Đang tải... (xem toàn văn)
WiMAX đã được phát triển và khắc phục được những nhược điểm của các công nghệ truy cập băng rộng trước đây
Lời cam đoan LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan nội dung của đồ án này không phải là bản sao chép của bất cứ đồ án hoặc công trình đã có từ trước. Mục lục MỤC LỤC Nội dung Trang MỤC LỤC CÁC HÌNH VẼ MỤC LỤC CÁC BẢNG CÁC TỪ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ WiMAX 1.1. Giới thiệu chương 1 1.2. Khái niệm .1 1.3. Các chuẩn của WiMAX .5 1.3.1. Chuẩn IEEE 802.16 – 2001 .5 1.3.2. Chuẩn IEEE 802.16a 5 1.3.3. Chuẩn IEEE 802.16 – 2004 .6 1.3.4. Chuẩn IEEE 802.16e 6 1.4. Phổ WiMAX 8 1.4.1. Băng tần đăng ký .8 1.4.2. Băng tần không đăng ký 5GHz 9 1.5. Truyền sóng .9 1.6. Ưu điểm và nhược điểm của WiMAX .12 1.7. Tình hình triển khai WiMAX 14 1.7.1. Tình hình triển khai WiMAX trên thế giới 14 1.7.2. Tình hình triển khai WiMAX thử nghiệm tại Việt Nam .14 1.8. Kết luận chương .15 Chương 2: CÁC KỸ THUẬT ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG WiMAX 2.1. Giới thiệu chương 16 2.2. Kỹ thuật OFDM .17 Mục lục 2.2.1. Khái niệm .17 2.2.2. Sơ đồ khối OFDM .18 2.2.3. Chuỗi bảo vệ trong hệ thống OFDM .19 2.2.4. Nguyên tắc giải điều chế OFDM .21 2.2.5. Các ưu và nhược điểm của kĩ thuật OFDM .21 2.3. Kỹ thuật OFDMA 23 2.3.1. Khái niệm .23 2.3.2. Đặc điểm 23 2.3.3. OFDMA nhảy tần 24 2.3.4. Hệ thống OFDMA .26 2.4. Điều chế thích nghi 27 2.5. Công nghệ sửa lỗi 28 2.6. Điều khiển công suất .28 2.7. Các công nghệ anten tiên tiến 28 2.7.1. Phân tập thu và phát .29 2.7.2. Các hệ thống anten thích nghi 30 2.8. Kết luận chương .31 Chương 3: KIẾN TRÚC MẠNG TRUY CẬP WIMAX 3.1. Giới thiệu chương 32 3.2. Mô hình tham chiếu .32 3.3. Lớp điều khiển truy nhập môi trường (MAC) .34 3.3.1. Kết nối và địa chỉ .35 3.3.2. Lớp con hội tụ MAC 36 3.3.3. Lớp con phần chung MAC 37 3.3.4. Cơ chế yêu cầu và cấp phát băng thông .41 3.3.5. Cơ chế lập lịch dịch vụ và chất lượng dịch vụ (QoS) 43 3.3.6. Lớp con bảo mật 44 3.4. Lớp vật lý .44 Mục lục 3.5. Kết luận chương .46 Chương 4: KIẾN TRÚC BẢO MẬT CHUẨN IEEE 802.16 4.1. Giới thiệu chương 47 4.2. Kiến trúc bảo mật .47 4.2.1. Kết hợp bảo mật .49 4.2.2. Giao thức quản lí khóa PKM .49 4.3. Quy trình bảo mật 50 4.3.1. Xác thực .51 4.3.2. Trao đổi khóa dữ liệu .53 4.3.3. Mã hóa dữ liệu .54 4.4. Hạn chế của kiến trúc bảo mật IEEE 802.16 .55 4.5. Kết luận chương .56 Chương 5: MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG WiMAX 5.1. Giới thiệu chương 57 5.2. Môi trường mô phỏng 57 5.3. Mô phỏng .59 5.3.1. Giả thuyết .59 5.3.2. Kịch bản mô phỏng 60 5.4. Phân tích kết quả mô phỏng .61 5.4.1. Hoạt động 61 5.4.2. Tính lượng băng thông được sử dụng trên BS .63 5.5. Nhận xét .65 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO .67 Mục lục PHỤ LỤC Phụ lục A: Giá trị trường Type trong thông báo quản trị lớp MAC Phụ lục B: Giao thức định tuyến DSDV Phụ lục C: Cài đặt NS-2 trên nền Windows 9x/2000/XP sử dụng Cygwin Mục lục các hình vẽ MỤC LỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1. Minh họa họat động WiMAX [10] 11 Hình 1.2. Truyền sóng trong trường hợp NLOS [10] .11 Hình 2.1. So sánh giữa FDM và OFDM .17 Hình 2.2. Sơ đồ khối hệ thống OFDM 18 Hình 2.3. Khái niệm về chuỗi bảo vệ 19 Hình 2.4. ISI và cyclic prefix 20 Hình 2.5. Tách chuỗi bảo vệ .21 Hình 2.6. ODFM và OFDMA .23 Hình 2.7. Ví dụ của biểu đồ tần số, thời gian với OFDMA 24 Hình 2.8. Biểu đồ tần số thời gian với 3 người dùng nhảy tần a, b, c đều có 1 bước nhảy với 4 khe thời gian .25 Hình 2.9. 