Báo cáo thực tập LỜI NÓI ĐẦU Trong năm gần đây, giới công nghệ thông tin chứng kiến bùng nổ công nghiệp mạng không dây Khả liên lạc không dây gần tất yếu thiết bị cầm tay (PDA), máy tính xách tay, điện thoại di động thiết bị số khác Với tính ưu việt vùng phục vụ kết nối linh động, khả triển khai nhanh chóng, giá thành ngày giảm Xu hướng kết nối không dây/vô tuyến ngày trở nên phổ cập kết nối mạng máy tính Với chiều hướng giá thành máy tính xách tay ngày giảm nhu cầu truy nhập Internet ngày tăng, nước phát triển dịch vụ truy nhập Internet không dây trở nên phổ cập, bạn ngồi tiền sảnh khách sạn truy nhập Internet từ máy tính xách tay cách dễ dàng thông qua kết nối không dây công nghệ dịch chuyển địa IP Công nghệ đem đến Bluetooth kết nối không dây, Wi-Fi truy xuất Internet không dây, điện thoại di động Nhưng bên cạnh ưu điểm, công nghệ kết nối không dây hạn chế chưa thật liên thông với Vấn đề với truy nhập WiFi hotspot nhỏ, phủ sóng rải rác Cần có hệ thống không dây mà cung cấp tốc độ băng rộng cao khả phủ sóng lớn Đó WiMAX(Worldwide Interoperability Microwave Access) Nó biết đến IEEE 802.16 WiMAX công nghệ dựa tảng chuẩn tiến hóa cho mạng không dây điểm- đa điểm Là giải pháp cho mạng đô thị không dây băng rộng với phạm vi phủ sóng tới 50km tốc độ bit lên tới 70Mbps với kênh 20MHz, bán kính cell từ 2-9km Chuẩn thiết kế hoàn toàn với mục tiêu cung cấp trục kết nối trực tiếp mạng nội thị (Metropolitan Area Network-MAN) đạt băng thông tương đương cáp, DSL, trục T1 phổ biến nay.Công nghệ WiMax xu hướng cho tiêu chuẩn giao diện vô tuyến việc truy nhập không dây băng thông rộng cho thiết bị cố định, xách tay di động Chất lượng dịch vụ thiết lập cho kết nối, an ninh tốt, hỗ trợ multicast di động, Đinh Thị Phương Anh Báo cáo thực tập sử dụng phổ tần cấp phép không cấp phép WiMax thực nhà cung cấp dịch vụ nhà sản xuất quan tâm Chính ưu điểm mà Việt Nam có nhiều hãng, công ty tiến hành triển khai thử nghiệm, có Tổng Công Ty Truyền Thông Đa Phương Tiện, trình thực tập em đọc, tham khảo nghiên cứu công nghệ này, công nghệ tắt đón đầu Việt Nam Để tìm hiểu công nghệ mẻ đầy tiềm năng, em thực đề tài “Nghiên cứu công nghệ không dây WiMax ứng dụng công nghệ này” I Tổng quan công nghệ không dây băn rộng 1.Giới thiệu chung Xã hội ngày phát triển, nhu cầu trao đổi thông tin ngày tăng Trước đây, nhu cầu ít, thông tin trao đổi đơn giản, có kí hiệu, chữ thông thường… đến văn bản, email, tệp tin cỡ nhỏ,… Nhưng nay, tương lai, người ta không muốn trao đổi loại hình thông tin đơn giản cũ mà người ta muốn trao đổi thông tin có kích thước lớn hơn, đa dạng âm thanh, hình ảnh, video,… Trước thực tế đó, việc đưa sách, quy định, cần phải có công nghệ để hỗ trợ cho việc xây dựng triển khai dịch vụ Người ta cần cải tạo toàn hệ thống mạng để đáp ứng nhu cầu đó, từ mạng lõi, mạng phân tán đến mạng truy nhập Hiện giới Việt Nam, mạng lõi, mạng phân tán cải thiện cách đáng kể Riêng mạng truy nhập gặp nhiều khó khăn Mạng truy nhập mạng nối từ nhà cung cấp dịch vụ tới khách hàng, chiếm phần đầu tư lớn cho toàn mạng nói chung Đây nơi mà nhiều giải pháp đưa nhằm cải thiện khả cung cấp dịch vụ cho khách hàng đồng thời tiết kiệm tối đa chi phí Đinh Thị Phương Anh Báo cáo thực tập Mạng truy nhập nói đến nhiều mạng truy nhập băng rộng Gọi băng rộng cung cấp tốc độ đủ lớn để triển khai dịch vụ tiên tiến thoại, liệu video 2.Các đặc điểm mạng không dây băng rộng Đặc điểm cho phép thay đổi, di chuyển, thu hẹp mở rộng mạng cách đơn giản, tiết kiệm, thành lập mạng có tính chất tạm thời với khả động mềm dẻo cao, thiết lập mạng khu vực khó nối dây, tiết kiệm chi phí dây tốn Đặc điểm thứ hai nhanh, cho phép truy cập với tốc độ gấp 10-20 lần so với phương pháp quay số thông thường, chí Khi ta dùng modem để quay số, tốc độ đạt từ 30 đến 50Kbps với kết nối băng rộng, tốc độ lên tới từ 256Kbps đến 10Mbps, phụ thuộc vào dịch vụ mà ta chọn Hãy tưởng tượng, ta sử dụng modem kết nối 28,8Kbps, ta phải đến 18 phút để tải tệp nhạc MP3 31/2 phút, sử dụng kết nối băng rộng 1.5Mbps cần 20 giây Đặc điểm thứ ba kết nối Bất kì máy tính bật lên trạng thái kết nối với internet Điều có nghĩa lãng phí thời gian cho việc quay số đợi modem