Tiểu luận Tìm hiểu về công nghệ wimax

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÀO CÁO MÔN HỌC MẠNG MÁY TÍNH ĐỀ BÀI: TÌM HIỂU VỀ CÔNG NGHỆ WIMAX Nhóm SV Lớp 47K: Nguyễn Hữu Mỹ Đào Tuấn Vũ Nguyễn Xuân Phú Ngô Văn Mạnh NỘI DUNG BÁO CÁO 1. Giới thiệu chung 2. Các đặc điểm về kĩ thuật của WIMAX 2.1 Dải tần làm việc 2.2 Lớp vật lý PHY (physical layer) 2.3 Lớp điều khiển truy nhập đường truyền MAC (Media Access Control) 2.4 mã hóa bảo mật 2.5 Giới thiệu IEEE 802.16e 3. Các phương pháp điều chế 3.1 OFDM 3.2. PSK,M-QAM 4. So sánh, đánh giá WIMAX với một số công nghệ khác. 5. Nhận xét 6.Tương lai ứng dụng của WIMAX 1.Giới thiệu chung WIMAX là gì? WiMAX” là từ viết tắt của Worldwide Interoperability for Microwave Access – Khả năng tương tác toàn cầu với truy nhập vi ba. WiMAX là một công nghệ cho phép truy cập băng rộng vô tuyến đến đầu cuối (last mile) như một phương thứcthay thế cho cáp và DSL. WIMAX cho phép kết nối băng rộng vô tuyến cố định, nomadic, mang xách được,di động mà không cần thiết ở trong tầm nhìn thẳng (Line of sight) trực tiếp tới một trạm gốc. WIMAX có hai phiên chính: WIMAX cố định (Fixed WIMAX) WIMAX di động (Mobile WIMAX). Lịch sử ra đời Chuẩn 802.16 được xây dựng từ viện kĩ thuật điện và điện tử vào năm 1999, nhưng tiêu chuẩn đầu tiên được đưa ra và được cả thế giới chấp nhận phải vào năm 2001. 2003->802.16a 2004->802.16d 2005->802.16e 2. Các đặc điểm về kĩ thuật của WIMAX 2.1 Dải tần làm việc •Dải tần làm việc của WIMAX rất rộng. Phiên bản đầu tiên WIMAX (IEEE802.16) cho phép giải tần hoạt động từ 10 đến>66 GHz. Đến năm 2004, phiên bản 802.16a ->802.16d thêm vào dải tần từ 2 đến 11 GHz. •Các băng tần cụ thể của WiMax đang 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), 2300-2400MHz (băng 2.3GHz), 5725-5850MHz (băng 5.8GHz) 2.2 Lớp vật lý PHY (physical layer) 10 – 66 GHz: Trong thiết kế của đặc tả PHY cho 10–66 GHz, sự truyền lan “line-of-sight” (tầm nhìn không bị vật cản) là cần thiết. Do kiến trúc “điểm- nhiều điểm”, về cơ bản, BS truyền một tín hiệu TDM với những trạm thuê bao riêng lẻ được định vị những khe thời gian theo chu kỳ. 2–11 GHz: Lớp vật lý 2–11 GHz được thiết kế do nhu cầu theo hướng hoạt động NLOS (non-line-of-sight). Vì các ứng dụng mang tính dân cư, sự truyền phải được thực hiện theo nhiều đường. Chuẩn được thiết kế hỗ trợ cho cả phương thức song công theo thời gian (Time Division Duplex - TDD) và song công theo tần số (Frequency Division Duplex - FDD) cho việc phân chia truyền dẫn hướng lên và hướng xuống. TDD, tại đó đường lên và đường xuống dùng chung một kênh nhưng không truyền cùng lúc và FDD, tại đó đường lên và đường xuống hoạt động trong những kênh riêng biệt. Với TDD, đường uplink và downlink được đặt vào các burst không liên tục có các khoảng bảo vệ để tránh nhiễu khi dùng chung một kênh Cấu trúc khung cho TDD Giữa PHY và MAC là một lớp con hội tụ truyền Transmission. Lớp này thực hiện sự biến đổi các PDU (protocol data units) giữa 2 lớp. 2.3 Lớp điều khiển truy nhập đường truyền MAC (Media Access Control) MAC được thiết kế đặc biệt cho môi trường truy cập không dây điểm tới đa điểm (point-to-multipoint PMP). Nó hỗ trợ cho các lớp cao hơn và giao thức giao vận như ATM, Ethernet hay Internet Protocol IP và cũng được thiết kế sao cho có khả năng phù hợp với các giao thức trong tương lai. MAC có tốc độ bit rất cao lên đến 268 mbps mỗi chiều MAC bao gồm những lớp con quy tụ chuyên biệt về dịch vụ giao diện với những lớp cao hơn, phía trên lớp con phần chung (common part) MAC nòng cốt thực hiện những