TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: CÔNG NGHỆ WIMAX VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TẠI VIỆT NAM Người hướng dẫn : ThS. Cao Thành Nghĩa Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tiến Quân Lớp : 47K - ĐTVT Vinh, 5-2010 1 MỤC LỤC Trang 2 LỜI NÓI ĐẦU Thế giới đang đứng trước sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ, truyền thông băng rộng đang trở thành nhu cầu thiết yếu mang lại nhiều lợi ích cho người sử dụng. Bên cạnh việc cung cấp các dịch vụ như truy nhập Internet, các trò chơi tương tác, hội nghị truyền hình, . thì truyền thông băng rộng di động cũng đang được ứng dụng rộng rãi, cung cấp các kết nối tin cậy cho người sử dụng ngay cả khi di chuyển qua một phạm vi rộng lớn. Trong đó, truy nhập băng rộng không dây là một lĩnh vực mang lại sự quan tâm đáng kể của các tổ chức nghiên cứu cũng như các nhà cung cấp thiết bị, các nhà khai thác mạng. Ngày nay thế giới đang hướng tới tương tác toàn cầu trong truyền thông băng rộng không dây, điều này không chỉ mang lại sự hội tụ về truyền thông toàn cầu mà còn mang lại nhiều lợi nhuận về mặt kinh tế, giúp cho việc phát triển khoa học, công nghệ, chính trị, văn hóa,… giữa các nước trên toàn thế giới. Chúng ta đã biết đến các công nghệ truy nhập Internet hiện nay như quay số qua modem thoại, ADSL, hay các đường thuê kênh riêng hoặc sử dụng các hệ thống vô tuyến như điện thoại di động hay mạng Wi-Fi. Mỗi phương pháp truy cập có một ưu điểm riêng. Bên cạnh đó vẫn còn nhiều nhược điểm, chẳng hạn với Modem thoại thì tốc độ truy nhập quá thấp, ADSL thì tốc độ có thể lên đến 8Mbps nhưng cần đường dây kết nối, các đường thuê kênh riêng thì giá thành thấp và khó triển khai, đặc biệt với các địa hình phức tạp. Hệ thống thông tin di động hiện tại cung cấp tốc độ truyền 9,6Kbps quá thấp so với nhu cầu người sử dụng, ngay cả các mạng thế hệ sau GSM như 2.5G cho phép tốc độ lên đến 171,2Kbps hay EDGE khoảng 300 - 400Kbps cũng chưa đủ đáp ứng nhu cầu và số lượng người sử dụng ngày càng tăng đối với các dịch vụ mạng Internet. Ở hệ thống di động thế hệ tiếp theo 3G thì tốc độ truy nhập Internet không vượt quá 2Mbps. Với mạng Wi-Fi chỉ có thể áp dụng cho các máy tính trao đổi thông tin khoảng cách ngắn. Đứng trước thực tế đó, 3 WiMAX ra đời nhằm cung cấp một phương tiện truy cập Internet không dây tổng hợp có thể thay thế ADSL và Wi-Fi. Hệ thống WiMAX có khả năng cung cấp đường truyền vô tuyến với tốc độ lên đến 70Mbps và với bán kính phủ sóng lên đến 50km. Chính vì những ưu thế đó, em nhận thấy WiMAX là công nghệ có tiềm năng nhất hiện nay với khả năng phát triển vững chắc và lâu dài, cho nên em chọn đề tài cho đồ án tốt nghiệp của mình là “Công nghệ WiMAX và khả năng ứng dụng tại Việt Nam”. Bố cục đồ án gồm 3 chương: Chương 1. Tổng quan về công nghệ WiMAX. Chương 2. Các kỹ thuật được sử dụng trong WiMAX và các yếu tố ảnh hưởng. Chương 3. Khả năng triển khai và ứng dụng hệ thống WiMAX trên mạng Viễn thông Việt Nam. WiMAX là một công nghệ mới, vì vậy đòi hỏi sự nghiên cứu và tìm tòi nếu các bạn muốn tìm hiểu. Nội dung và kiến thức trong bản đồ án này là sự tổng hợp những kiến thức trong quá trình học tập, tìm hiểu, nghiên cứu từ các tài liệu. Vì thời gian có hạn và kiến thức còn nhiều hạn chế nên bản đồ án này chắc rằng không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp từ các thầy, cô giáo và các bạn đọc. Cuối cùng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy, cô giáo trong khoa Điện tử Viễn thông đã giúp đỡ và góp ý cho em trong quá trình làm đồ án. Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo hướng dẫn ThS. Cao Thành Nghĩa, đã trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành bản đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn! Vinh, tháng 05 năm 2011 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tiến Quân 4 TÓM TẮT ĐỒ ÁN Đứng trước sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ truyền thông băng rộng đang trở thành nhu cầu thiết yếu mang lại nhiều lợi ích cho người sử dụng, bên cạnh việc cung cấp các dịch vụ như truy cập Internet quay số qua modem thoại ADSL hay các đường kênh riêng hoặc sử dụng các hệ thống điện thoại di động hay mạng Wi-Fi. WiMAX ra đời nhằm cung cấp một phương tiện truy cập Internet không dây tổng hợp có thể thay thế ADSL và Wi-Fi. Đồ án trình bày một cách tóm tắt quá trình phát triển, đặc điểm kỹ thuật, các băng tần, chuẩn, các kỹ thuật điều chế OFDM và OFDMA, các công nghệ cải tiến trong WiMAX, kiến trúc mạng WiMAX. Từ đó nghiên cứu khả năng triễn khai và ứng dụng hệ thống WiMAX trên mạng viễn thông Việt Nam. In the face of ongoing development of science and technology communication broadband is becoming essential requirements brought many benefits to users, in addition to providing services such as Internet access via modem dial phone ADSL lines or separate channels or use the mobile system or Wi-Fi network. WiMAX been formed to provide a means to access the wireless Internet can replace synthetic ADSL and Wi-Fi. Project presented a summary of the development process, specifications, in depth bands, the standard, modulation technique OFDM and OFDMA, the WiMAX technology improvements, comments WiMAX network architecture. Which studies the ability to deploy WiMAX systems and applications on the network Vietnam Telecommunications. 