6 mẫu nhảy tần trực giao với 6 tần số nhảy khác nhau 25 Hình 2.10. Tổng quan hệ thống sử dụng OFDMA .26 Hình 2.11. Mẫu tín hiệu dẫn đường trong OFDMA .27 Hình 2.12. Bán kính cell quan hệ với điều chế thích nghi 27 Hình 2.13. MISO .29 Hình 2.14. MIMO .30 Hình 2.15. Beam Shaping .30 Hình 2.16. AAS đường xuống .31 Hình 3.1. Mô hình tham chiếu. [5] .32 Hình 3.2. Chức năng các lớp trong mô hình phân lớp chuẩn IEEE 802.16 .33 Hình 3.3. Luồng dữ liệu qua các lớp 33 Hình 3.4. Định dạng MAC PDU .37 Hình 3.5. Định dạng của tiêu đề MAC PDU chung .38 Hình 3.6. Định dạng tiêu đề yêu cầu dải thông 40 Hình 4.1. Mô hình kiến trúc bảo mật chuẩn IEEE 802.16 [7] .48 Mục lục các hình vẽ Hình 4.2. Quy trình bảo mật .50 Hình 4.3. Quá trình xác thực SS với BS 51 Hình 4.4. Quá trình trao đổi khóa dữ liệu 53 Hình 4.5. Định dạng payload trước và sau khi mã hóa 55 Hình 5.1. Module WiMAX trong kiến trúc NS-2 [13] .58 Hình 5.2. Kiến trúc mạng mô phỏng 60 Hình 5.3. Các SS gửi yêu cầu ranging .61 Hình 5.4. BS gửi đáp ứng ranging .62 Hình 5.5. SS_2 gửi yêu cầu băng thông .62 Hình 5.6. SS_2 gửi dữ liệu (rtPS) cho BS .63 Hình 5.7. Đồ thị băng thông được sử dụng trên các kênh truyền 63 Hình 5.8. Thông tin trong file ~.tr được import vào excel .64 Mục lục các các bảng MỤC LỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1. Tóm tắt các đặc trưng cơ bản các chuẩn WiMAX [6] .8 Bảng 3.1. Các trường tiêu đề MAC chung .39 Bảng 3.2. Các trường tiêu đề MAC yêu cầu dải thông .40 Bảng 3.3. Đặc tả vật lý chuẩn IEEE 802.16 .45 Các từ viết tắt CÁC TỪ VIẾT TẮT AAS Advanced Antenna Systems - Các hệ thống anten thích nghi AES Advanced Encryption Standard - Chuẩn mã hóa nâng cao AK Authentication Key - Khóa chứng thực ARQ Automatic Repeat reQuest - Tự động lặp lại yêu cầu ATM Asynchronous Transfer Mode AWGN Additive White Gaussian Noise - Nhiễu Gaussian trắng cộng BE Best Effort BER Bit Error Rate - Tỉ lệ lỗi bit BPSK Binary Phase Shift Keying - điều chế pha nhị phân BS Base Station - Trạm gốc CDMA Code Division Multiple Access - Đa truy cập phân chia theo mã CID Connection Identifier - Định danh kết nối CP Cyclic Prefix - Tiền tố vòng CPE Customer Premise Equipment CRC Cyclic Redundancy Check - Kiểm tra lỗi dư vòng DFS Dynamic Frequency Selection – Lựa chọn tần số động FDD Frequency Division Duplex - Ghép kênh phân chia theo tần số FFT Fast Fourier Transform - Chuyển đổi Fourier nhanh GSM Global System for Mobile communications - Hệ thống thông tin di động toàn cầu ICI InterChannel Interference - Nhiễu xuyên kênh IDFT Inverse Discrete Fourier Transform - Biến đổi Fourirer rời rạc ngược IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers - Học Viện của các Kỹ Sư Điện và Điện Tử IFFT Inverse Fast Fourier Transform - Biến đổi Fourier ngược nhanh ISI Inter-Symbol Interference - Nhiễu xuyên ký tự KEK Key Encryption Key LOS Line Of Sight - Tầm nhìn thẳng MAC Media Access Control - Điều khiển truy nhập môi trường MAN Metropolitan Area Network – Mạng đô thị MIMO Multiple Input Multiple Output - Nhiều đầu vào, nhiều đầu ra MISO Multiple Input Single Output - Nhiều đầu vào, một đầu ra MS