kết nối lần muốn vào internet Sẽ chuyện bị cảnh báo mạng bận bị rớt khỏi mạng Không bắt buộc phải ngừng dịch vụ điện thoại dùng dịch vụ internet Tức thuê bao hoàn toàn trả tiền cho đường dây thuê bao thứ hai Hơn chia sẻ nhiều máy với thông qua kết nối internet Đặc điểm bật công nghệ băng rộng tốc độ Chính đạt tốc độ cao nên triển khai nhiều dịch vụ khác mà với kết nối quay số thông thường làm Điều đồng nghĩa với việc thúc đẩy phát triển internet, phát triển dịch vụ xã hội khác Có thể kể qua số dịch vụ đáng ý là: dịch vụ cho phép truyền tệp tin với dung lượng lớn, tệp văn bản, tệp âm thanh, tập hình Đinh Thị Phương Anh Báo cáo thực tập ảnh, tệp phim…, dịch vụ nhắn tin nhanh với tệp với dung lượng tùy ý, dịch vụ hội tụ tốc độ cao 3.Các loại mạng không dây tiêu biểu 3.1 Mạng PAN - PAN mạng kết nối thiết bị gần với cho phép chúng chia sẻ thông tin dịch vụ Điểm đặc biệt mạng ứng dụng khoảng cách ngắn, thông thường khoảng vài mét, công suất nhỏ,… thích hợp để nối thiết bị ngoại vi vào máy tính Các mạng PAN dùng để giao tiếp thiết bị cá nhân điện thoại, PDA,… để kết nối với mạng cấp cao mạng LAN, WAN, chí Internet Những ứng dụng thường thấy WPAN không gian văn phòng, gia đình không gian xung quanh cá nhân Các thiết bị điện tử mạng máy tính để bàn, máy tính di động, máy in, thiết bị cầm tay, điện thoại di động, máy nhắn tin,… - Các công nghệ WPAN có nhiều với nhiều loại đa dạng phân làm hai loại, loại dùng sóng hồng ngoại để truyền loại dùng sóng radio để truyền Chuẩn WPAN có tốc độ truyền dẫn nhà đạt 480 MB/giây phạm vi 10m.Trong mô hình mạng WPAN có xuất Đinh Thị Phương Anh Báo cáo thực tập công nghệ IrDA Bluetooth dựa chuẩn IEEE 802.15 (Institute for Electrical and Electronic Engineers ) Hiện 802.15 phát triển thành 802.15.3 biết đến với tên công nghệ Ultrawideband - siêu băng thông - hứa hẹn cách mạng không dây gia đình 3.2 Mạng LAN - WLAN (Wireless Local Area Network) hệ thống liên kết, chia sẻ trao đổi liệu máy tính sử dụng sóng radio hồng ngoại nhằm thay mạng LAN truyền thống Tổ chức chuẩn hóa mạng WLAN chủ yếu IEEE 802.11, bao gồm chuẩn 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n… WLAN phần giải pháp vǎn phòng di động, cho phép người sử dụng kết nối mạng LAN từ khu vực công cộng văn phòng, khách sạn hay sân bay… - WLAN cho phép thay đổi, di chuyển, thu hẹp mở rộng mạng cách đơn giản, tiết kiệm, thành lập mạng có tính chất tạm thời với khả động mềm dẻo cao, thiết lập mạng khu vực khó nối dây, tiết kiệm chi phí dây tốn Bên cạnh đó, việc cài đặt mạng WLAN dễ dàng công nghệ WLAN dễ hiểu dễ sử dụng Tốc độ WLAN lên tới vài chục Mbps, khoảng cách hàng kilomet giá thành ngày giảm - Tại Việt Nam, WLAN triển khai ứng dụng nhiều nơi, xong chưa phổ biến sở hạ tầng, giá thành chưa phù hợp nhiên cho phép người sử dụng truy xuất thông tin, truy cập Internet với tốc độ cao nhiều so với phương thức truy nhập gián tiếp truyền thống 3.3 Mạng MAN - Mạng WMAN sử dụng chuẩn IEEE 802.16, hoàn thành vào tháng 10/2001 công bố vào ngày 8/2002, định nghĩa đặc tả kỹ thuật giao diện không gian WirelessMAN Đặc điểm công nghệ phạm vi bao phủ từ vài km đến vài chục km Công nghệ thích hợp cho việc triển khai ứng dụng phạm vi thành phố, vùng ngoại ô,… Công nghệ Đinh Thị Phương Anh Báo cáo thực tập đặc biệt có ý nghĩa việc đưa thông tin tới vùng sâu, vùng xa nơi mà việc cáp đến thực khó khăn - Việc đưa chuẩn mở công nghệ truy nhập không dây băng rộng WiMAX cho phép mạng không dây mở rộng phạm vi hoạt động tới gần 50 km truyền liệu, giọng nói hình ảnh video với tốc độ nhanh so với đường truyền cáp Đây giải pháp để quốc gia thực việc đưa công nghệ thông tin tới vùng xa xôi hẻo lánh, địa hình hiểm trở, phức tạp, thực việc phổ cập tin học cho toàn xã hội, đồng thời công cụ hoàn hảo cho nước phát triển nước ta tắt đón đầu việc bắt kịp với phát triển công nghệ thông tin với nước giới 3.4 Mạng WAN - Đặc điểm mạng WAN khả bao phủ vùng địa lý rộng lớn Có thể khu vực rộng, quốc gia, chí toàn cầu Do WAN kết nối mạng user qua phạm vi địa lý rộng lớn, nên chúng mở khả cung ứng hoạt động thông tin cự ly xa cho doanh nghiệp WAN cho phép người sử dụng LAN chia sẻ chia sẻ với vị trí xa WAN cung cấp