Công nghệ WIMAX

LOS 18 Hình 2.8 Kĩ thuật TDD và FDD 20 Hình 2.9 Khung TDD cho kiểu PMP 21 Hình 2.10 Khung FDD cho kiểu PMP 23 Hình 2.11 Kĩ thuật điều chế thích ứng 25 Hình 2.12 Phân lớp MAC và các chức năng 29 Hình 2.13 : Định dạng MAC PDU 31 Hình 2.14: Định dạng tiêu đề MAC chung 31 Hình 2.15 : Định dạng tiêu đề yêu cầu băng tần 32 Hình 2.16 : Định dạng bản tin quản lí MAC 33 Hình 2.17: Nhiều MAC PDU được ghép vào trong cùng một PHY burst 34 Hình 2.19: Đóng gói các MAC SDU kích cỡ cố định 37 Hình 2.20: Đóng gói các MAC SDU kích cỡ thay đổi 37 Hình 2.21: Lớp con bảo mật cung cấp nhận thực, quản lí khóa và mật mã hóa. 40 Hình 2.22: Quá trình trao đổi khoá để nhận thực 43 Hình 2.23: Cấu trúc sóng mang con OFDMA 56 Hình 2.24 Ấn định khe thời gian trong OFDM 56 Hình 2.25 Ấn định khe thời gian trong OFDMA 57 Hình 2.26 Các tham số của SOFDMA 57 Hình 2.27 Cấu trúc khung nhiều vùng 61 Hình 2.28 Tái sử dụng tần số một phần 62 Hình 2.29 Kiến trúc mạng Wimax 65 Hình 2.30 Cấu hình điểm-đa điểm mạng Wimax 67 Hình 2.31 Cấu hình Mesh mạng Wimax 68 Hình 2.32 Quy trình vào mạng 70 Hình 2.33 Các ứng dụng của Wimax 73 Hình 3.1 So sánh giữa Wi-Fi và Wimax 88 Hình 3.2 So sánh giữa các công nghệ truy nhập 93 Hình3.3 : Sơ đồ kết nối tổng thể 110 Hình 3.4: Sơ đồ kết nối trạm gốc BS 111 Hình 3.5: Sơ đồ kết nối đầu cuối ( End-User) 112 Hình 3.6: Sơ đồ kết nối cho ứng dụng VoIP cxiii THUẬT NGỮ VIẾT TẮT AAA Authentication, Nhận thực, cấp phép và tính cước authorization and Account AAS Adaptive Antenna System Hệ thống anten thích ứng ACK Acknowledgment Xác nhận AES Advance Ecryption Standard Chuẩn mật mã nâng cao AK Authorization Key Khóa nhận thực ARQ Automatic Retransmission Request Yêu cầu truyền lại tự động ASN Access Service Network Mạng dịch vụ truy nhập ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền không đồng bộ BE Best Effort dịch vụ nỗ lực tốt nhất BPSK Binary Phase shift Keying Khóa chuyển pha nhị phân BR Bandwidth Request Yêu cầu băng thông BS Base Station Trạm gốc BSN Block Sequence Number Số thứ tự khối BTC Block Turbo Code Mã Turbo khối BW Bandwidth Băng thông BWA Broadband Wireless Access Truy nhập không dây băng rộng CA Collision Avoidance Tránh xung đột CBC Cipher Block Chaining Chuỗi khối mã hóa CC Confirmation Code Mã xác nhận CCI Co-Channel Interference Nhiễu kênh liên kết CCK Complementary Coded Keying Khóa mã hóa bổ sung CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã C/I Carrier to Interference Ratio Tỉ số tín hiệu/ nhiễu CID Connection Identifier Nhận dạng kết nối CP Cyclic Prefix Tiền tố tuần hoàn CPE Customer Premises Equipment Thiết bị truyền thông cá nhân CPS Common Part Sublayer Lớp con phần chung CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra độ dư vòng tuần hoàn CS Convergence Sublayer Lớp con hội tụ CSMA Carrier Sense Multiple Access Đa truy nhập cảm nhận sóng mang CSN Connection Service Network Mạng dịch vụ kết nối CTC Concatenated Turbo Code Mã Turbo xoắn DAMA Demand Assigned Multiple Access Đa truy nhập ấn định theo nhu cầu DCD Downlink Channel Descriptor Miêu tả kênh đường xuống DCF Distributed Control Function Chức năng điều khiển phân tán DES Data Encryption Standard Chuẩn mật mã hóa dữ liệu DFS Dynamic Frequence Selecton Lựa chọn tần số động DHCP Dynamic Host Configuration Protocol Giao thức cấu hình Host động DL Downlink Đường xuống DLFP Downlink Frame Preamble Tiền tố khung đường xuống DSA Dynamic Services Addition Bổ sung các dịch vụ động DSC Dynamic Services Change Chuyển đổi các dịch vụ động DSL Digital Subcriber Line Đường dây thuê bao số EC Encryption Control Điều khiển mật mã hóa ECB Electronic Code Book Sách mã điện tử EDCA Enhanced Distributed Truy nhập điều khiển phân tán Control Access nâng cao EDGE Enhanced Data Rates Các tốc độ dữ liệu được nâng cấp cho for GSM Evolution sự phát triển GSM EV-DO Enhanced Version- Data Only Chỉ dữ liệu-phiên bản nâng cao EKS Encryption Key Sequence Chuỗi khóa mật mã ETSI European Telecommunications Viện các chuẩn viễn thông Standards Institute Châu Âu FBSS Fast Base Station Switch Chuyển mạch trạm gốc nhanh FCH Frame Control Header Tiêu đề điều khiển khung FDD Frequence Division Duplex Song công phân chia theo tần số FDM Frequence Division Mutiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số FEC Forward Error Crrection Hiệu chỉnh lỗi trước FFT Fast Fourier Transform Chuyển đổi Fourier nhanh FSH Fragmentation Subheader Tiêu đề con phân đoạn GPC Grant Per Connection Cấp phát trên mỗi trạm gốc GPRS Generalized Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung GPSS Grant Per Subscriber Station Cấp phát trên mỗi trạm thuê bao GSM Global System For Hệ thống toàn cầu cho truyền Mobile Communicatons thông di động HARQ Hybrid Automatic Yêu cầu truyền lại tự động kết Retransmission Request hợp HCS Header Check Sequence Thứ tự kiểm tra tiêu đề HHO Hard HandOver Chuyển giao cứng HMAC Hashed Message Mã nhận thực bản tin đã xáo trộn Authentication Code HSDPA High Speed Downlink Truy nhập gói đường xuống Packet Access tốc độ cao HSUPA High Speed Uplink Packet Access Truy nhập gói đường lên tốc độ cao HT Header Type Loại tiêu đề IEEE Institute of Electrical and Viện các kĩ sư điện và điện tử Electronic Engineers IMT International Mobile Viễn thông di động quốc tế Telecommunications IP Internet Protocol Giao thức liên mạng ISI Inter-Symbol Interference Nhiễu giữa các Symbol ISM Industrial Scientific and Medical Công nghiệp khoa học và hóa học ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet IV Initialization Vector Véc tơ khởi tạo KEK Key Encryption Key Khóa mật mã khóa LAN Local Area Network Mạng vùng cục bộ LOS Line Of Sight Tầm nhìn thẳng LSB Least Significant Bit Bít ít ý nghĩa nhất MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập phương tiện MAN Metropolitan Area Network Mạng vùng thành thị MBWA Mobile Broadband Truy nhập không dây Wireless Access băng rộng di động MDHO Marco Diversity Handover Chuyển giao đa dạng bằng Marco MIMO Multiple Input Multiple Output Nhiều đầu vào nhiều đầu ra MIP Mobile Internet