chức năng MAC chủ yếu. Bên dưới lớp con phần chung là lớp con bảo mật (security sublayer). Lớp con quy tụ chuyên biệt về dịch vụ Lớp con phần chung Lớp con bảo mật Lớp vật lý Những lớp con quy tụ chuyên biệt về dịch vụ : Tiến hành chuyển đổi các gói tin từ các định dạng của mạng khác thành các gói tin phù hợp với định dạng IEEE 802.16. Lớp này nằm trên đỉnh của MAC, thực hiện nhận các PDU từ các lớp cao hon, phân lớp dịch vụ các PDU đó và phân phối xuống lớp con phần chung. Lớp con phần chung (common part sublayer): Cung cấp các chức năng chính của MAC bao gồm -chức năng truy nhập -phân bố băng thông -thiết lập -quản lí kết nối. Sự trao đổi thông tin giữa các trạm gốc (Base Station -BS) và trạm thuê bao (Subcriber Station - SS) trong một vùng địa lí theo các kiến trúc: Điểm – Điểm (Point to Point), Điểm – Đa điểm (Point to MultiPoint) và kiến trúc kết hợp (Mesh). Lớp con bảo mật (security sublayer) Cung cấp các cơ chế chứng thực, trao đổi khóa và mã hóa. Lớp con bảo mật cung cấp cơ chế điều khiển truy nhập tin cậy, đảm bảo an toàn dữ liệu trên đường ruyền, khắc phục việc truy cập trái phép các dịch vụ bằng việc mã hóa các luồng dịch vụ. 2.4 mã hóa và bảo mật Sơ đồ mã hóa trong quá trình truyền nhận:Ngẫu nhiên hóa Quá trình được gọilàngẫu nhiên nhưng thực chất đóchỉ là sự giả ngẫu nhiên. Tức là một cụm các bit đầu vào sẽ được biến đổi sao cho xác suất xuất hiện các bit 0 và 1 là tương đương nhau, chống lại hiện tượng quá nhiều bit 0 và bit 1 cùng xuất hiện. -đảm bảo được sự đồng bộ với bên thu, đồng hồ bên thu sẽ dễ dàng được khôi phụ hơn, qua đósự giải điều cũng dễ hơn -đối với các thiết bị mà không có được bộ giải điều chế ngẫu nhiên thì các tín hiệu này giống như các tín hiệu nhiễu, tạpâm(xác suất bit 1 và 0 là ngang nhau), nó sẽ không thu nhận được. Mã hóa sữa lỗi Đây là quá trình mã hóa để sửa lỗi trong trường hợp các bit bị hỏng, bị sai trên đường truyền. Dùng 2 loại mã khối và mã chập. Dữ liệu được mã hóa bằng mã khối, sau đósẽ được mã hóa bằng mã chập. 2.5 Giới thiệu IEEE 802.16e IEEE 802.16-2005 hay IEEE 802.16e (WIMAX di động) là phiên bản cải tiến của chuẩn WIMAX cố định, cho phép truy cập không dây cố định hay đang di chuyển Non Light of Sight với các đặc điểm: –Cải tiến vùng bao phủ NLOS bằng cách sử dụng thuật toán Tự động yêu cầu truyền lại lai – hybrid Automatic Retransmission Request (hARQ). –Tăng vùng bao phủ và tốc độ dữ liệu với giảm phân tập đa đường bằng cách sử dụng Hệ thống anten thích ứng (Adaptive Antenna Systems - AAS) và công nghệ nhiều đầu vào nhiều đầu ra (Multiple Input Multiple Output MIMO). –Sử dụng thuật toán biến đổi Fourier nhanh FFT tránh được trễ do thời gian truyền sóng và nhiễu. 3.Các phương pháp điều chế 3.1 Điều chế phân chia tần số trực giao(OFDM). 3.2 Điều chế PSK,M-QAM 3.2.1 Điều chế PSK BPSK hay là 2-PSK là điều chế dịch pha nhị phân là kiểu điểu chế đơn giản nhất của PSK.sử dụng hai pha lệch nhau 1800 và được biểu diễn trên lược đồ chòm sao Là phương pháp điều chế mà tín hiệu được điều chế làm thay đổi biên độ của sóng mang.Hai sóng mang thường được sử dụng ở đây là hàm Sin và Cos lệch pha nhau 90° 4. So sánh, đánh giá WIMAX với các công nghệ khác. WI-FI : Wi-Fi hay Wireless Fidelity là công nghệ mạng nội bộ không dây (WLAN) dựa trên tiêu chuẩn IEEE 802.11. Trong khi đó, WiMax Worldwide Interoperability for Microwave) là tập rút gọn của IEEE 802.16 cho việc kết nối Internet băng thông rộng ở khoảng cách lớn. 3G : được phát triển trên nền công nghệ thông tin di động và thích hợp với những người dùng di chuyển