truyền thông tức thời qua miền địa lý rộng lớn Khả truyền liệu, hình ảnh …, đến nơi đâu giới tạo khả truyền thông tương tự dạng truyền thông hai người vị trí vật lý Trong tương lai, kết nối Wireless WAN sử dụng chuẩn 802.20 để thực kết nối diện rộng II.Tổng quan Wimax 1.Sự đời Wimax Wi-Fi công nghệ kết nối không dây "nóng" xét từ nhiều góc độ Tuy nhiên theo nhìn nhận nhiều chuyên gia, Wi-Fi chẳng qua "công nghệ mở đường" cho hàng loạt chuẩn kết nối không dây ưu việt WiMAX, 802.16e, 802.11n Ultrawideband Đinh Thị Phương Anh Báo cáo thực tập Wimax , tên viết tắt (Worldwide Interoperability for Microwave Access), hệ thống truy nhập vi ba có tính tương tác toàn cầu dựa sở tiêu chuẩn kỹ thuật IEEE 802.16-2004 Tiêu chuẩn hai tổ chức quốc tế đưa ra: Tổ công tác 802.16 ban tiêu chuẩn IEEE 802, Diễn đàn WiMAX Tổ công tác IEEE 802.16 người chế định tiêu chuẩn; Diễn đàn WiMAX người triển khai ứng dụng tiêu chuẩn IEEE 802.16 WiMAX công nghệ tao ảnh hưởng thành phần truyền tin trang bị công ty, thúc đẩy chứng nhận tính tương thích thiết bị truy nhập băng rộng không dây, tương thích với chuẩn IEEE 802.16 chuẩn ETSI-HIPERMAN Tổ chức phi lợi nhuận WiMAX bao gồm công ty sản xuất thiết bị linh kiện truyền thông hàng đầu giới nỗ lực thúc đẩy xác nhận tính tương thích khả hoạt động tương tác thiết bị truy cập không dây băng thông rộng tuân theo chuẩn kỹ thuật IEEE 802.16 tăng tốc độ triển khai truy cập không dây băng thông rộng toàn cầu Do chuẩn 802.16 thường biết đến với tên WiMAX Chuẩn IEEE 802.16 hoàn thành năm 2001 công bố vào năm 2002 thực đem đến cách mạng cho mạng truy cập không dây Nếu Wireless LAN đuợc phát triển để cung cấp dịch vụ truy nhập Internet cho mạng LAN không dây, nâng cao tính linh hoạt truy nhập Internet cho vùng tập trung đông dân cư phạm vi hẹp với WiMAX khả cung cấp dịch vụ vùng đô thị giải vấn đề khó khăn việc cung cấp dịch vụ Internet cho vùng thưa dân, khoảng cách xa mà công nghệ xDSL sử dụng dây đồng đạt tới Áp dụng WiMAX mang lại khả kết nối không dây cho toàn thị trấn Giải pháp giúp thu ngắn khoảng cách vùng quê xa xôi hẻo lánh với vùng thành thị đại WiMAX phát triển từ dịch vụ cung cấp băng thông LAN nâng cấp lên mạng WAN WiMAX sử dụng chuẩn kết nối 802.16 có nhiều đặc điểm trội tốc độ, phạm vi phủ sóng so với chuẩn kết nối Đinh Thị Phương Anh Báo cáo thực tập không dây 802.11 Không giống chuẩn 802.11 phủ sóng khu vực nhỏ, WiMAX phủ sóng vùng rộng tới 50 km với tốc độ lên đến 70Mbps WiMAX cung cấp truy nhập băng rộng không dây cố định theo hai phương pháp điểm - điểm (Point to Point ) điểm - đa điểm (Point to multipoint) Một hệ thống WiMax gồm hai phần: − Trạm phát: giống trạm BTS mạng thông tin di động với công suất lớn phủ sóng tới vùng rộng tới 8000km2 − Trạm thu: Có thể anten nhỏ thẻ (Card) mạng cắm vào thiết lập có sẵn Mainboard bên máy tính, theo cách mà WiFi dùng Các trạm phát BTS kết nối tới mạng Internet thông qua đường truyền tốc độ cao dành riêng nối tới BTS khác trạm trung chuyển đường truyền thẳng LOS (Line of Sigh) WiMax phủ sóng tới vùng xa Đinh Thị Phương Anh Báo cáo thực tập Hình 1: Mô hình truyền thông WiMax Đinh Thị Phương Anh Báo cáo thực tập Các anten thu/phát trao đổi thông tin với qua tia sóng truyền thẳng tia phản xạ Trong trường hợp truyền thẳng, anten đặt cố định điểm cao, tín hiệu trường hợp ổn định tốc độ truyền đạt tối đa Băng tần sử dụng dùng tần số cao đến 66GHz tần số tín hiệu bị giao thoa với kênh tín hiệu khác băng thông sử dụng lớn Đối với trường hợp tia phản xạ, WiMax sử dụng băng tần thấp hơn, 2-11GHz, tương tự WiFi, tần số thấp, tín hiệu dễ dàng vượt qua vật cản, phản xạ, nhiễu xạ, uốn cong, vòng qua vật thể để đến đích Chuẩn IEEE 802.16, mạng vùng đô thị không dây cung cấp truy nhập mạng cho tòa nhà thông qua anten trời truyền thông với trạm phát sóng sở (BS) Do hệ thống không dây có khả hướng vào vùng địa lý rộng, hoang vắng mà không cần phát triển sở hạ tầng tốn việc triển khai kết nối cáp nên công nghệ tỏ tốn việc triển khai dẫn đến truy cập băng rộng tăng lên khắp nơi Một ăng ten WiMAX có hiệu đầu tư cao cung cấp băng thông rộng tới hộ gia đình bán kính lên tới 50 km, loại bỏ hoàn toàn chi phí liên quan