Protocol Giao thức Internet di động MISO Multiple Input Single Output Nhiều đầu vào một đầu ra MRC Maximum Ratio Combining Kết hợp tỉ số cực đại MS Mobile Station Trạm di động MSB Most Significant Bit Bít ý nghĩa nhất NACK Non-ACK Không xác nhận NAP Network Access Provider Nhà cung cấp truy nhập mạng NLOS Non Line Of Sight Không tầm nhìn thẳng OECD Organisation for Economic Tổ chức hợp tác và phát triển Co-operation Tand Development kinh tế OFDM Orthogonal Frequence Ghép kênh phân chia theo tần số Division Multiplexing trực giao OFDMA Orthogonal Frequence Division Đa truy nhập phân chia theo Multiple Access tần số trực giao PAN Personal Area Network Mạng cá nhân PCF Point Control Function Chức năng điều khiển điểm PDA Personal Digital Assistant Hỗ trợ cá nhân dùng kĩ thuật số PDU Protocol Data Unit Đơn vị dữ liệu giao thức PHS Payload Header Suppression Nén tiêu đề tải trọng PKM Privacy Key Management Quản lí khóa bảo mật PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng PMP Point to Multipoint Điểm-đa điểm PN Packet Number Số gói PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm-điểm PS Physical Slot Khe vật lí PSCN Packet Switched Core Network Mạng lõi chuyển mạch gói PSH Packing Subheader Tiêu đề con gói PSTN Public Swithched Mạng điện thoại chuyển Telephone Network mạch chung PTP Point to Point Điểm-điểm QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ cầu phương QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ QPSK Quadratura Phase Shift Keying Khóa chuyển pha cầu phương RAN Region Area Netwwork Mạng vùng địa phương REQ Request Yêu cầu RLC Radio Link Controller Bộ điều khiển liên kết vô tuyến RNG Ranging RS Reed-Solomon RTG Receive Transition Gap Khoảng trống chuyển giao đầu thu Rx Receiver Đầu thu SA Security Association Kết hợp bảo mật SAID Security Association Identifier Nhận dạng kết hợp bảo mật SAP Service Access Point Điểm truy nhập dịch vụ SDU Service Data Unit Đơn vị dữ liệu dịch vụ SHA Secure Hash Algorithm Thuật toán xáo trộn bảo mật SNMP Simple Network management Giao thức quản lí mạng Protocol đơn giản SOFDMA Scalable Orthogonal Frequence Ghép kênh phân chia theo tần Division Multiple Access số trực giao theo tỉ lệ SOHO Small Office Home Office Văn phòng gia đình văn phòng nhỏ SS Subscriber Station Trạm thuê bao SSCS Specify Services Lớp con hội tụ các dịch vụ riêng Convergence Sublayer STC Space Time Code Mã không gian thời gian TDD Time Division Duplex Song công phân chia theo thời gian TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian TDMA Time Division Đa truy nhập phân chia Multiplexing Access theo thời gian TEK Traffic Encryption Key Khóa mật mã lưu lượng TFTP Trivial File Transfer Protocol Giao thức truyền tệp thông thường TLV Type/Length/Value Loại/ Độ dài/ Giá trị TTG Transmit Transition Gap Khoảng trống chuyển giao đầu phát Tx Transmiter Đầu phát UCD Uplink Channel Descriptor Miêu tả kênh đường lên UGS Unsolicited Grant Service Dịch vụ cấp phát không kết hợp UL Uplink Đường lên UMTS Universal Mobile Hệ thống viễn thông Telecommunication System di động toàn cầu UTRA UMTS terrestrial Radio Access Truy nhập vô tuyến trên mặt đất UMTS UTRAN UMTS terrestrial Radio Mạng truy nhập vô tuyến trên Access Network mặt đất UMTS VoIP Voice Over IP Thoại qua IP WAN Wide Area Network mạng diện rộng WEP Wired Equivalent Privacy Bảo mật đương lượng hữu tuyến Wi-Fi Wireless Fidelity WLAN Wireless LAN Mạng LAN không dây WMAN Wireless MAN Mạng MAN không dây WME Wi-Fi Mutlimedia Extensions Những mở rộng đa phương tiện Wi-Fi WPA Wi-Fi Protected Access Truy nhập được bảo vệ Wi-Fi WSM Wi-Fi Scheduled Multimedia Đa phương tiện được lập danh mục theo Wi-Fi XOR Exclusive-OR Hàm cộng modul LỜI NÓI ĐẦU 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 con 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. Mạng Internet đang trở thành phổ biến, 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 thoongs 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 dáp dụng cho các máy tính trao đổi thông tin khoảng cách ngắn. Đứng trước thực tế đó, 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. Trong tài liệu này tôi xin giới thiệu những nét tổng quát của công nghệ Wimax để các bạn có thể phần nào hiểu được vì sao Wimax lại là lựa chọn hàng đầu cho giải pháp truy nhập Internet không dây. Nội dung cụ thể được chia làm ba chương như sau: Chương I: Tổng quan về công nghệ truy nhập không dây Chương II: Công nghệ WIMAX Chương III: WIMAX và truyền thông băng rộng WIMAX là một công nghệ mới, vì vậy đòi hỏi sự nghiên cứu và tìm tòi nếu các bạn muốn tìm hiểu. Những nội dung và kiến thức trong tài liệu này là sự tổng hợp những nghiên cứu mà tôi đã tìm hiểu và đúc rút sau thời gian làm đồ án. Vì thời gian không cho phép và kiến thức còn nhiều hạn chế nên chắc rằng không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp từ bạn đọc. Cuối cùng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy cô giáo đã giúp đỡ và góp ý cho em trong quá trình làm đồ án. Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn sự quan tâm và chỉ bảo tận tình của thầy giáo NGUYÔN H÷U PH¸T đã hướng dẫn để đồ án của em được hoàn thiện. Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên NG¤ Sü H¦NG CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP KHÔNG DÂY Quá trình phát triển của các mạng truy nhập không dây Các mạng truy nhập vô tuyến phát triển theo hai hướng đó là công nghệ di động tế bào và các công nghệ khác như WLAN, WIMAX,..