liên tục ở tốc độ lớn. Tuy WIMAX 802.16e có thể mang đến cho người sử dụng khả năng truy cập dữ liệu khi đang di chuyển với tốc độ dưới 100 km/giờ nhưng cũng chưa phù hợp với những dịch vụ không gián đoạn dù giá cước có thể rẻ hơn. Công nghệ cáp: công nghệ cáp khẳng định vị thế ở những nơi không có tính di động nhưng đòi hỏi chất lượng kết nối cao như thoại video, truyền hình Internet. Nhưng những ứng dụng có tính di động thì Cap không thể,mặt khác việc triển khai cáp rất tốn kém và chỉ có thể thực hiện ở vùng đô thị đông dân cư. 5. Nhận xét WIMAX có công suất cao hơn và băng thông rộng: sử dụng kĩ thuật OFDM qua các cơ chế điều chế đơn sóng mang với khả năng cung cấp hiệu suất băng thông cao hơn và do đó thông lượng dữ liệu cao hơn với tốc độ có thể đạt 70Mbit/s. Trạm gốc có thể đánh đổi thông lượng lấy khoảng cách Chi phí thấp hơn: CPE vô tuyến cố định có thể sử dụng cùng loại chipset modem được sử dụng trong máy tính cá nhân (PC) và PDA, vì ở khoảng cách gần các modem có thể tự lắp đặt trong nhà CPE sẽ tương tự như cáp, DSL và các trạm gốc có thể sử dụng cùng loại chipset chung được thiết kế cho các điểm truy cập WIMAX Chuẩn cho truy cập vô tuyến cố định và di động: WIMAX sẽ trở thành một giải pháp chi phí hợp lý nhất cho các nhà khai thác triển khai các ứng dụng vô tuyến cố định và di động cho các máy xách tay và PDA. WIMAX bổ sung trọn vẹn cho 3G và Wi-Fi. WIMAX cho phép các dịch vụ như thoại và email là những dịch vụ đòi hỏi mạng có độ trễ thấp hoạt động được. 6.Tương lai ứng dụng của WIMAX Công nghệ WIMAX là giải pháp cho nhiều loại ứng dụng băng rộng tốc độ cao cùng thời điểm với khoảng cách xa và cho phép các nhà khai thác dịch vụ hội tụ tất cả trên mạng IP để cung cấp các dịch vụ: dữ liệu, thoại và video. WIMAX với sự hỗ trợ QoS, khả năng vươn dài và công suất dữ liệu cao được dành cho các ứng dụng truy cập băng rộng cố định ở những vùng xa xôi, hẻo lánh cũng như khu vực thành thịở các nước đang phát triển WIMAX có khả năng thay thế đường Leased-line - giúp triển khai dịch vụ nhanh hơn đường cáp quang thay đường DSL – giúp tiếp cận nhanh hơn các đối tượng người dùng băng rộng Các điểm hotspot Wi-Fi – giúp giảm giá thành đường Leased-line và triển khai các điểm hostspot một cách nhanh chóng hơn Khả năng roaming giữa các dịch vụ Wi-Fi và WiMax –mang lại nhiều lợi ích cho người sử dụng. Khó khăn gặp phải khi triển khai: Giá cả thiết bị đầu cuối hiện còn đắt. Có số lượng hạn chế các nhà sản xuất các thiết bị đầu cuối. Việcchuẩn hoá thiết bị khó đồng nhất do khả năng mềm dẻo,linh hoạt (flexibility) của WiMAX. Việc kết nối, đánh số, chất lượng dịch vụ, bảo mật và an toàn mạng cần nghiên cứu cụ thể. Cần một chi phí lớn phải bỏ ra để phát triển hạ tầng cho một hệ thống mới trong khi hệ thống cũ vẫn còn chưa được sử dụng hết. Tình hình triển khai WiMAX: Bộ BCVT hiện chỉ cấp phép thử nghiệm WiMAX cố định tiêu chuẩn 802.16-2004 Rev d ở băng tần 3,3 GHz-3,4 GHz nhằm đánh giá được công nghệ và khả năng thương mại các dịch vụ trên nền WiMAX. Hiện có 4 doanh nghiệp được cấp phép thử nghiệm công nghệ WiMAX cố định băng tần 3,3 GHz : Tổng công ty Bưu chính Viễn thông Việt Nam-VNPT Tổng công ty truyền thông đa phương tiện-VTC (forumwimax) Công ty cổ phần viễn thông FPT Telecom Tổng công ty viễn thông quân đội-Viettel VDC (thuộc VNPT) chính là đơn vị đầu tiên cho triển khai thử nghiệm loại hình dịch vụ và công nghệ tiên tiến này. WiMax do VDC triển khai thử nghiệm hoạt động trong dải tần từ 3,3GHz đến 3,4GHz, với thiết bị nhập từ hãng Alvarion - sản phẩm BreezeMAX