tới việc triển khai hệ thống dây kết nối Với công nghệ mở rộng, chuẩn phát triển để hỗ trợ người dùng cần di chuyển 2.Các chuẩn 802.16 tiêu biểu Ban đầu chuẩn IEEE 16 có đặc tả lớp MAC Sau loạt nghiên cứu đưa thêm vào nhiều khác biệt đặc tả lớp vật lý (PHY) định trải phổ mới, cấp phép không cấp phép, trở nên có giá trị Dưới trình bày tóm tắt ngắn gọn mở rộng khác dải tần họ chuẩn IEEE 802.16 * IEEE 802.16 - 2001 Những đặc tả ban đầu chuẩn IEEE 802.16 định nghĩa lớp MAC 10 Đinh Thị Phương Anh Báo cáo thực tập Bảo mật Tính bảo mât tích hợp sẵn 802.16 cung cấp chế truyền thông tin cậy an toàn 802.16 định nghĩa riêng lớp cho bảo mật thuộc lớp MAC gọi Secure-Sublayer 6/ Mạng không dây băng rộng di động Mobile Wimax WiMAX di động (Mobile WiMAX) giải pháp không dây băng rộng cho phép phủ sóng mạng băng rộng không dây cố định nhờ công nghệ truy nhập vô tuyến băng rộng diện rộng với kiến trúc mạng linh hoạt Giao diện WiMAX di động sử dụng công nghệ OFDM để cải thiện hiệu suất đa đường (multi-path) môi trường không theo tầm nhìn thẳng (NLOS) OFDMA thay đổi tỉ lệ (SOFDMA) giới thiệu phần bổ sung IEEE 806.16e để hỗ trợ băng thông kênh tỉ lệ (co dãn) từ 1.25 đến MHz Nhóm kỹ thuật di động (Mobile Technical Group) diễn đàn WiMAX Forum phát triển tham số hệ thống cho WiMAX di động qua xác định đặc tính bắt buộc tuỳ chọn chuẩn IEEE - chuẩn giao diện vô tuyến tương thích với WiMAX di động Tham số WiMAX di động cho hệ thống di động phép cấu hình sở tập đặc tính để đảm bảo chức cho thiết bị đầu cuối (terminal) trạm gốc (base station) Đó cấu hình tối ưu dung lượng tối ưu phủ sóng WiMAX di động phiên bao gồm băng thông kênh 5, 7, 8.75 10 MHz dành cho dải tần cấp phép giới như: 2.3 GHz, 2.5 GHz, 3.3 GHz 3.5 GHz Các hệ thống WiMAX di động cung cấp khả mở rộng công nghệ truy nhập vô tuyến kiến trúc mạng, cung cấp khả linh động cao lựa chọn phát triển mạng cung cấp dịch vụ Một số đặc điểm mà WiMAX di động hỗ trợ là: Tốc độ liệu cao: Các kỹ thuật anten MIMO với nguyên lý chia nhỏ kênh (sub-channelization) linh hoạt, mã hoá điều chế nâng cao, tất làm cho công nghệ WiMAX di động có khả hỗ trợ tốc độ liệu đường xuống (DL) tối đa lên tới 63Mbps cho sector tốc độ liệu đường lên (UL) tối đa lên tới 28Mbps cho sector kênh 10MHz 20 Đinh Thị Phương Anh Báo cáo thực tập Chất lượng dịch vụ (QoS): Tiền đề kiến trúc MAC (Media Access Control) IEEE 802.16 QoS Nó định nghĩa luồng dịch vụ (Service Flows) mà ánh xạ đến điểm mã DiffServ nhãn luồng MPLS phép kết nối đầu cuối tới đầu cuối (end-to-end) theo giao thức IP sở QoS Ngoài ra, nguyên lý báo hiệu sở kênh chi nhỏ kênh (subchannelization) MAP cung cấp chế linh động cho việc lập lịch tối ưu tài nguyên không gian, tần số thời gian giao diện vô tuyến theo khung (frame by frame) Tính mềm dẻo: Tài nguyên phổ cho băng rộng không dây cấp phát khác Vì công nghệ WiMAX di động thiết kế để linh hoạt (mềm dẻo) để hoạt động kênh khác từ 1.25 đến 20 MHz thoả mãn yêu cầu toàn cầu Khả bảo mật: Các đặc tính khả bảo mật WiMAX di động tốt lớp với xác thực theo EAP, mã hoá xác thực theo AESCCM, nguyên bảo vệ tin điều khiển theo CMAC HMAC Các xác thực cho tập người dùng tồn bao gồm: thẻ SIM/USIM, thẻ thông minh (Smart Card), chứng số (Digital Certificate), nguyên lý Username/Password theo phương pháp EAP tương ứng cho kiểu nhận thực Khả di động: WiMAX di động hỗ trợ nguyên lý chuyển giao tối ưu với trễ nhỏ 50 msec để đảm bảo ứng dụng thời gian thực VoIP với dịch vụ không bị suy giảm Các nguyên lý quản lý khoá linh động mà bảo mật trì trình chuyển giao III/ Mục tiêu quy mô đề án thử nghiệm công ty VTC 1/ Mục tiêu quy mô đề án thử nghiệm Hiện công nghệ WiMAX thử nghiệm giới ngày hoàn thiện Do để tạo tiền đề quan trọng để tiến tới xây dựng mạng truyền thông đa phương tiện hoàn chỉnh với phát triển công nghệ xuất giới, đặc biệt công nghệ 21 Đinh Thị Phương Anh Báo cáo thực tập mạng không dây, công ty VTC hợp tác với nhà cung cấp thiết bị để tiến hành triển khai thử nghiệm kỹ thuật cung cấp dịch vụ truy cập Internet không dây công nghệ WiMAX Với mục tiêu qua trình thử nghiệm đánh giá ưu nhược điểm công nghệ có kết để so sánh với công nghệ khác ADSL, SHDSL, WiFi… Công ty VTC