Đó là hai xu hướng công nghệ phổ biến nhất hiện nay. Chúng ta xem xét quá trình phát triển bắt đầu từ các hệ thống di động tế bào thế hệ hai (2G). Các hệ thống di động thế hệ hai (2G) là số hóa. Đầu tiên là hệ thống GSM, hệ thống toàn cầu cho truyền thông di động được chuẩn hóa ở Châu Âu nhưng không được sử dụng rộng rãi, phổ trong băng 900MHz được cấp cho hoạt động GSM ở Châu Âu để thuận tiện cho việc Roaming giữa các quốc gia. Vào năm 1989 đặc điểm kĩ thuật của GSM được hoàn thành và hệ thống được giới thiệu vào 1991, mặc dù vậy đến 1992 mới thật sự được triển khai. GSM sử dụng kết hợp TDMA và nhảy tần chậm với khóa chuyển tần số FSK để điều chế thoại. Ngược lại, các chuẩn sử dụng ở Mĩ cho hệ thống di động số thế hệ hai gây ra một tranh cãi về các công nghệ, kết quả có nhiều chuẩn không tương thích với nhau ra đời. Vào 1992, chuẩn di động tế bào số IS-54 được hoàn thành và được triển khai vào 1994. Chuẩn này kết hợp TDMA để cải thiện chuyển giao và điều khiển tín hiệu qua FDMA. Chuẩn IS-54 này cũng được gọi là chuẩn tế bào di động kĩ thuật số Bắc Mĩ đã được cải thiện và những bổ sung của nó đã được mở rộng thành chuẩn IS-136. Một chuẩn cạnh tranh với các hệ thống 2G dựa trên CDMA đã được đề nghị bởi Qualcomn vào đầu những năm 1990. Chuẩn này là IS-95 hay IS-95A được hoàn thành vào 1993 và được triển khai về mặt thương mại dưới tên là CDMAOne vào 1995. Chuẩn di động tế bào kĩ thuật số thế hệ hai ở Nhật Bản được gọi là PDC được thiết lập năm 1991 và được triển khai vào 1994. Nó tương tự IS-136 nhưng các kênh thoại 25KHz tương thích với các hệ thống tương tự Nhật Bản. Hệ thống này hoạt động trong cả các băng tần 900MHz và 1500MHz. Cụ thể, có hai chuẩn ở băng tần 900MHz là IS-54 sử dụng kết hợp TDMA và FDMA và điều chế khóa chuyển pha, và một hệ thống khác là IS-95 hay IS-95a sử dụng CDMA chuỗi trực tiếp với điều chế và mã hóa nhị phân. Phổ cho hệ thống di động số trong băng tần 2GHz PCS bị bán đấu giá, vì thế các nhà cung cấp dịch vụ có thể sử dụng một chuẩn hiện có hay triển khai các hệ thống độc quyền cho phổ mà họ mua được. Kết quả có ba chuẩn di động tế bào khác nhau cho băng tần này là IS-136 (về cơ bản giống với IS-54 ở một tần số cao hơn), IS-95 và chuẩn GSM Châu Âu. Vào cuối những năm 1990, các hệ thống 2G được phát triển theo hai hướng. Chúng được chuyển đến các tần số cao hơn khi có nhiều băng rộng di động tế bào trở nên sẵn có ở Châu Âu và Mĩ, và được sửa đổi để hỗ trợ các dịch vụ dữ liệu thêm vào thoại. Đặc biệt vào năm 1994, Ủy ban truyền thông liên bang (FCC) bắt đầu bán đấu giá phổ trong băng tần các hệ thống truyền thông cá nhân (PCS) 1.9GHz cho các hệ thống di động tế bào. Các nhà khai thác mua được phổ trong băng này có thể thông qua bất kì chuẩn nào. Các nhà khai thác khác nhau chọn các chuẩn khác nhau, vì thế GSM, IS-136 và IS-95 đã được triển khai ở băng 1900MHz trong các khu vực khác nhau làm cho việc Roaming trong nước gặp nhiều khó khăn. Thực tế có nhiều điện thoại di động tế bào số xuất hiện. Các hệ thống GSM hoạt động trong băng tần PCS được xem như các hệ thống PCS 1900. Các chuẩn IS-136 và IS-95 (CDMAOne) được chuyển sang băng PCS với tên gọi giữ nguyên. Châu Âu cấp phát thêm phổ di động tế bào trong băng 1.8GHz. Chuẩn cho băng tần này được gọi là GSM 1800 hay DCS 1800 ( Hệ thống di động tế bào số), sử dụng GSM như chuẩn cơ bản với một số thay đổi để cho phép chồng lấn giữa các tế bào vi mô và vĩ mô. Các điện thoại không dây thế hệ hai như DECT, hệ thống truyền thông truy nhập cá nhân (PACS) và hệ thống điện thoại cầm tay cá nhân (PHS) cũng hoạt động trong băng tần 1.9GHz nhưng các hệ thống này hầu hết chỉ hỗ trợ các dịch vụ tổng tài nhánh riêng (PBX). Các hệ thống 2G thêm khả năng về dữ liệu được gọi là các hệ thống 2.5G. Các hệ thống GSM theo các cách nâng cấp khác nhau để cung cấp các dịch vụ dữ liệu. Đơn giản nhất được gọi là dữ liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao (HSCSD), cho phép đến 4 khe thời gian liên tiếp được gán cho một người dùng và cung cấp tốc độ truyền dẫn cực đại là 57.6Kbps. Chuyển mạch kênh khá bất lợi cho dữ liệu, vì thế sự nâng cấp hoàn thiện hơn cung cấp cho dữ liệu chuyển mạch gói được phân lớp ở phần đầu của thoại chuyển mạch kênh. Sự nâng cấp này được xem như dịch vụ vô tuyến gói chung (GPRS). Tốc độ dữ liệu cực đại là 171.2Kbps có thể đạt được với GPRS khi 8 khe thời gian của khung GSM được cấp cho một người dùng. Tốc độ dữ liệu của GPRS được nâng cấp lên thông qua điều chế và mã hóa tỉ lệ thay đổi, gọi là tốc độ dữ liệu được nâng cấp cho sự phát triển của GSM (EDGE). EDGE cung cấp tốc độ dữ liệu lên đến 384Kbps với tốc độ bit 48-69.2Kbps trên mỗi khe thời gian. GPRS và EDGE tương thích với IS-136 cũng như GSM, và do đó cung cấp hướng nâng cấp hội tụ của cả hai hệ thống này. Hệ thống IS-136 được nâng cấp lện tốc độ dữ liệu 40-60Kbps bằng cách gộp chung các khe thời gian và sử dụng điều chế ở mức cao, sự phát triển này được gọi là IS-136HS (tốc độ cao). Chuẩn IS-95 đã được sửa đổi để cung cấp các dịch vụ dữ liệu bằng cách gán nhiều chức năng trải phổ trực giao cho một người dùng. Tốc độ dữ liệu cực đại là 115.2Kbps, mặc dù trong thực tế chỉ đạt khoảng 64Kbps. Sự phát triển này được xem như IS-95b. Sự phân đoạn của các chuẩn và các băng tần trong hệ thống 2G đã dẫn đến việc Liên Minh viễn thông quốc tế vào cuối 1996 đã làm thành công kế hoạch cho một băng tần toàn cầu và chuẩn hóa cho hệ thống di động tế bào số hóa thế hệ ba (3G). Chuẩn này được đặt tên là viễn thông di động quốc tế 2000 (IMT-2000). Thêm vào các dịch vụ thoại, IMT-2000 đã cung cấp tốc độ dữ liệu Mbps theo yêu cầu các ứng dụng như truy nhập Internet băng rộng, trò chơi tương tác, và giải trí hình ảnh và tiếng chất lượng cao. Thỏa thuận về một chuẩn duy nhất không trở thành hiện thực, với hầu hết các quốc gia hỗ trợ một trong hai chuẩn cạnh tranh nhau là CDMA2000 (tiếp theo tích hợp với CDMA One) được hỗ trợ bởi dự án cộng tác thế hệ ba thứ hai (3GPP2) và CDMA băng rộng (WCDMA, tiếp theo tích hợp với GSM và IS-136) được hỗ trợ bởi dự án cộng tác thế hệ ba (3GPP). Cả hai chuẩn này đều sử dụng CDMA với điều khiển công suất và các đầu thu RAKE nhưng tốc độ chip và chi tiết các đặc điểm khác là khác nhau. Cụ thể, CDMA2000 và WCDMA là các chuẩn không tương thích, vì thế điện thoại phải có hai chế độ để hoạt động với cả hai hệ thống. Chuẩn CDMA2000 được xây dựng trên CDMAOne để cung cấp một sự mở rộng cho 3G. Điểm chính của CDMA2000 là đưa ra CDMA2000 1X hay CDMA2000 1XRTT, cho biết rằng công nghệ truyền dẫn vô tuyến (RTT) hoạt động trong một cặp kênh vô tuyến 1.25MHz, và do đó tương thích với hệ thống CDMAOne. Hệ thống CDMA2000 1X gấp