Mobile Station - Trạm di động NLOS Non–Line-Of-Sight - Không tầm nhìn thẳng nrtPS non–real-time Polling Service OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing - Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access - Đa truy cập ghép Các từ viết tắt kênh chia tần số trực giao PDU Packet Data Unit - Đơn vị gói dữ liệu PKM Privacy and Key Management - Quản lý sự riêng tư và khóa QAM Quadrature Amplitude Modulation - Điều chế biên độ trực giao QoS Quality of Service - Chất lượng dịch vụ QPSK Quadature Phase Shift Keying - điều chế pha trực giao RF Radio Frequency - Tần số vô tuyến rtPS real-time Polling Service SA Security Association – Tập hợp bảo mật SDU Service Data Unit - Đơn vị dữ liệu dịch vụ SLA Service-Level Agreement - Thỏa thuận mức dịch vụ SNR Signal-to-Noise Ratio – Tỉ lệ tín hiệu trên nhiễu SS Subscriber Station - Trạm thuê bao TDM Time Division Multiplexing – Ghép kênh phân chia theo thời gian TDMA Time Division Multiplexing Access – Đa truy cập phân chia theo thời gian TEK Traffic Encryption Key - Khóa mã hóa lưu lượng UDP User Datagram Protocol UGS Unsolicited Grant Services UMTS Universal Mobile Telephone System WiFi Wireless Fidelity WiMAX Worldwide interoperability for Microwave Access WLAN Wireless Local Area Network – Mạng cục bộ không dây [...]... nghiên cứu lớp Điều khiển truy nhập môi trường MAC trong công nghệ WIMAX Đồ án sẽ trình bày những vấn đề cơ bản nhất về công nghệ WiMAX như các chuẩn WiMAX, các kỹ thuật được ứng dụng trong WiMAX, mô hình phân lớp và bảo mật trong WiMAX Ngoài ra, đồ án cũng giới thiệu một mô hình mô phỏng hoạt động của hệ thống WiMAX nhằm mục đích làm rõ quá trình làm việc của hệ thống WiMAX Đồ án bao gồm 5 chương như... gồm 5 chương như sau: Chương 1: Giới thiệu chung về WiMAX Chương 2: Các kỹ thuật được sử dụng trong WiMAX Chương 3: Kiến trúc mạng truy cập WiMAX Chương 4: Kiến trúc bảo mật chuẩn IEEE 802.16 Chương 5: Mô phỏng hoạt động hệ thống WiMAX Chương 1: Giới thiệu chung về WiMAX Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ WiMAX 1.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG WiMAX là một công nghệ cho phép truy cập băng rộng vô tuyến đến đầu cuối... năng di động đầy đủ ở tốc độ tới 160 km/h Mạng WiMAX di động cho phép người sử dụng có thể truy cập Internet không dây băng thông rộng tại bất cứ đâu có phủ sóng WiMAX o Hoạt động NLOS: Khả năng họat động của mạng WiMAX mà không đòi hỏi tầm nhìn thẳng giữa BS và MS Khả năng này của nó giúp các sản phẩm WiMAX phân phát dải thông rộng trong một môi trường NLOS o Phủ sóng rộng hơn: WiMAX hỗ trợ động nhiều... thay thế cho ADSL và WiFi Hệ thống WiMAX có khả năng cung cấp đường truyền có tốc độ lên đến 70Mbit/s và với bán kính phủ sóng của một trạm anten phát lên đến 50Km Mô hình phủ sóng của mạng WiMAX tương tự như mạng điện thoại tế bào Bên cạnh đó, WiMAX cũng hoạt động mềm dẻo như WiFi khi truy cập mạng Mỗi khi máy tính muốn truy nhập mạng nó sẽ tự động kết nối đến trạm anten WiMAX gần nhất Trong chương... WiMAX - 13 - Chương 1: Giới thiệu chung về WiMAX 1.7 TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI WiMAX 1.7.1 Tình hình triển khai WiMAX trên thế giới Hiện nay, trên thế giới, đã có các mạng thử nghiệm công nghệ WiMAX cố định và di động Theo đánh giá của Maravedis Inc thì thị trường viễn thông