Công ty hàng đầu chuyên nghiên cứu chuyển giao công nghệ lĩnh vực phát truyền hình viễn thông Hiện Công ty VTC tiến hành nghiên cứu đề án xây dựng mạng truyền thông đa phương tiên hội tụ IP, với đề án sản xuất setop box với tính tích hợp multimedia có khả kết nối với mạng IP công nghệ WiMAX, WiFi Ethernet để xem truyền hình trực tuyến, duyệt web, gửi nhận Email… Do đề án thử nghiệm kỹ thuật tiền đề quan trọng cho việc triển khai diện rộng cung cấp dịch vụ truy cập Internet Công ty VTC sau Đồng thời kết hợp với đề án thử nghiệm sản xuất setop box bước quan trọng để tiến tới xây dựng mạng truyền thông đa phương tiện hội tụ IP phù hợp với định hướng phát triển công ty sau 1.1/ Thời hạn thử nghiệm Do công nghệ hoàn toàn mà giới tiến hành thử nghiệm để bước hoàn thiện tiến tới đưa vào ứng dụng sống, trình thử nghiệm mà Công ty VTC dự kiến diễn không năm 22 Đinh Thị Phương Anh Báo cáo thực tập 2/ Đề án kỹ thuật 2.1/ Mô hình vị trí thử nghiệm 2.1.1/ Các mô hình thử nghiệm a/ Mô hình tổng thể Mô hình tổ chức tổng thể hệ thống Wimax bao gồm thành phần sau: Trạm gốc - Wimax BS (Base Station) Các trạm gốc đóng vai trò giống điểm truy cập AP công nghệ không dây WiFi trước đây, nơi tiếp nhận kết nối giao tiếp với thiết bị đầu cuối Tuy nhiên phương diện kỹ thuật khả hoạt động, Wimax BS vượt trội hẳn so với Wifi AP Hình 3: Mô hình thử nghiệm b/ Mô hình ứng dụng cụ thể Wimax *Ứng dụng Wimax cho mạng backhaul Mạng backhaul mạng cung cấp dịch vụ cho người dùng cuối, mạng trung gian từ mạng lõi đến mạng truy nhập Giải pháp cho mạng 23 Đinh Thị Phương Anh Báo cáo thực tập thường sử dụng công nghệ cáp truyền thống có dung lượng cao NxT1, NxE1… cáp quang Mạng backhaul có số hạn chế Nếu mạng backhaul sử dụng cáp, không khả thi số điều kiện triển khai định Như triển khai vùng dân cư thưa thớt, nơi thuê bao ít,…mà việc đầu tư tuyến cáp tốn Wimax cung cấp giải pháp thay cho mạng phân tán truyền thống Các nhà cung cấp dịch vụ thường phải thuê tuyến cáp để nối vào mạng trục, giá thành thường đắt Nếu sử dụng Wimax thay thuê, nhà cung cấp dịch vụ tiết kiệm nhiều chi phí Hình 4: Mô hình ứng dụng Wimax cho mạng backhaul Như hình cho thấy, người ta sử dụng hai trạm gốc để truyền liệu mạng backhaul Giải pháp giúp cho nhiều nhà cung cấp dịch vụ, họ trực tiếp xây dựng mạng backhaul riêng cho *Mô hình kết hợp với WiFi Mô hình kết hợp Wimax WiFi coi mô hình không dây toàn diện cho phép cung cấp vùng dịch vụ rộng lớn Trước có Wimax, việc triển khai WiFi điểm hotspot gặp phải số nhược điểm sau 24 Đinh Thị Phương Anh Báo cáo thực tập Để cung cấp dịch vụ WiFi người ta phải kéo đường cáp từ trung tâm tới điểm AP, việc tốn không thuận lợi không hẳn nơi kéo cáp đến Các điểm truy cấp WiFi, vùng dịch vụ cố định, tức việc di chuyển vùng dịch vụ WiFi Chỗ muốn cung cấp dịch vụ WiFi, bắt buộc phải kéo cáp, dựng lên AP, cố định hay tạm thời Wimax kết hợp với WiFi tạo linh hoạt việc cung cấp dịch vụ không dây, khắc phục hạn chế sử dụng WiFi Hình5 : Mô hình kết hợp Wimax WiFi III.2.1.2/ Vị trí thử nghiệm Các vị trí thử nghiệm, Công ty VTC tiến hành thử nghiệm thành phố, thị xã khu công nghiệp, khu chung cư, khu vực ngoại thành, nông thôn Với mục đích nhằm đánh giá hết yếu tố kỹ thuật Wimax khu vực khác với đặc điểm khác môi trường truyền sóng, phân bố dân cư, địa hình 25 Đinh Thị Phương Anh Báo cáo thực tập Dự kiến số thành phố khu vực thử nghiệm: THÀNH PHỐ NGOẠI THÀNH KHU CÔNG THỊ TRẤN THỊ NGHIỆP CHUNG CƯ Hà Nội XÃ Đông Anh Bắc, Nam Thăng Mỹ Đình TP HCM Hà Đông Long Linh Đàm Hải Phòng Yên Viên Bình Dương Ciputra Quảng Ninh Từ Sơn … Làng Sinh Viên Thái Nguyên Củ Chi Hacinco Đà nẵng Hóc môn Phú Mỹ Hưng Nha Trang Nhà Bè An Lạc – Bình Chánh Cần Thơ … Nam Long … - Bán kính phủ sóng từ – 20km với hai phương thức NLOS LOS - Băng thông phục vụ cho CPE từ 512 – 10Mbps, tùy theo khoảng cách khu vực thử nghiệm - Dung lượng trạm (Số thuê bao trạm) tùy theo mật độ dân số khu vực thử nghiệm Từ đánh giá phân tích kết thử nghiệm, công ty VTC tiến tới quy hoạch thức mạng WiMAX toàn quốc III.2.1.3/ Tần số thử nghiệm Công nghệ WiMAX nhiều nhà khai thác thông tin di động trông đợi phương thức truyền liệu không dây hiệu WiMAX trình