đôi dung lượng thoại của hệ thống CDMAOne và cung cấp các dịch vụ thoại tốc độ cao với tốc độ đỉnh theo dự án là khoảng 300Kbps với tốc độ thực tế là khoảng 144Kbps. Có hai sự phát triển của công nghệ lõi này để cung cấp tốc độ dữ liệu cao (HDR) trên 1Mbps. Những sự phát triển này được xem là CDMA2000 1XEV. Giai đoạn đầu tiên của sự phát triển, CDMA2000 1XEV-DO( chỉ dữ liệu), nâng cấp hệ thống CDMAOne sử dụng một kênh dữ liệu tốc độ cao chuyên dụng 1.25MHz riêng biệt mà hỗ trợ tốc độ dữ liệu đường xuống lên đến 3Mbps và tốc độ dữ liệu đường lên 1.8Mbps cho một tốc độ được kết hợp trung bình 2.4Mbps. Giai đoạn thứ hai của quá trình phát triển, CDMA 1XEV-DV( thoại và dữ liệu), được lập dự án để hỗ trợ tốc độ dữ liệu lên đến 4.8Mbps cũng như thừa kế từ những người dùng thoại 1X, những người dùng dữ liệu 1XRTT và những người dùng dữ liệu 1XEV-DO, tất cả trong cùng một kênh vô tuyến. Một sự nâng cấp khác được đề xuất cho CDMA2000 là gộp chung ba kênh 1.25MHz thành một kênh 3.75MHz. Việc gộp chung này được xem như CDMA2000 3X và các chi tiết kĩ thuật chính xác của nó vẫn còn đang được triển khai. WCDMA là chuẩn 3G cạnh tranh với CDMA2000. Nó được lựa chọn như một sự kế vị 3G cho GSM và khái niệm này được xem như hệ thống viễn thông di động toàn cầu UMTS. WCDMA cũng được sử dụng ở FOMA Nhật Bản và các hệ thống điện thoại 3G Nhật Bản. WCDMA hỗ trợ tốc độ đỉnh lên tới 2.4Mbps với tốc độ đặc trưng được dự đoán trong phạm vi 384Kbps. WCDMA sử dụng các kênh 5MHz, ngược với các kênh 1.25MHz của CDMA2000. Một sự nâng cấp của WCDMA được gọi là truy nhập gói đường xuống tốc độ cao (HSDPA) và truy nhập gói đường lên tốc độ cao HSUPA cung cấp tốc độ dữ liệu khoản 9Mbps, và đây có thể là tiền thân của các hệ thống 4G. 3GPP (UTMS/WCDMA) đã triển khai HSDPA và HSUPA dựa trên các mạng UTMS hiện nay. Các mạng này thực sự đưa ra tốc độ dữ liệu cao. Với mạng thế hệ kế tiếp, 3GPP đã tạo ra một tổ chức giải pháp lâu năm (LTE) có nhiệm vụ xem xét các chọn lựa cho mạng thế hệ kế tiếp. Một số chọn lựa đang được thảo luận dựa trên OFDM, tuy nhiên vẫn chưa kết thúc. 3GPP2 (CDMA2000) đang đánh giá nhiều lựa chọn để phát triển từ các mạng 1×EV-DO Rev0 và Rev A-based. Tổ chức phát triển giao diện không gian (AIE) trong 3GPP2 được giao nhiệm vụ xem xét các lựa chọn cho mạng thế hệ kế tiếp. Một trong các chọn lựa là đa sóng mang (MC)-DO, ( Nx-HRPD( dữ liệu gói tốc độ cao)). Tổ chức này cũng thảo luận các lựa chọn dựa trên OFDM. Những gặt hái của Flarion bởi Qualcomm đưa giải pháp dựa trên FLASH-OFDM của Flarion vào cuộc đua như một chọn lựa cho giải pháp của mạng 3GPP2. Trong các mạng này giải pháp 4G được mong đợi để cung cấp lên đến 100Mbps. Giải pháp này sẽ dựa trên sự kết hợp của định dạng tín hiệu không gian- thời gian đa sóng mang. Các kiến trúc mạng bao gồm các mạng vi mô- vĩ mô và siêu nhỏ và các mạng vùng gia đình HAN và mạng vùng cá nhân PAN. EDGE/ IS-136HS HSDPA Cdma2000 1x EV 2.5G dữ liệu gói tích hợp đa phương tiện di động GSM IS-136/CDPD IS-95A PDC 7-28.8 kbps HSCSD/GPRS IS-136+(PRS) IS-95B 57-115 kbps cdma2000(1x) 0.144 ~2 Mbps ~ 10 Mbps ~ 100 Mbps /1Gbps W-CDMA 2G 4G 3G 3.5G Hình 1.1: Quá trình phát triển của các mạng di động tế bào Mạng truy nhập không dây băng rộng (BWA) miêu tả một phạm trù khác của mạng không dây. Mạng BWA điển hình hoạt động trong trải phổ vô tuyến có cấp phép. Nó là thế hệ ngay trước khi Wimax( Sự tương tác toàn cầu đối với truy nhập vi ba) đi vào thực tế. Các mạng không dây băng rộng đầu tiên là WLAN được xây dựng trên cơ sở họ các chuẩn IEEE 802.11. Chuẩn 802.11 đầu tiên được phát hành vào 1997, chiếm 83.5MHz băng thông trong băng tần 2.4GHz không cấp phép. Nó sử dụng điều chế PSK với trải phổ nhảy tần FHSS và trải phổ chuỗi trực tiếp DSSS. Tốc độ dữ liệu lên đến 2Mbps được hỗ trợ với CSMA/CA được sử dụng cho truy nhập ngẫu nhiên. Chuẩn đầu tiên được mở rộng vào 1999 để tạo ra chuẩn 802.11b, hoạt động trong cùng băng tần nhưng chỉ sử dụng DSSS. Cung cấp tốc độ kênh truyền cực đại lên đến 11Mbps với tốc độ dữ liệu người dùng cực đại khoảng 1.6Mbps. Phạm vi truyền dẫn đạt tới 100m. Kiến trúc mạng trong 802.11b là hình sao hoặc ngang cấp, mặc dù đặc tính ngang cấp không được sử dụng điển hình. Chuẩn này đã được triển khai và sử dụng rộng rãi với các nhà sản xuất thiết bị tích hợp các card 802.11b vào các máy tính xách tay. Khoảng cách liên lạc 2～3Km Tốc độ di động (km/h) Tốc độ dữ liệu (Mbps) Cao Thấp Cao ～100 ～10 ～3 ～50 Thấp 802.11b 802.11a 802.11b WiFi 802.16e 802.16a WiMax PHS HSDPA 2/2.5G 3/3.5G Di động tế bào WLAN 4G, 802.20, etc. 100m max.　　 Hình 1.2: Xu hướng phát triển của mạng truy nhập vô tuyến Chuẩn 802.11a được hoàn thành vào 1999 như một sự mở rộng của 802.11b để cải thiện tốc độ dữ liệu của 802.11b. 802.11a chiếm 300MHz phổ trong băng NII 5GHz. Thực tế, 300MHz phổ được phân chia thành ba băng con 100MHz. Một băng thấp từ 5.15-5.25GHz, một băng ở giữa từ 5.25-5.35GHz, một băng trên từ 5.725-5.825GHz. Mỗi kênh chiếm 20MHz, ngoại trừ các phần cuối của băng giữa và băng thấp là 30MHz. Có ba mức công suất phát cực đại được chỉ ra là 40mW cho băng thấp, 200mW cho băng giữa và 800mW cho băng cao. Những giới hạn này nhằm ám chỉ rằng băng thấp hày như chỉ phù hợp cho các ứng dụng trong nhà, băng giữa cho ngoài trời và trong nhà còn băng cao cho ngoài trời. Điều chế và mã hóa tỉ lệ biến đổi được sử dụng cho mỗi kênh. Các loại điều chế biến đổi qua BPSK, QPSK, 16QAM và 64QAM và các tỉ lệ mã hóa xoắn biến đổi qua 1/2, 2/3, và 3/4. Điều này dẫn đến tốc độ dữ liệu cực đại mỗi kênh là 54MHz. Với các hệ thống trong nhà sóng mang 5GHz kết hợp với giới hạn công suất trong băng thấp giảm phạm vi của 802.11a so với 802.11b và cũng khó hơn để tín hiệu xuyên qua các bức tường và các vật cản khác. 802.11a sử dụng đa truy nhập OFDM thay vì FHSS và DSSS. Chuẩn 802.11g được hoàn thành vào 2003, kết hợp ưu điểm của 802.11a và 802.11b với tốc độ dữ liệu lên đến 54Mbps trong băng tần 2.5GHz cho phạm vi lớn hơn. Chuẩn này tiếp tục tương thích với 802.11b vì thế các điểm truy nhập 802.11g sẽ làm việc với các bộ thích ứng mạng