhận thấy WiMax là một phương tiện truyền/nhận dữ liệu quan trọng, nhưng sẽ chỉ hoạt động hiệu quả tại những nơi có dịch vụ 3G điều phối lưu thông. Nokia đã công bố kế hoạch chi thiết để tăng tốc độ truyền dữ liệu qua mạng di động lên tới ít nhất 14 Mb/giây. Bước đầu, họ sẽ bắt tay vào việc tối ưu hóa chuẩn 3G hiện tại (384 Kb/giây), để cuối năm nay, tốc độ 1 - 2 Mb/giây cho điện thoại sẽ chính thức hoạt động tại nhiều khu vực. Tiếp đó, khi 3G và WiMax đã cùng tồn tại, hãng sẽ phát triển giải pháp nâng tốc độ lên 14 Mb/giây. Chương 2. ĐẶC ĐIỂM CỦA CÔNG NGHỆ WIMAX WiMax đã được tiêu chuẩn hóa ở IEEE 802.16. Hệ thống này là hệ thống đa truy cập không dây có các đặc điểm sau: Khoảng cách giữa trạm thu và trạm phát có thể lên tới 50km Tốc độ truyền có thể thay đổi, tối đa 70Mbps Hoạt động trong cả hai môi trường truyền dẫn: đường truyền tầm nhìn thẳng LOS (Line of Sigh) và đường truyền che khuất NLOS (Non line of Sigh) Dải tần làm việc 2-11GHz và từ 10-66GHz hiện đã và đang được tiêu chuẩn hóa Trong WiMax hướng truyền tin được chia thành hai đường lên và xuống. Đường lên có tần số thấp hơn đường xuống và đều sử dụng công nghệ OFDM để truyền. OFDM trong WiMax sử dụng tổng cộng 2048 sóng mang, trong đó 1536 sóng mang dành cho thông tin được chia thành 32 kênh con, mỗi kênh con tương đương với 48 sóng mang. WiMax sử dụng điều chế nhiều mức thích ứng từ BPSK, QPSK đến 256-QAM kết hợp với các phương pháp sửa lỗi dữ liệu như ngẫu nhiên hóa, với mã hóa sửa lỗi Reed Solomon, mã xoắn tỷ lệ mã từ 1/2 đến 7/8. Độ rộng băng tần của WiMax từ 5MHz đến trên 20MHz được chia thành nhiều băng con 1,75MHz. Mỗi băng con này được chia nhỏ hơn nữa nhờ công nghệ OFDM, cho phép nhiều thuê bao có thể truy cập đồng thời một hay nhiều kênh một cách linh hoạt để đảm bảo tối ưu hiệu quả sử dụng băng tần. Công nghệ này được gọi là công nghệ đa truy nhập OFDMA (OFDM Access). Cho phép sử dụng cả hai công nghệ TDD (Time Division Duplexing) và FDD (Frequency Division Duplexing) cho việc phân chia truyền dẫn của hướng lên (uplink) và hướng xuống (downlink) Về cấu trúc phân lớp, hệ thống WiMax được chia thành 4 lớp: Lớp con tiếp ứng (Convergence) làm nhiệm vụ giao diện giữa lớp đa truy nhập và các lớp trên, lớp đa truy nhập (MAC layer), lớp truyền dẫn (Transmission) và lớp vật lý (Physical). Các lớp này tương đương với hai lớp dưới của mô hình OSI và được tiêu chuẩn hóa để có thể giao tiếp với nhiều ứng dụng lớp trên Hình 2.1: Hệ thống đa truy nhập không dây Wimax Công nghệ WIMAX có những ưu điểm trên và có thể giải quyết những vấn đề nảy sinh trong môi trường truyền sóng NLOS nhờ sử dụng: + Kỹ thuật điều chế OFDM và OFDMA + Kênh con hóa dải tần số + Anten định hướng + Phân tập thu phát + Điều chế thích nghi + Các kỹ thuật mã hóa sửa lỗi trước + Điều khiển công suất 1. Công nghệ OFDM Một trong những thách thức của thị trường Truy nhập không dây băng rộng hiện nay là khả năng triển khai và vận hành các hệ thống không dây trong khi vẫn đảm bảo hoạt động tốt, tốc độ dữ liệu cao trong nhiều khu vực có địa hình khác nhau. Yếu tố tác động đến hoạt động của các hệ thống vô tuyến chính là các chướng ngại vật tự nhiên và nhân tạo. Đó là thách thức đối với các nhà vận hành mạng hiện nay cho dù trong điều kiện NLOS (Non-Line-of-Sight) hay đa đường (Multipath). Công nghệ OFDM sẽ giải quyết những vấn đề này. OFDM-Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) là một kỹ thuật điều chế đa sóng mang. Kỹ thuật này có thể đạt được tốc độ dữ liệu rất cao, chống nhiễu giao thoa ký tự -ISI (Inter-symbol Interference) và giải quyết được vấn đề tín hiệu đa đường. Kỹ thuật này cũng cho phép việc truyền tin tại những khu vực mà NLOS là một yếu tố hạn chế triển khai các hệ thống vô tuyến. OFDM không phải là một công nghệ mới, nó là một sự cải tiến công nghệ được thương mại hóa và đã đáp ứng được nhu cầu của thị trường. OFDM tạo nên một nền tảng vững chắc cho các kế hoạch mạng của các nhà điều hành viễn thông để có thể thu được lợi nhuận từ một số lượng khách hàng đông đảo. a) Đa đường và những tác động của nó Đa đường (multi-path) xuất hiện trong những điều kiện mà tín hiệu truyền đi bị phản xạ (reflection), nhiễu xạ (diffraction) và tán xạ (scattering). Những điều kiện này gây ra các tia dội lại của cùng một tín hiệu tới máy thu tại cùng một thời điểm hoặc bị trễ. Đấy là do các vật chắn giữa máy phát và máy thu, làm cho máy thu phải mất thêm thời gian để xử lý để có thể xác định được tín hiệu. Máy thu sẽ loại bỏ những tín hiệu không mong muốn có hại đến hoạt động của hệ thống. Hình 2.2: Đa đường (Multipath) trong OFDM Tác động của đa đường tới truyền thông không dây được biết tới là nhiễu giao thoa giữa các ký hiệu (Intersymbol Interference -ISI). Mỗi một ký hiệu bao gồm một số các bit tùy theo kiểu điều chế cụ thể. Do các hệ thống không dây sử dụng các ký hiệu để truyền nên một tín hiệu nào đó bị vọng lại sẽ gây nhiễu giao thoa giữa các ký hiệu cho ký hiệu sắp tới. Điều chế OFDM có khả năng chống chịu được trễ trải rộng (delay spread) do hiện tượng đa đường gây ra (khoảng thời gian giữa tín hiệu đa đường đầu tiên và cuối cùng mà máy thu nhận được). OFDM cũng hạn chế được nhiễu giữa các ký hiệu-ISI bằng cách sử dụng Khoảng bảo vệ (Guard Interval – GI period) tại đoạn bắt đầu của symbol. Khoảng thời gian bảo vệ chính là phần symbol bị ảnh hưởng bởi ISI còn khoảng dữ liệu tiếp theo khaỏng bảo vệ chính là khaỏng tải tin. b) Hoạt động của OFDM Điều chế OFDM chia dải phổ sẵn có thành nhiều sóng mang con độc lập. Để đạt được điều này, các sóng mang con phải trực giao với nhau để không gây ra nhiễu giữa các sóng mang con ở vị trí gần nhau. Trong một tín hiệu OFDM, tất cả các sóng mang con được truyền đồng thời. Hai tín hiệu được gọi là trực giao khi đỉnh (peak ) của mỗi tín hiệu sóng mang con trùng với điểm không (null) của các tín hiệu khác với kết quả là một tín hiệu sóng mang con được đặt và sắp thẳng hàng. Hình 2.3: Tín hiệu trực giao Những tín hiệu trong các sóng mang con độc lập được điều chế và giải điều chế một cách riêng rẽ. Nếu một hay hai sóng mang con bị suy giảm hay bị tác động bởi fading lựa chọn tần số (các tín hiệu ở các tần số khác nhau sẽ truyền đi với năng lượng phát ra và vận tốc khác nhau ) thì tác động này là nhỏ vì thông tin được trải trên các sóng mang con còn lại. Do truyền song song đồng thời nhiều sóng mang nên tốc độ dữ liệu sẽ rất cao. Vì tín hiệu OFDM được truyền đi trong các sóng mang con song song, các bit sửa lỗi trước (Forward Error Correction) được thêm vào các sóng mang để máy thu tái tạo lại các bit thông tin bị mất do nhiễu hay hiệu ứng đa đường. Cơ chế sửa lỗi này cho phép OFDM tăng tính tin cậy khi truyền dữ liệu. c) Những ưu điểm của hệ thống OFDM Công nghệ này thích hợp cho hệ thống tốc độ cao Thích hợp với với các dụng không dây Rất hiệu quả trong các môi trường đa