hình thành chuẩn thức chung Do đó, thiết bị sử dụng công nghệ WiMAX nhà sản xuất giới 26 Đinh Thị Phương Anh Báo cáo thực tập thử nghiệm số dải tần khác như: 2.3 GHz, 2.5 GHz, 3.3 GHz, 3.5 GHz, 5.8 GHz,… khu vực giới dự kiến sử dụng sau Hình Phân bố tần số cho mạng WiMAX theo diễn đàn WiMAX Forum Để phục vụ cho việc triển khai công nghệ WiMAX diện rộng lâu dài, công ty VTC xin sử dụng dải tần số 2.3GHz để hỗ trợ tối đa khả di động Tuy nhiên giai đoạn thử nghiệm công ty VTC xin thử nghiệm hai dải tần 2.3GHz 3.3GHz với mục đích để đánh giá, so sánh xác công nghệ Wimax hai dải tần với hai phương thức truyền dẫn TDD FDD tính di động công nghệ Wimax (802.16e) có khả hỗ trợ cho thiết bị di động cầm tay sau Hiện điều kiện thiết bị dải tần số 2.3 GHz chưa sản xuất mà có thiết bị hỗ trợ dải tần 3.3 GHz dải tần khác Do đó, công ty VTC xin phép sử dụng dải tần 3.3 GHz để phục vụ thử nghiệm Đến quý II năm 2006, thiết bị dải tần 2.3 GHz sản xuất công ty VTC tiến hành thử nghiệm dải tần 2.3GHz 27 Đinh Thị Phương Anh Báo cáo thực tập Phân bổ tần số dải tần 3.3 GHz dự kiến sử dụng 10 kênh tần số với độ rộng 3.5 MHz với kỹ thuật FDD (Frequency Division Duplex), thuộc dải tần 3.3e GHz sau : Kênh TX: tần số phát (MHz) RX: tần số thu (MHz) 3316 – 3319.5 3366 - 3369.5 3319.5 – 3323 3369.5 – 3373 3323 – 3326.5 3373 - 3376.5 3326.5 – 3330 3376.5 – 3380 3330 – 3333.5 3380 - 3383.5 Phân bổ chi tiết dải tần 2.3GHz dự kiến thử nghiệm sau: NỘI DUNG DIẾN GIẢI Dải tần 2.3GHz 2.300 – 2.360 MHz Phương thức truy cập TDMA TDD Độ rộng kênh dự kiến 5MHz 10MHz 3/ Các dịch vụ thử nghiệm Công ty VTC tiến hành cung cấp miễn phí ứng dụng mạng IP với khách hàng tham thử nghiệm 28 Đinh Thị Phương Anh Báo cáo thực tập 3.1/ Truy cập internet ứng dụng truyền thống Hệ thống kết nối với gateway internet tốc độ 2Mbps nhằm cung cấp truy cập Internet cho khách hàng tham thử nghiệm đảm bảo tốc độ tối thiểu cổng Internet 128kbps Truy nhập phải đảm bảo sử dụng cung cấp dịch vụ truyền thống như: duyệt Web, e-mail, FTP, Game online III.3.2/ Dịch vụ IPTV Do tính đặc thù Công ty VTC công ty mạnh truyền hình với hệ thống phát truyền hình qua Internet cho đồng bào nước Do Công ty VTC kết hợp với thử nghiệm nhằm đánh giá chất lượng dịch vụ khả đáp ứng công nghệ Wimax dịch vụ đòi hỏi chất lượng băng thông lớn III.3.3/ Dịch vụ IP Phone Ngoài ứng dụng IP IP Phone dịch vụ phát triển mạnh giới Do Công ty VTC tiến hành thử nghiệm chất lượng dịch vụ công nghệ Wimax Hình thức thử nghiệm dịch vụ IP Phone ứng dụng theo hình thức máy tính với (PC to PC) từ máy tính gọi tới mạng điện thoại công cộng (PC to PSTN) III.4/ Các thiết bị thử nghiệm III.4.1/ Trạm thu phát BTS Trạm thu phát dự kiến sử dụng cho mạng Wimax thử nghiệm thuộc loại Micro Base Station, có chức đầy đủ phục vụ cho sector đơn sau: • Hỗ trợ kết nối backbone theo giao diện Ethernet 10/100 Base T 29 Đinh Thị Phương Anh Báo cáo thực tập • Phân loại lưu lượng tự động thiết lập kết nối • Chuyển mạch liệu theo định hướng quản trị • Quản trị cấp dịch vụ • Quản lý cảnh báo, gồm có quản lý cảnh báo đầu vào kích hoạt thiết bị ngoại vi • Giao diện quản trị mạng SNMP Hình7 Thiết bị Micro BTS Breezemax Alvarion III.4.2/ Thiết bị đầu cuối thuê bao CPE-SU Khối thiết bị thuê bao SU cài đặt đầu cuối mạng WiMAX, bao gồm khối thiết bị trời ODU khối thiết bị nhà IDU Khối thiết bị thuê bao trời gồm có modem, khối xử lý liệu thành phần quản trị khối thuê bao, giữ vai trò tảng cho đa dạng loại dịch vụ Nó bao gồm ăngten phẳng (flat) khuếch đại lớn tích hơp kết nối tới ăngten bên Khối thiết bị thuê bao trời ODU cung cấp đường kết nối liệu tới khối truy nhập AU, với chức cầu chuyển tiếp, phân loại định hình lưu lượng Khối ODU kết nối với khối thiết bị nhà IDU với thiết bị người sử dụng cuối qua cổng Ethernet 10/100 Base T, hỗ trợ lên tới 512 địa MAC 30 Đinh Thị Phương Anh Báo cáo thực tập Các thiết bị SU Outdoor Unit (ODU) Hình Thiết bị đầu cuối III.5/ Chất lượng dịch vụ Mạng băng rộng nơi cung cấp nhiều loại dịch vụ với yêu cầu khác Vì mà QoS vấn đề mạng băng rộng So với mạng băng rộng không dây khác, ưu điểm lớn 802.16 hỗ trợ tốt vấn đề QoS Một loạt tính đảm bảo chế QoS cho loại dịch vụ khác