không dây 802.11a. Tuy nhiên, 802.11g sử dụng OFDM, lược đồ điều chế và mã hóa của 802.11a. Cả các điểm truy nhập và các card LAN đều phù hợp với cả ba chuẩn để tránh không tương thích. Họ chuẩn 802.11a/b/g được xem như là Wi-Fi, cho độ tin cậy không dây. Một đối thủ tiềm năng của các chuẩn 802.11 cũng như hệ thống di động tế bào là chuẩn IEEE 802.16 được gọi là Wimax. Chuẩn này đảm bảo truy nhập không dây băng rộng với tốc độ dữ liệu được đề nghị 40Mbps cho người dùng cố định và 15Mbps cho người dùng di động với một phạm vi vài kilomet. Một phạm trù khác của công nghệ không dây là di động không dây. Mạng di động không dây đã được phát triển rộng rãi khắp thế giới, chúng đã thay thế cho PSTN là dịch vụ điện thoại cơ bản trong nhiều quốc gia. Có nhiều hơn một tỉ thuê bao di động khắp thế giới. Ban đầu được thiết kế như một sự mở rộng không dây cho các mạng thoại, ngày nay mạng di động không dây đưa ra truy nhập Internet và các dịch vụ đa phương tiện đầu cuối tốc độ cao. Mặc dù tốc độ dữ liệu được đề nghị bởi mạng di động không dây về cơ bản thấp hơn WLAN, sự bao phủ rộng của chúng đã làm cho chúng phù hợp với hoạt động kinh doanh và những người dùng làm thương mại. Mạng di động không dây hoạt động theo trải phổ vô tuyến có cấp phép. Trong những ngày đầu của truyền thông dữ liệu, lập nên mạng giữa các máy tính đã được thực hiện bằng cách kết nối một số thiết bị đầu cuối đến một khung chính đắt tiền để chia sẻ thông tin và xử lí công suất trong một tổ chức. Trong những năm 1990 với sự xuất hiện của Internet và việc triển khai rộng rãi các mạng truyền thông di động, đến thời đại của máy tính cá nhân và các truyền thông cá nhân trong đó các cá thể có thể trao đổi thông tin bởi các máy tính cá nhân và các điện thoại di động. Ngày nay chúng ta bước vào thời đại của truyền thông được hội tụ và máy tính trong cả các điện thoại di động và các thiết bị máy tính cá nhân trở nên tích hợp. Trong tương lai, được mong đợi là cơ sở hạ tầng truyền thông di động sẽ trở nên phổ biến, và các loại mạng khác nhau sẽ được hợp nhất hoàn toàn. Các mạng thoại và dữ liệu sẽ được hội tụ đến một mạng dữ liệu chung dựa trên IP. Các thiết bị đầu cuối di động sẽ trở thành các thiết bị thông tin mạng lưới mà bao gồm tất cả hoặc một phần của các chức năng điện thoại di động, các máy tính, các máy trợ lí cá nhân dùng kĩ thuật số (PDA), truyền hình số, máy ghi âm video số và trò chơi giao tiếp người- máy. Các thiết bị đầu cuối thông tin sẽ đưa ra chức năng của các bộ cảm biến thông minh mà hỗ trợ cuộc sống hàng ngày của người dùng cả ở nhà và nơi làm việc. Điều này sẽ được thực hiện bởi một nhóm lớn các thiết bị được đặt ở nhiều vị trí khác nhau trong môi trường nơi mà chúng tự động cảm nhận các điều kiện trong thế giới thực, trao đổi thông tin được tập hợp, làm một số hành động kết hợp và gửi thông tin được tập hợp đến một bộ điều khiển từ xa nếu cần thiết. Yêu cầu của các mạng phổ biến trên cơ sở hạ tầng mạng được thảo luận và sự hội tụ của các loại mạng khác nhau của các mạng truyền thông di động được khảo sát. Cụ thể, chúng ta sẽ nghiên cứu hai phương pháp song song để hội tụ mạng, chúng được đưa ra bởi công nghệ di động tế bào và các nhóm làm việc IEEE 802. Đến thời điểm này, hầu hết các mạng tế bào bao gồm cả các hệ thống thế hệ hai và một phần của thế hệ ba, là các hệ thống chuyển mạch kênh dựa trên giao thức báo hiệu SS7. Các mạng dựa trên SS7 hoàn toàn tối ưu cho các người dùng di động về nhận thực, cấp phép và thanh toán (AAA), quản lí tính di động và cung cấp dịch vụ. Do các loại mạng truy nhập này tập trung vào thoại, chúng được thêm các yếu tố bởi các dịch vụ gói như là GPRS và EDG._.E cho GSM, 1xEV-DO và 1xEV-DV cho CDMA 2000 và HSDPA cho UTRAN. Trong các mạng này, không may các gói của các thuê bao phải qua nhiều đường biên môi trường, vì thế chất lượng dịch vụ QoS có thể không đáp ứng được mong đợi của khách hàng. Ngoài ra, chi phí đắt đỏ để duy trì hai mạng riêng biệt cho dữ liệu và thoại. Hiện nay, các mạng 3GPP được nâng cấp theo hướng hoàn toàn IP và hợp nhất với các mạng dựa trên IP khoảng cách ngắn tốc độ cao như các mạng LAN không dây (WLAN). Mục tiêu được dự định trong tương lai là để cung cấp cho các mạng phổ biến sử dụng IP như công nghệ mạng duy nhất và sử dụng các hệ thống nhận thực, cấp phép và thanh toán hợp nhất được điều khiển bởi các nhà khai thác mạng tế bào. Hình dưới cho thấy kiến trúc của hệ thống WLAN trên thực tế, trong đó các thiết bị đầu cuối WLAN truy nhập mạng thông qua điểm truy nhập AP. Các điểm truy nhập khác nhau được kết nối bởi một mạng phân phối lớp 2, mạng này được kết nối đến mạng đường trục IP qua một router truy nhập AR. Profile người dùng được lưu trong cơ sở dữ liệu người dùng (DB) và các chức năng nhận thực, cấp phép và thanh toán được phục vụ bởi máy chủ AAA. Máy chủ AAA theo tiêu chuẩn dựa trên giao thức RADIUS, một giao thức nổi tiếng được sử dụng trong các mạng truy nhập Internet. Các nhà khai thác mạng tế bào có nền tảng khách hàng lớn, bảo mật đã được kiểm tra, các báo cáo chăm sóc khách hàng đúng đắn và các hệ thống hóa đơn và tính cước tin cậy. Do đó, nhóm tương tác mạng 3GPP-WLAN hiện nay tập trung vào phục phụ các người dùng WLAN với máy chủ UTRA AAA và các máy chủ nhà thuê bao HSS. Khi một đầu cuối WLAN truy nhập mạng WLAN, nó có thể chọn mạng tế bào nhà của nó giữa một danh sách các mạng di động mặt đất công cộng ảo (PLMN) mà có thỏa thuận Roaming với nhà khai thác WLAN. Phương pháp hợp nhất này có thuận lợi của việc bảo vệ vốn đầu tư của các nhà khai thác 3G. Do các mạng UTRA cung cấp truy nhập IP qua miền mạng lõi chuyển mạch gói (PSCN), nó hiệu quả về chi phí và có thể dễ dàng mở rộng để hợp nhất các mạng tế bào với các mạng dữ liệu dựa trên nền IP khác như là các mạng cá nhân không dây WPAN. Không may, mặc dù phương pháp này đề nghị một dịch vụ hóa đơn và các Profile thuê bao thống nhất, nó không bảo đảm tính liên tục của phiên qua các ranh giới mạng giữa WLAN và UTRAN. Mạng phân phối lớp 2 Điểm truy nhập WLAN Điểm truy nhập WLAN Mạng đường trục IP Cơ sở dữ liệu người