băng rộng cố định đến năm 2010 có doanh thu vượt 2 tỷ USD Hiện nay, tốc độ tăng trưởng hằng năm là 30% Việc xuất hiện một công nghệ... WiMAX gần nhất Trong chương này, chúng ta sẽ tìm hiểu khái niệm cơ bản về WiMAX, các chuẩn WiMAX hiện nay, các băng tần có thể sử dụng cho WiMAX, các ưu điểm và lợi ích của WiMAX mang lại, đồng thời là tình hình triển khai WiMAX trên thế giới và tại Việt Nam 1.2 KHÁI NIỆM WiMAX (Worldwide Interoperability of Microwave Access) là hệ thống truy nhập vi ba có tính tương thích toàn cầu dựa trên cơ sở tiêu... trí cell liền kề Điều này thường có tác dụng thúc đẩy các trạm gốc hoạt động trong các điều kiện NLOS Các hệ thống LOS không thể giảm chiều cao anten bởi vì làm như vậy sẽ có tác động đến đường quan sát trực tiếp được yêu cầu từ CPE đến trạm gốc - 10 - Chương 1: Giới thiệu chung về WiMAX Hình 1.1 Minh họa họat động WiMAX [10] Công nghệ NLOS cũng giảm phí tổn cài đặt bằng cách đặt dưới các mái che thiết... nhà Hình 1.2 Truyền sóng trong trường hợp NLOS [10] - 11 - Chương 1: Giới thiệu chung về WiMAX 1.6 ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÔNG NGHỆ WiMAX Mục tiêu của tổ chức IEEE khi phát triển tiêu chuẩn 802.16: - Xây dựng một phạm vi chuẩn để dễ dàng cho sự phát triển và phối hợp giữa các nhà sản xuất, nhà cung cấp và cả người sử dụng - Thúc đẩy quá trình chứng nhận phối hợp hoạt động và tuân thủ cho các hệ thống. .. ích của các hệ thống WiMAX dựa trên họ chuẩn 802.16 là hết sức to lớn mặc dù nó vẫn tồn tại một số hạn chế Nó cho phép nhà cung cấp dịch vụ triển khai nhanh chóng các hệ thống mạng của mình, tăng khả năng cạnh tranh đồng thời cho phép người tiêu dùng có thêm nhiều lựa chọn, tiết kiệm hơn trong các chi phí Điều này chính là động lực thúc đẩy các nhà sản xuất và các nhà cung cấp dịch vụ phát triển hệ thống. .. tăng độ linh hoạt trong việc quản lý tài nguyên, tận dụng tối đa phổ tần, cải thiện khả năng phủ sóng với các loại địa hình đa dạng WiMAX đã được phát triển và khắc phục được những nhược điểm của các công nghệ truy cập băng rộng trước đây, cụ thể: o Cấu trúc mềm dẻo: WiMAX hỗ trợ các cấu trúc hệ thống bao gồm điểm – đa điểm, công nghệ lưới (mesh) và phủ sóng khắp mọi nơi Điều khiển truy nhập môi trường . Advanced Antenna Systems - C c h th ng anten th ch nghi AES Advanced Encryption Standard - Chuẩn m h a n ng cao AK Authentication Key - Kh a ch ng th c ARQ Automatic. ph ng ho t đ ng c a h th ng WiMAX nh m m c đích l m rõ quá tr nh l m vi c c a h th ng WiMAX. Đồ án bao g m 5 chư ng nh sau: Chư ng 1: Giới thiệu chung![Hình 1.2. Truyền sóng trong trường hợp NLOS [10] - Mô hình mô phỏng hoạt động của hệ thống WiMAX](https://media.store123doc.com/figures/002/752/hinh-truyen-song-truong-hop-nlos-2752655.png)
![Hình 1.1. Minh họa họat động WiMAX [10] - Mô hình mô phỏng hoạt động của hệ thống WiMAX](https://media.store123doc.com/figures/002/752/hinh-minh-hoa-hoat-dong-wimax-2752656.png)
![Hình 4.1. Mô hình kiến trúc bảo mật chuẩn IEEE 802.16 [7] - Mô hình mô phỏng hoạt động của hệ thống WiMAX](https://media.store123doc.com/figures/002/752/hinh-hinh-kien-truc-bao-mat-chuan-ieee-2752673.png)
![Hình 5.1. Module WiMAX trong kiến trúc NS-2 [13] - Mô hình mô phỏng hoạt động của hệ thống WiMAX](https://media.store123doc.com/figures/002/752/hinh-module-wimax-trong-kien-truc-ns-2752677.png)