gồm âm thanh, hình ảnh 802.16 cho phép nhà cung cấp dịch vụ quản lí lưu lượng thuê bao, dựa vào thỏa thuận cam kết Chất lượng dịch vụ 802.16 phụ thuộc vào ba yếu tố sau: • Giao thức MAC 802.16 hoạt động hướng kết nối (connectionoriented) • Mỗi gói tin 802.16 đưa vào kết nối cụ thể, kết nối kết nối ảo, xác định tham số CID Việc tạo nên kết nối ảo khiến gói tin gửi cách hiệu nhanh chóng Nó giống mạch ảo ATM • Cơ chế cấp phát băng thông Request/Grant • Cơ chế cấp phát băng thông Request/Grant làm tăng hiệu sử dụng băng thông hệ thống, đặc biệt hệ thống mà có nhiều thuê bao 31 Đinh Thị Phương Anh Báo cáo thực tập *Phân loại dịch vụ Giống hệ thống hỗ trợ tốt QoS khác, việc phân loại dịch vụ điểm cốt lõi việc đảm bảo QoS hệ thống 802.16 Cơ chế hoạt động chủ yếu để cung cấp QoS 802.16 đưa gói tin khác vào dịch vụ khác nhau, dịch vụ xác định CID 802.16 phân loại luồng liệu với yêu cầu QoS khác vào kết nối khác Mỗi kết nối thuộc loại dịch vụ dịch vụ lại có tham số QoS khác Luồng dịch vụ (Service Flow) luồng liệu kết nối mà gắn kèm với đặc tả QoS riêng độ trễ, jitter, thông lượng,… Được định tham số SFID (Service Flow Identifier) có độ dài 32bit Các luồng dịch vụ phân vào lớp dịch vụ Việc ánh xạ thông qua tham số Ví dụ đường xuống, BS sử dụng địa MAC, IP trường ToS để phân lớp dịch vụ Ở đường lên, SS dùng MAC, IP, cổng, VLANID, Việc nhằm tăng khả quản lí luồng dịch vụ Hình 9: Mối quan hệ thực thể QoS Hình vẽ cho thấy, MAC PDU ánh xạ vào luồng dịch vụ cụ thể xác định tham số SFID Một luồng dịch vụ gồm từ tới N MAC PDU 32 Đinh Thị Phương Anh Báo cáo thực tập Mối quan hệ kết nối luồng dịch vụ giải thích sau: thông thường luồng dịch vụ cung cấp không thiết hoạt động Chính thế, luồng dịch vụ coi hoạt động ánh xạ vào CID cụ thể Các lớp dịch vụ lựa chọn, điều có nghĩa có lớp dịch vụ, không Nếu có lớp dịch vụ lớp tới N luồng dịch vụ 802.16 cung cấp bốn loại dịch vụ khác UGS, rtPS, nrtPS BE UGS thiết kế cho luồng liệu thời gian thực có chiều dài cố định luồng T1/E1 VoIP Các gói tin phát đặn theo chu kì Đặc điểm loại dịch vụ liệu loại có tốc độ cao, độ ổn định lớn Nó loại bỏ phần tiêu đề không cần thiết, độ trễ đảm bảo Cơ chế cấp phát băng thông không cần thiết RtPS thiết kế cho luồng liệu thời gian thực gói tin có chiều dài thay đổi MPEG video Loại dịch vụ liệu có tốc độ lớn, độ ưu tiên, độ ổn định cao Do kích thước gói tin thay đổi nên chế cấp phát băng thông cần thiết dịch vụ NrtPS thiết kế cho luồng liệu có chiều dài thay đổi mà khả chịu độ trễ cao, tốc độ nhỏ Nó đặc biệt thích hợp cho dịch vụ liệu FTP, email Dịch vụ cần sử dụng chế cấp phát băng thông Cuối cùng, BE thiết kế cho luồng liệu mà yêu cầu cụ thể chất lượng dịch vụ, liệu truyền khả tổt Có tập hợp tham số liên quan tới chất lượng dịch vụ bao gồm tốc độ trì lớn MSR, tốc độ dự trữ nhỏ MRR, độ trễ lớn nhất, jitter lớn độ ưu tiên Mức độ tham số thiết lập tùy thuộc vào dịch vụ cụ thể 33 Đinh Thị Phương Anh Báo cáo thực tập Tham số MRR giống đảm bảo mặt tốc độ, tham số MSR giới hạn lớn tốc độ, hai tham số đơn vị bps Ví dụ nhà cung cấp dịch vụ cung cấp dịch vụ MRR 1.544Mbps, họ thiết lập MSR gấp đôi tốc độ đảm bảo gói tin đảm bảo độ trễ, jitter, độ ưu tiên thỏa thuận Nếu người dùng cố gắng truyền với tốc độ lớn 1.544Mbps, nhà cung cấp dịch vụ cho phép truyền lớn MSR, tức 3.088 Mbps Điều có nghĩa có hai mức băng thông, mức MRR mức mà nhà cung cấp phải đảm cho thuê bao Còn mức MSR gọi mức best-effort, tức nhà cung cấp cố gắng cung cấp cho thuê bao lượng băng thông lớn nằm khoảng từ MRR đến MSR Điều liên quan tới việc lập kế hoạch quản lí băng thông, tổng số MRR mạng không vượt khả toàn mạng III.6/ Kế hoạch cung cấp nguồn chống sét Do vị trí thử nghiệm nằm trụ sở sẵn có Công ty VTC, việc cung cấp nguồn chống sét điều kiện cần thiết khác có sẵn sẵn sàng thử nghiệm IV/ Kết luận Qua trình thực tập em có nhìn tổng quan công nghệ Wimax Mặc dù cố gắng nhiều báo cáo em không tránh khỏi thiếu sót mong góp ý thầy cô để em phát triển thành đồ án tốt nghiệp Em xin cám ơn cô Phạm Minh Hà, giáo viên hướng dẫn tốt nghiệp giúp đỡ em định hướng đề tài góp ý cho em trình thực tập Em xin cám ơn anh chị phòng kỹ thuật Công Ty Viễn Thông Không Dây anh Khương giám đốc trung tâm nghiên cứu phát triển công nghệ thuộc Tổng Công Ty VTC, tận tình giúp đỡ em trình thực tập 34 Đinh Thị Phương Anh [...]