dùng Cổng Máy chủ/ máy ủy quyền cấp phép, nhận thực và thanh toán Internet Hình 1.1 Kiến trúc của hệ thống WLAN trên thực tế Một phương pháp tương tác 3G-WLAN khác được đề xuất cho CDMA 2000 1x, tận dụng IP di động để cho phép chuyển giao không ngắt quãng giữa các mạng để duy trì các phiên đang xẩy ra. Mạng lõi CDMA 1x hỗ trợ IP di động. Do đó, nó có thể trực tiếp được hợp nhất với một mạng WLAN qua một cổng WLAN. Cổng WLAN được yêu cầu để hỗ trợ IP di động để điều khiển tính di động và các dịch vụ AAA để tương tác với các máy chủ AAA trong mạng nhà CDMA 2000. Điều này sẽ cho phép các nhà khai thác CDMA 2000 1x tập hợp các báo cáo thanh toán WLAN và tạo ra các khai báo hóa đơn thống nhất cho các thuê bao. Các phương pháp ở trên cho sự tương tác 3G-WLAN được gọi là “cặp lỏng lẻo” khi các mạng WLAN có thể được kết nối trực tiếp đến mạng Internet. Một cách khác của việc hợp nhất các mạng 3G với các mạng WLAN được gọi là “cặp tương tác chặt chẽ”. Khái niệm của nó là để làm cho WLAN xuất hiện tới mạng lõi 3G như một mạng truy nhập vô tuyến khác. Trong trường hợp này, cổng WLAN ẩn đi các chi tiết của mạng WLAN đến lõi 3G, và bổ sung tất cả giao thức 3G được yêu cầu trong mạng truy nhập vô tuyến 3G như quản lí tính di động và nhận thực. Các đầu cuối di động trong phương pháp này được yêu cầu để bổ sung chồng giao thức 3G tương ứng vào đỉnh của chồng giao thức WLAN và chuyển mạch từ một lớp vật lí đến lớp khác nếu cần thiết. Trong thực tế, tất cả lưu lượng được tạo ra bởi các máy khách trong mạng WLAN được xen vào mạng lõi 3G sử dụng chồng giao thức 3G. Khó khăn của phương pháp này là nó yêu cầu những thay đổi đáng kể cho các thiết bị đầu cuối WLAN và cần kết nối vật lí rõ ràng đến mạng lõi CDMA 2000 1x. Do đó cặp tương tác lỏng lẻo được ưa thích hơn. Trái ngược với hướng được đưa ra bởi 3GPP và hầu hết các nhà khai thác mạng tế bào ở Châu Âu và Nhật bản, một phương pháp hoàn toàn IP trực tiếp để hội tụ mạng được đưa ra bởi các nhóm làm việc IEEE 802. Phương pháp này không cố gắng để bảo vệ vốn hay phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng chuyển mạch kênh hiện có. Để thay thế, nó cố gắng xây dựng những mở rộng không dây phổ biến cho Internet. Trong các nhóm làm việc IEEE 802 một họ các hệ thống không dây được phát triển để cung cấp các nhu cầu cho các hệ thống khác nhau của truyền thông không dây bao gồm các mạng vùng cục bộ không dây (WLAN) và các mang cá nhân không dây (WPAN). Gần đây họ IEEE 802 đã mở rộng cho truy nhập không dây băng rộng cố định (FBWA) (WIMAX), truy nhập không dây băng rộng di động và tương tác của các hệ thống họ 802. Các hệ thống này phục vụ các ứng dụng khác nhau và đưa ra các mạng thành phần cần thiết cho các mạng phổ biến. Ngày nay các mạng Wimax đã bắt đầu được chào đón như các mạng BWA của tương lai. Không như các mạng BWA ban đầu, Wimax tạo ra các chuẩn dựa trên phương pháp để cung cấp truy nhập không dây băng rộng. Điều này nhằm tiết kiệm không gian để góp phần hỗ trợ tương tác và phạm vi rộng lớn của các thiết bị và các dịch vụ. Wimax là một thuật ngữ thương mại được dùng để nghiên cứu về một giải pháp băng rộng không dây đã được chuẩn hóa, Wimax là Worldwide Interoperability for Microwave Access. Wimax đã khởi đầu như một dịch vụ sóng vi ba tương đương, sau đó nó phát triển vào việc giao dịch buôn bán với các mạng BWA cố định. Cuối cùng Wimax nổi lên như một lựa chọn cạnh tranh với các mạng di động không dây. 1.2 Các chuẩn công nghệ truy nhập không dây băng rộng của IEEE IEEE 802.15.3 UWB, Bluetooth Wi-Media, BTSIG, MBOA WAN MAN LAN PAN ETSI HiperPAN IEEE 802.11 Wi-Fi Alliance ETSI-BRAN HiperLAN2 IEEE 802.16d WiMAX ETSI HiperMAN & HIPERACCESS IEEE 802.20 IEEE 802.16e 3GPP (GPRS/UMTS) 3GPP2 (1X--/CDMA2000) GSMA, OMA RAN IEEE 802.22 Hình 1.3 Quy mô triển khai các chuẩn truy nhập băng rộng 1.2.1 IEEE 802.11 Họ chuẩn 802.11 chia sẻ hai băng tần không cấp phép ở 2.4GHz và 5GHz. Trong đó IEEE 802.11 là chuẩn LAN không dây đầu tiên. Được phát triển vào 1997 có tốc độ dữ liệu cực đại là 2Mbps qua giao diện không gian. Có hai phiên bản của 802.11 được chỉ ra, một phiên bản trải phổ nhảy tần (FHSS) và một phiên bản trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS). Hoạt động trong băng tần 2.4GHz. Ngày nay là 802.11b IEEE 802.11a hoạt động trong băng tần 5GHz. Những thuận lợi của nó là do tận dụng một giao diện không gian mới dựa trên ghép kênh phân chia theo tần số trực giao ( OFDM), nó đưa ra tốc độ dữ liệu mục tiêu là 54Mbps. Trong thực tế hầu hết người dùng chỉ có thể chia sẻ độ rộng dải tần khoảng 20Mbps. IEEE là chuẩn LAN không dây thành công nhất về thương mại. Nó theo kiểu DSSS cơ sở của 802.11 và nâng cấp nó với một tốc độ dữ liệu lên đến 11Mbps, mặc dù trong thực tế hầu hết người dùng chỉ có thể có được một phần năm điều này. IEEE 802.11c cung cấp kĩ thuật bắc cầu các LAN không dây với nhau để tạo thành một mạng riêng. Sử dụng chuẩn 802.11c giữa nhiều điểm truy nhập chạy qua một mạng hữu tuyến truyền thống, các điểm truy nhập có thể kết hợp hoạt động của chúng do đó cho phép các thành viên gắn với các điểm truy nhập khác nhau để trao đổi dữ liệu. IEEE 802.11d được nhằm vào để làm thích ứng chuẩn 802.11 chung cho các quốc gia và các vùng khác nhau để tuân theo nhữnh quy định nội hạt. IEEE 802.16e giới thiệu nội dung của quyền ưu tiên để cho phép các thông tin nhạy cảm với thời gian như thoại và video. IEEE 802.11g giới thiệu các lược đồ điều chế và giao diện không gian giống như IEEE 802.11a nhưng trong băng tần ISM 2.4GHz. mặc dù nó theo hướng khác so với IEEE 802.11b nhưng có một số lợi ích về tốc độ dữ liệu đạt được trong các mạng trộn lẫn 802.11b và 802.11g. Từ việc giới thiệu các mạng WLAN, có nhiều lợi ích về bảo mật của chúng. IEEE 802.11i giới thiệu các kĩ thuật bảo mật mạnh mẽ cho các mạng WLAN, trong đó kĩ thuật bảo mật trên cơ sở cổng và các thuật toán mật mã AES( chuẩn mật mã hóa nâng cấp) mạnh mẽ và hiện đại hơn đáng kể được tận dụng. Nó cung cấp nhiêu mức bảo vệ hơn các chuẩn trước đó, bảo mật đương lượng hữu tuyến (WEP). 