đường dẫn Sử dụng dải tần hiệu quả do cho phép chồng phổ giữa các sóng mang con. Hạn chế được ảnh hưởng của fading chọn lọc tần số thành các kênh con fading phẳng tương ứng với các tần số sóng mang OFDM khác nhau Phương pháp này có ưu điểm quan trọng là loại bỏ được hầu hết giao thoa giữa các sóng mang và giao thoa giữa các tín hiệu Giải quyết vấn đề fading bằng quá trình thực hiện điều chế và giải điều chế trong OFDM nhờ sử dụng phép biến đổi FFT OFDM có ưu điểm nổi bật khác là khắc phục hiện tượng không có tầm nhìn thẳng bằng tín hiệu đa đường dẫn Độ bao phủ rộng hơn và độ đâm xuyên tốt hơn, cho phép cung cấp các dịch vụ truy cập vô tuyến tới các khách hàng trước đây không được phục vụ, do vậy làm tăng doanh thu tiềm năng cho các nhà điều hành mạng và cung cấp dịch vụ. Giảm chi phí lắp đặt và hoạt động do quá trình lắp đặt đơn giản hơn, không yêu cầu các điều kiện LOS (Line-of-Sight) và vẫn đảm bảo nhu cầu cài đặt thêm các thiết bị phụ trợ bổ sung. Hiệu quả sử dụng phổ rất cao, tức là có nhiều hơn dữ liệu sẽ được truyền qua một dải thông so với các công nghệ cạnh tranh. d) Nhược điểm của hệ thống OFDM Mặc dù OFDM có rất nhiều ưu điểm như đã nêu trên, nhưng điều đó không có nghĩa là OFDM không có nhược điểm: Thứ nhất, nó đòi hỏi khắt khe về vấn đề đồng bộ vì sự sai lệch về tần số, ảnh hưởng của hiệu ứng Doppler khi di chuyển và lệch pha sẽ gây ra nhiễu giao thoa tần số (InterCarrier Interference - ICI) mà kết quả là phó bỏ sự trực giao giữa các tần số sóng mang và làm tăng tỷ số bit lỗi (BER). Tuy nhiên OFDM cũng có thể giảm bớt sự phức tạp của vấn đề đồng bộ thông qua khoảng bảo vệ (GI). Sử dụng chuỗi GI cho phép OFDM có thể điều chỉnh tần số thích hợp mặc dù việc thêm GI cũng đồng nghĩa với việc giảm thêm hiệu quả sử dụng phổ tần số. Thứ hai, OFDM chịu ảnh hưởng của nhiễu xung, có nghĩa là một xung tín hiệu nhiễu có thể tác động xấu đến một chùm tín hiệu thay vì một số ký tự như trong CDMA và điều này làm tăng tỷ lệ lỗi bit của OFDM so với CDMA. 2. Công nghệ OFDMA cho mạng WiMax Hoạt động truy nhập kênh OFDMA lớp MAC của WiMax hoàn toàn khác so với WiFi. WiMax hỗ trợ phương pháp truyền song công FDD và TDD sử dụng kỹ thuật truy nhập TDMA/OFDMA. Ưu điểm của phương pháp này là cho phép linh động thay đổi độ rộng băng tần lên hoặc xuống, dẫn đến có thể thay đổi tốc độ phát (Upload) hoặc thu (Download) dữ liệu chứ không phải là cố định như trong ADSL hay CDMA. Trong WiFi, tất cả các trạm truy nhập một cách ngẫu nhiên đến điểm truy cập (Access Point - AP), chính vì vậy, khoảng cách khác nhau từ mỗi nút đến AP sẽ làm giảm thông lượng mạng. Ngược lại, ở lớp MAC của 802.16, lịch trình hoạt động cho mỗi thuê bao được định trước, do vậy,các trạm chỉ có duy nhất một lần cạnh tranh kênh truyền dẫn la thời điểm gia nhập mạng. Sau thời điểm này, mỗi trạm được trạm phát gốc gắn cho một khe thời gian. Khe thời gian có thể mở rộng hay co hẹp lại trong quá trình truyền dẫn. Ưu điểm của việc đặt lịch trình là chế độ truyền dẫn vẫn hoạt động ổn định trong trường hợp quá tải và số lượng thuê bao đăng ký vượt quá mức cho phép, và nó cũng có thể tăng được hiệu quả sử dụng băng tần. Việc sử dụng thuật toán lịch trình còn cho phép trạm phát gốc điều khiển chất lượng dịch vụ (Quality of Service - QoS) bằng việc cân bằng nhu cầu truyền thông giữa các thuê bao Để làm được điều này, hệ thống WiMax thực hiện việc mã hóa và điều chế thích nghi AMC (Adaption Modulation and Coding) để tối ưu hóa băng thông tùy thuộc vào điều kiện của kênh truyền. Đối với kênh truyền tốt (có nghĩa là tỷ số tín hiệu trên tạp âm SNR cao) có thể điều chế ở 64 QAM. Nơi kênh ở chất lượng thấp hơn thì giảm dần mức điều chế xuống đến QPSK. Các nghiên cứu đã chứng minh được tính ưu việt của WiMax so với WCDMA: Công nghệ Số lượng thuê bao trong một trạm phủ sóng Thông lượng trung bình của mạng (Mbit/s) Thông lượng trung bình của một thuê bao (kbit/s) Trế truyền dẫn trung bình của một gói (s) OFDM 40 4,45 1802 2,33 WCDMA (MMSE) 40 3,83 1170 3,56 WCDMA (Rake) 40 3,03 490 8,54 Bảng 2.1: So sánh một số tham số giữa OFDM và CDMA Kỹ thuật điều chế và mã hóa thích nghi là một trong những ưu việt của OFDM vì nó cho phép tối ưu hóa mức điều chế trên mỗi kênh con dựa trên chất lượng tín hiệu (tỷ lệ SNR) và chất lượng kênh truyền dẫn. Tỏng công nghệ OFDMA, các thuê bao được phân chia tài nguyên vô tuyến thông qua việc truy nhập vào các sóng mang phụ khác nhau 3. Kênh con hóa dải tần số Kênh con hóa trong đường lên là một lựa chọn trong mạng WiMax. Điều này giúp cân đối được quỹ đường truyền cho cả đường lên và đường xuống. Công suất phát sẽ tập trung vào ít hơn các sóng mang OFDM, điều này làm tăng tăng ích của hệ thống, giúp mở rộng phạm vi phủ sóng của hệ thống, tránh được suy hao che chắn, và giảm được công suất tiêu thụ của CPE. Áp dụng kênh con hóa dải tần sẽ làm cho phương thức truy nhập OFDMA tăng tính linh động trong việc sử dụng tài nguyên, hỗ trợ cho tính di động và có mặt khắp mọi nơi của hệ thống. Hình 2.4: Kênh con hóa dải tần 4. Anten cho các ứng dụng vô tuyến cố định Anten định hướng với hệ số tăng ích lớn làm tăng tính sẵn sàng của tuyến so với các loại anten omni thông thường. Khoảng trễ cũng được giảm đáng kể do sử dụng anten định hướng tại cả BS và CPE. Các hệ thống anten thích nghi AAS (Adaptive Antena System) là một phần lựa chọn của tiêu chuẩn IEEE 802.16. AAS có khả năng điều chỉnh búp sóng chỉ tập trung vào một hướng nhất định hoặc cũng có thể tập trung vào nhiều hướng. Điều này có nghĩa là trong khi phát tín hiệu được giới hạn theo một hướng nhất định của phía thu, giống như một điểm sáng. Còn khi thu, hệ thống AAS có thể chỉ tập trung vàp một hướng có tín hiệu mong muốn. AAS cũng có khả năng giảm nhiễu đồng kênh từ các vị trí khác. AAS được coi là sự phát triển của tương lai, có khả năng cải thiện tỷ lệ tái sử dụng phổ tần và khả năng của một mạng WiMax. 5. Phân tập thu phát Phương pháp phân tập được sử dụng là một phương pháp hiệu quả triệt nhiễu đa đường và tín hiệu phản xạ thường xảy ra trong môi trường truyền dẫn NLOS. Phân tập là một tham số lựa chọn trong WiMax. Những thuật toán phân tập do WiMax đề xuất cho cả phía phát và phía thu làm tăng khả năng của hệ thống. Lựa chọn phân tập phát WiMax sử dụng mã hóa thời gian không gian, làm giảm quỹ dự trữ yêu cầuvà tránh nhiễu. Đối với phân tập phát, rất nhiều các phương pháp kết hợp để cải thiện khả năng của hệ thống. Ví dụ, phương pháp tối đa tỷ lệ phối hợp MRC tận dụng ưu điểm của hai anten thu riêng rẽ giúp trnáh pha đinh và làm giảm nhiễu đường truyền. Phân tập được coi là một công cụ hiệu quả trong môi trường truyền dẫn NLOS. 6. Điều chế thích nghi Điều chế thích nghi cho phép hệ thống WiMax điều chỉnh được phương pháp điều chế tín hiệu dựa tr

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docDAN381.doc
Tài liệu liên quan