... Systems) hoặc các chuẩn điện thoại di động thế hệ thứ ba 3.Một số ứng dụng của Wimax Wimax ra đời cung cấp một giải pháp mới thay thế và bổ sung cho các giải pháp băng rộng cũng như băng rộng không dây truyền thống Các giải pháp thay thế DSL, các mạng trục, bổ sung Wifi là các ứng dụng điển hình Ứng dụng cho các mạng backhaul Các nhà cung cấp dịch vụ internet thường phải thuê các đường truyền của một nhà... thế này là hết sức tự nhiên Điều này là bởi các mạng có dây khó có thể được đưa tới những nơi thế này, vừa triển khai khó, vừa lợi nhuận thấp 4/Mô hình ứng dụng wimax Tiêu chuẩn IEEE 802.16 đề xuất 2 mô hình ứng dụng: - Mô hình ứng dụng cố định - Mô hình ứng dụng di động 4.1/ Mô hình ứng dụng cố định (Fixed WiMAX) Mô hình cố định sử dụng các thiết bị theo tiêu chuẩn IEEE.802.16-2004 Tiêu chuẩn này. .. chỉnh và cùng với sự phát triển của các công nghệ mới xuất hiện trên thế giới, đặc biệt là các công nghệ 21 Đinh Thị Phương Anh Báo cáo thực tập mạng không dây, công ty VTC sẽ hợp tác với các nhà cung cấp thiết bị để tiến hành triển khai thử nghiệm kỹ thuật cung cấp dịch vụ truy cập Internet không dây bằng công nghệ WiMAX Với mục tiêu qua quá trình thử nghiệm là có thể đánh giá các ưu nhược điểm của công. .. 2.1.1/ Các mô hình thử nghiệm a/ Mô hình tổng thể Mô hình tổ chức tổng thể của hệ thống Wimax sẽ bao gồm các thành phần sau: Trạm gốc - Wimax BS (Base Station) Các trạm gốc này sẽ đóng vai trò giống như một điểm truy cập AP trong công nghệ không dây WiFi trước đây, và là nơi tiếp nhận các kết nối và giao tiếp với các thiết bị đầu cuối Tuy nhiên về phương diện kỹ thuật và khả năng hoạt động, các Wimax. .. cố định, WiMAX thực hiện cách tiếp nối không dây đến các modem cáp, đến các đôi dây thuê bao của mạch xDSL hoặc mạch Tx/Ex (truyền phát/chuyển mạch) và mạch OC-x (truyền tải qua sóng quang) WiMAX cố định có thể phục vụ cho các loại người dùng (user) như: các xí nghiệp, các khu dân cư nhỏ lẻ, mạng cáp truy nhập WLAN công cộng nối tới mạng đô thị, các trạm gốc BS của mạng thông tin di động và các mạch... Secure-Sublayer 6/ Mạng không dây băng rộng di động Mobile Wimax WiMAX di động (Mobile WiMAX) là giải pháp không dây băng rộng cho phép phủ sóng mạng băng rộng không dây và cố định nhờ công nghệ truy nhập vô tuyến băng rộng trên diện rộng với kiến trúc mạng linh hoạt Giao diện WiMAX di động sử dụng công nghệ OFDM để cải thiện hiệu suất đa đường (multi-path) trong các môi trường không theo tầm nhìn thẳng... quá trình thử nghiệm là có thể đánh giá các ưu nhược điểm của công nghệ và có kết quả để so sánh với các công nghệ khác như ADSL, SHDSL, WiFi… Công ty VTC là một trong những Công ty hàng đầu chuyên nghiên cứu và chuyển giao công nghệ mới trong lĩnh vực phát thanh truyền hình và viễn thông Hiện nay Công ty VTC đang tiến hành nghiên cứu đề án xây dựng mạng truyền thông đa phương tiên hội tụ trên nền... tối ưu về dung lượng hoặc được tối ưu về phủ sóng WiMAX di động phiên bản 1 sẽ bao gồm các băng thông kênh 5, 7, 8.75 và 10 MHz dành cho các dải tần được cấp phép trên thế giới như: 2.3 GHz, 2.5 GHz, 3.3 GHz và 3.5 GHz Các hệ thống WiMAX di động cung cấp khả năng mở rộng về cả công nghệ truy nhập vô tuyến và kiến trúc mạng, do đó cung cấp khả năng linh động cao trong các lựa chọn phát triển mạng và cung... khác, điều này đã làm giá thành của dịch vụ trở nên đắt hơn Với tốc độ mà Wimax đạt được, họ có thể giảm được phần nào sự lệ thuộc này Các ứng dụng băng thông theo yêu cầu Việc sử dụng Wimax là giải pháp cho mạng truy nhập sẽ thúc đẩy sự triển khai các mạng WLAN cũng như các điểm hotspot, đặc biệt là tại những nơi mà cable hoặc DSL không thể tới được Wimax cũng cung cấp băng thông tùy vào các thỏa thuận... nhập không dây có phạm vi phủ sóng rộng thỏa mãn được các nhu cầu đa dạng của thuê bao Tiêu chuẩn IEEE 802.16e được thông qua trong năm 2005 5.Ưu điểm của Wimax Thông lượng Với việc sử dụng các mô hình điều chế hết sức linh hoạt và mạnh mẽ, Wimax có 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