1.2.2 IEEE 802.15 IEEE 802.15 cho biết về một số hệ thống mạng riêng PAN không dây. IEEE 802.15 định nghĩa ba loại mạng WPAN khác nhau về tốc độ dữ liệu, tiêu hao nguồn và QoS. IEEE 802.15.3 chỉ ra WPAN tốc độ dữ liệu cao phù hợp cho truyền thông đa phương tiện với QoS rất cao. IEEE 802.15.1 chỉ định WPAN tốc độ dữ liệu trung bình với QoS trung bình. Nó được so sánh với Bluetooth. IEEE 802.15.4 chỉ định WPAN có QoS thấp và tốc độ dữ liệu thấp. 1.2.3 IEEE 802.16 Chuẩn IEEE 802.16 ban đầu cho biết về truy nhập không dây băng rộng cố định FBWA ở miền tần số 10 đến 66GHz. Hệ thống này cung cấp một đường liên lạc giữa một vị trí thuê bao và mạng lõi, truy nhập mạng này tuân theo 802.16. Các chuẩn IEEE 802.16 đề cập đến giao diện không gian giữa một trạm thu phát của thuê bao và trạm thu phát gốc. IEEE 802.16 tận dụng cấu trúc ghép kênh phân chia theo thời gian TDM. Để truyền từ các thuê bao đến một trạm gốc, chuẩn này sử dụng công nghệ đa truy nhập ấn định theo nhu cầu- đa truy nhập phân chia theo thời gian (DAMA-TDMA). Một thành viên quan trọng của họ IEEE 802.16 là hệ thống 802.16a. Chuẩn này nói về các mạng khu vực thành thị không dây WMAN trong băng tần 2-11GHz và nó định nghĩa ba lớp vật lí cho các dịch vụ. Ngày nay, điều mà nhóm WMAN quan tâm nhất là 802.16e, làm tăng mức di động trong các mạng WMAN. So với các chuẩn thuộc cell, 802.16e không được định nghĩa cho việc thiết lập chuyển giao tốc độ cao trong môi trường di chuyển. Mặc dù, nó tập trung vào tốc độ thấp, những người dùng di động muống duy trì một số mức Roaming giữa các điểm truy nhập khác nhau. WMAN ngày nay được hỗ trợ bởi WIMAX Forum. Ở các vùng mà không có cơ sở hạ tầng hữu tuyến, WMAN là một giải pháp đầu cuối có thể phát triển, và cho các WLAN “hot spot” WMAN phù hợp cho Backhaul (là các anten điểm-điểm được dùng để kết nối các BS được định vị qua khoảng cách xa). 1.2.4 IEEE 802.20 Vào tháng 12/2002 Ủy ban chuẩn IEEE thông qua việc chính thức hóa IEEE 802.20, nhóm khai thác truy nhập không dây băng rộng di động MBWA. Nhiệm vụ của IEEE 802.20 là phát triển đặc tả cho một gói có hiệu quả dựa trên giao diện không gian mà được tối ưu hóa cho truyền tải các dịch vụ IP. Chuẩn MBWA sẽ chỉ ra các lớp vật lí và lớp điều khiển truy nhập môi trường của giao diện không gian cho các hệ thống truy nhập không dây băng rộng di động có khả năng tương tác, hoạt động trong các băng tần được cấp phép dưới 3.5GHz, tối ưu hóa cho truyền tải dữ liệu IP, với tốc độ dữ liệu đỉnh cho mỗi người dùng vượt quá 15Mbps. Nó hỗ trợ nhiều mức di động của phương tiện giao thông lên đến 250km/giờ trong một môi trường mạng MAN, tốc độ dữ liệu người dùng được duy trì và số lượng người dùng kích hoạt là cao hơn đáng kể so với hệ thống di động hiện nay. Theo nguyên lí, đặc tả này sẽ lấp đầy khoảng trống hiệu năng giữa tốc độ dữ liệu cao, các dịch vụ tính di động thấp đã triển khai hiện nay trong IEEE 802, và các hệ thống thuộc cell tính di động cao. Hệ thống MBWA có thể cũng được dùng để mang lưu lượng thoại qua IP (VoIP) cũng như dữ liệu. Do 802.20 được thiết kế cho dữ liệu toàn IP, chi phí thấp, mạng di động tế bào không dây, tuy nhiên nó có thể sản xuất ra một công nghệ đánh thủng công nghiệp di động tế bào. 1.3 So sánh giữa các công nghệ Như vậy với các mạng có quy mô khác nhau thì sẽ áp dụng các công nghệ khác nhau nhằm mang lại sự tối ưu về mọi mặt. Ví dụ Wi-Fi cho mạng LAN, Wimax cho mạng MAN,…vv. Mỗi công nghệ đều có những ưu thế riêng bên cạnh những hạn chế chưa được khắc phục. Chẳng hạn như về tốc độ dữ liệu, khả năng di động, phạm vi bao phủ,..Để làm rõ thêm về những đặc điểm này, chúng ta đi sâu vào so sánh các công nghệ dựa trên các chuẩn vừa nêu trên. Mạng có quy mô nhỏ nhất là mạng riêng PAN. Các thiết bị có thể liên lạc với thiết bị khác qua khoảng cách ngắn. Bluetooth (IEEE 802.15) là ví dụ tốt nhất cho mạng PAN. Tiếp theo đó là mạng vùng nội hạt (LAN). Một mạng LAN thường giới hạn trong một tòa nhà văn phòng. Có nhiều máy tính trong mạng LAN ngày nay được kết nối qua Wi-Fi (IEEE 802.11) đến một mạng không dây. Đặc điểm 802.11 (Wi-Fi) 802.16-2004 802.16e 802.20 Mục tiêu ứng dụng LAN MAN MAN WAN Phạm vi Lên đến 100m tối ưu cho LAN trong nhà Tối đa 50km (LOS) Bán kính tế bào 7-10km (gần LOS) 2-5km (NLOS) Bán kính tế bào 2-5km 1km trong nội thành mật độ cao Một vài dặm Điều kiện kênh truyền LOS ngoài trời N LOS NLOS NLOS Phổ 2.4GHz và 5GHz (không cấp phép) 2-11GHz (Không cấp phép và có cấp phép) 2-6GHz (không cấp phép và có cấp phép) <3.5GHz (Có cấp phép) Hỗ trợ tính di động Cố định Cố định- dùng cổng Tính di động cho phương tiện giao thông Roaming Tính di động phương tiện giao thông Roaming Tốc độ bit 54Mbps trong băng thông 20MHz 75Mbps trong băng thông 20MHz 15Mbps trong băng thông 5MHz <15Mbps trong băng thông 5MHz Thông lượng thực tế 30Mbps 38Mbps trong 10MHz 6-9Mbps khi di chuyển với phương tiện giao thông 6Mbps Băng thông kênh truyền Cố định 20Mhz 1.5 đến 20MHz 1.5-20MHz 25MHz, 5MHz Điều chế OFDM, CCK, QPSK, BPSK OFDM 256, OFDMA, BPSK, QPSK, 16QAM và 64QAM OFDM 256, OFDMA, SOFDMA,BPSK, QPSK, 16QAM và 64QAM Hình 1.3 So sánh các đặc điểm của các chuẩn băng rộng Wimax là giải pháp không dây cho bước tiếp theo trong mạng vùng thành thị MAN. Một mạng MAN cho phép các khu vực trong một thành phố được kết nối với nhau. Mạng diện rộng WAN là quy mô mạng lớn hơn kế tiếp. Mục tiêu của WAN được định nghĩa trong 802.20, nó cạnh tranh với Wimax. Một mạng WAN thực tế tương tự như các mạng điện thoại di động tế bào. Những người dùng có thể di chuyển qua các vùng mà vẫn truy nhập mạng trong tất cả thời gian. Mạng này có thể có đủ độ rộng dải tần để đề nghị các dịch vụ băng rộng. 1.4 Thị trường và xu hướng phát triển băng rộng không dây trên thế giới Xu hướng hiện nay của thị trường viễn thông băng rộng là độ bao phủ của các mạng không dây và cố định, và việc cung cấp truy nhập Internet không dây đến các hotspot di động và cố định. Các mạng BWA nhằm cung cấp truy nhập không dây băng rộng di động, có thể lưu động và đứng yên. Các công nghệ BWA có thể gây ra một ảnh hưởng mạnh mẽ trên thị trường viễn thông