5 DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Trang 6 DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU Trang DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT AAA Authentication, authorization and Account Nhận thực, cấp phép và tính cước AAS Adaptive Antena System Hệ thống anten thích nghi ACK Acknowledgment Xác nhận ARQ Automatic Retransmission Request Yêu cầu truyền lại tự động AK Authorization key Khoá Cấp phép ASN Access Service Network Mạng dịch vụ truy nhập ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền không 7 đồng bộ BE Best Effort Cố gắng tối đa BER Bit Error Ratio Tỷ lệ lỗi bit BNI Base station network interface Giao diện giữa trạm gốc và mạng BS Base Station Trạm gốc BW BandWidth Băng thông BWA Broadband Wireless Access Truy nhập không dây băng rộng CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập chia mã CA Certification Authority Quyền Chứng thực CP Cyclic Prefix Tiền tố Tuần hoàn CPE Customer Premise Equipment Thiết bị đầu cuối thuê bao CPS Common part sublayer Lớp con phần chung CRC Cyclic redundancy check Kiểm tra vòng dư CS Convergence sublayer Lớp con hội tụ DES Data Encryption Standard Tiêu chuẩn mật mã dữ liệu DFS Dynamic Frequency Selection Lựa chọn tần số động DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc DHCP Dynamic host configuration protocol Thủ tục cấu hình chủ không cố định DL DownLink Hướng xuống EC Encryption Control Điều khiển mật mã ECB Electronic Code Book Bảng mật mã điện tử EDE Encrypt-Decrypt-Encrypt Mật mã - giải mã - mật mã FEC Forward Error Correction Mã hóa sử lỗi trước ETSI European Telecommunications Standard Institute Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu FBSS Fast Base Station Switching Chuyển đổi trạm gốc nhanh FDMA Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia tần số 8 FDD Frequency Division Duplex Song công chia tần số FEC Forward Error Correction Sửa lỗi hướng đi FFT Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh FSS Fixed Satellite Service Dịch vụ vệ tinh cố định FWA Fixed Wireless Access Truy nhập không dây cố định GI Guard Interval Chuỗi bảo vệ GPS Global Positioning Satellite Vệ tinh định vị toàn cầu H-FDD Half-duplex FDD FDD bán song công HHO Hard Handoff Chuyển vùng cứng IE Information Element Phần tử thông tin IETF Internet Engineering Task Force Tổ chức kỹ sư thiết kế Internet IDFT Inverse Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc ngược IFFT Inversion Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier ngược nhanh IP Internet Protocol Thủ tục Internet ITU International Telecommunications Union Hiệp hội viễn thông Quốc tế KEK Key Encryption Key Khoá Mật mã Khoá LAN Local Area Network Mạng nội bộ LMDS Local multipoint distriution service Dịch vụ phân phối đa điểm nội hạt LOS Line Of Sight Tia trực xạ MAC Medium Access Control layer Lớp điều khiển truy nhập môi trường MAN Metropolitan Area Network Mạng khu vực thành phố MDHO Macro Diversity Handover Chuyển giao đa dạng riêng MIMO Multi input Multi output Đa đường vào đa đường ra MMDS Multichannel multipoint distribution service Dịch vụ phân phối đa điểm đa kênh MS Mobile Station Trạm di động 9 MPEG Moving Picture Experts Group Nhóm chuyên gia nghiên cứu ảnh động NCFG Network configuration Cấu hình mạng NLOS Non Line Of Sight Tia không trực xạ nrtPS Non-real-time polling service Dịch vụ thăm dò không thời gian thực OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing Ghép kênh chia tần số trực giao OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập chia tần số trực giao PARP Peak-to Average Power Ratio Công suất tương đối cực đại PCMCIA Personal Computer Memory Card International Association Hiệp hội quốc tế về tấm mạch nhớ của máy tính cá nhân PAN Propressional Area Network Mạng cá nhân PDA Personal Digital Assistant Thiết bị vụ số cá nhân PDH Plesiochronous digital hierarchy Phân cấp số cận đồng bộ PDU Protocol Data Unit Đơn vị dữ liệu thủ tục PER Packet Error Rate Tỷ lệ lỗi gói PHY Physical layer Lớp vật lý PKM Privacy Key Management Quản lý khoá riêng PMP Point - to - multipoint Điểm đa điểm PPP Point-to-Point Protocol Thủ tục điểm-điểm QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ cầu phương QPSK Quadrature phase-shift keying Khoá dịch pha cầu phương RF Radio Frequency Tần số vô tuyến REQ Request Yêu cầu rtPS Real-time polling service Dịch vụ thăm dò thời gian thực Rx Reception Thu SA Security Association Tập hợp bảo mật 10