Dịch vụ băng rộng thống trị hiện nay là truy nhập Internet. Truy nhập Internet bao gồm nhiều ứng dụng khác nhau như e-mail, lướt web, up và download tranh ảnh, phim, nhạc và nhiều file khác, nghiệp vụ điện tử, buôn bán điện tử và nhiều thứ khác. Do đó xem như không có nhu cầu dịch vụ băng rộng đặc trưng riêng ở những nơi cách xa truy nhập Internet. Việc đánh giá này không được sửa đổi trong thực tế, vì thế có nhiều phương tiện và dịch vụ cho truy nhập băng rộng, giống như việc phân phối phát thanh truyền hình qua các mạng phân phối cáp và vệ tinh, và các ứng dụng băng rộng đặc trưng cho kinh doanh và ngành giáo dục như mạng các máy tính cao cấp, hệ thống truyền hình cáp, y học điện tử,… Sự thành công của các dịch vụ thoại, dữ liệu, truyền hình gây một ảnh hưởng quan trọng vào các người dùng đầu cuối nhận thức được về Internet. Cụ thể, truyền hình tương tác và VoIP là hai ứng dụng quan trọng mà có thể đưa các nhà cung cấp dịch vụ Internet vào một vị trí chiếm ưu thế trong thị trường so với các nhà cung cấp dịch vụ khác. Cùng với sự phát triển không ngừng của các công nghệ truy nhập không dây băng rộng là nhu cầu của người dùng đầu cuối về các dịch vụ. Những yêu cầu về thời gian thực, độ tin cậy, tính bảo mật, chi phí thấp..vv đòi hỏi sự quan tâm hàng đầu của các nhà cung cấp dịch vụ.Từ những đặc điểm đó, Wimax nổi lên như một công nghệ hàng đầu đáp ứng được tất cả mọi nhu cầu. Khắp nơi trên thế giới, Wimax được nghiên cứu, tìm hiểu và bắt đầu triển khai vào mạng truy nhập băng rộng không dây. Brunei, một quốc gia ở Đông Nam Á, đã sớm khẳng định rằng cho đến giờ người dân ở đây đều đã tiếp cận với các dịch vụ viễn thông. Mục tiêu số hóa 100% đã đạt được vào năm 1995. Viễn thông ở Brunei được chuẩn hóa cao và quốc gia này đứng hàng đầu ở Châu Á về các điều kiện thâm nhập và cơ sở hạ tầng. Việc thâm nhập di động của Brunei dừng lại ở một mức độ hợp lí 32% vào cuối 2001, tiếp tục phát triển mạnh mẽ và đạt tới 90% vào đầu 2006. Vào đầu năm 2006 (từ tháng 1 đến tháng 6), các nhà khai thác di động Nhật Bản đã tập trung vào làm phong phú các thể loại máy thu phát cầm tay của họ khi cạnh tranh thị trường mãnh liệt đứng trước liên minh chiến lược giữa các nhà khai thác di động. Đến năm 2001, thị trường di động Nhật Bản tăng với con số gấp đôi, phát triển với tốc độ thâm nhập khoảng 50%. Tuy nhiên, năm 2002, thị trường trở nên bão hòa và tốc độ phát triển chậm. Vào 2001, NTT DoCoMo giới thiệu các dịch vụ 3G vào thị trường. Từ đó đến 2004, hơn một nửa người sử dụng di động chuyển sang 3G. Hiện nay, truy nhập Internet và những cung cấp mới về nội dung đã trở thành các dịch vụ thiết yếu và thông dụng. Theo nhóm ROA, tổng số thuê bao di động sẽ đạt tới 96.6 triệu với tốc độ thâm nhập 75.6% vào cuối tháng 3 năm 2007 ở Nhật Bản. Công nghiệp di động Nhật Bản được xem như đã bão hòa, và tốc độ phát triển của nó đang thấp dần từ năm này sang năm khác. Theo số liệu thống kê vào 08/2006 về tình hình phát triển Internet và băng rộng ở một số quốc gia thuộc Châu Á như sau: Ở Trung Quốc vào đầu năm 2006, số lượng thuê bao Internet đã vượt quá 110 triệu (độ thâm nhập 8.5%). Chiếm khoảng 11% tổng số thuê bao Internet của thế giới. Chính phủ Trung Quốc vẫn nhận thức tốt về giá trị kinh tế và xã hội khổng lồ của Internet và sự quan trọng của nó trong việc tạo ra một quốc gia phồn thịnh. Trong khi đó, Trung Quốc cũng trở thành nước lớn nhất thế giới về sử dụng các dịch vụ VoIP. Trung Quốc đang nổi lên như một siêu cường quốc băng rộng, phát triển mạnh mẽ vào năm 2006. Mặc dù tốc độ thâm nhập vẫn còn tương đối thấp, vào tháng 3/ 2006 tốc độ phát triển băng rộng ở Trung Quốc tính theo năm là gần 50%. Với 41.2 triệu thuê bao băng rộng. Trung Quốc là nước đứng thứ hai về các dịch vụ băng rộng trên thế giới (sau Mĩ 48.3 triệu), và vẫn còn nhiều tiềm năng phát triển. Thị trường băng rộng của Trung Quốc đang hướng tới lớn nhất thế giới. Hong Kong được số hóa năm 1995, lãnh thổ này được mắc 400000km sợi quang. Mạng băng rộng kéo dài bao phủ phần lớn các hộ gia đình và cung cấp nền tảng cho một phạm vi rộng lớn các dịch vụ viễn thông hiện tại và tương lai. Kết quả của việc giới thiệu cơ sở hạ tầng rộng lớn của nó, Hong Kong nhanh chóng cung cấp truy nhập băng rộng cho hơn 90% hộ gia đình. Các thuê bao băng rộng ở Hong Kong đã đạt tới 1.7 triệu vào tháng 4/2006, tăng lên 1 triệu trong một thời gian nhanh chóng. OTA báo cáo cùng thời gian đó, độ thâm nhập băng rộng đạt 66.5%. Chỉ hơn 61% tổng số thuê bao Internet có kết nối băng rộng. Nhật Bản vào cuối 2006 có hơn 24 triệu dịch vụ Internet băng rộng, Những thành công về băng rộng ở Nhật Bản được công nhận bắt nguồn từ sự phát triển mạnh mẽ của dịch vụ băng rộng DSL. Nhật Bản khẳng định là quốc gia lớn thứ ba về số người sử dụng Internet, đứng sau Mĩ và Trung Quốc, nếu tính cả nền tảng người dùng Internet di động. Trong khi sự tập trung vào DSL đang suy giảm, truy nhập Internet sợi quang đến từng hộ gia đình đã tạo ra sự tiến triển mạnh mẽ trong thị trường Nhật Bản với 5.4 triệu thuê bao đăng kí vào đầu 2006. Khi Nhật Bản tập trung mạnh vào thị trường điện thoại IP, nó đã được dự đoán rằng quốc gia này sẽ có 28 triệu điện thoại Internet hoạt động vào cuối 2007. Có khoảng 9 triệu thuê bao VoIP trong quốc gia này vào cuối 2005. Hiện nay Ấn Độ có 49.75 triệu thuê bao cố định và 100 triệu thuê bao di động với tổng số dân là 1.08 tỉ người. Bộ trưởng viễn thông nước này đang bắt đầu một dự án có nhiều tham vọng để bán khoảng 45MHz phổ từ Bộ quốc phòng để làm tăng phổ cần thiết cho các dịch vụ 3G. Với sự quan tâm tới kết nối vùng dân cư, dự án của chính phủ là đến 2007 đạt được khoảng 50 triệu kết nối vùng nông thôn, hay một máy điện thoại cho ba hộ gia đình và đến 2010 đạt được khoảng 80 triệu kết nối. Các dịch vụ băng rộng được triển kkhai ở Ấn Độ năm 2005. Các dịch vụ ADSL ngày nay bao phủ 300 thị trấn với khoảng 1.5 triệu kết nối. Trong khi các thuê bao không dây băng rộng là không đáng kể với tỉ lệ thâm nhập băng rộng thấp chỉ khoảng 4%.Mục tiêu đặt ra là vào 2007 có khoảng 8 triệu thuê bao băng rộng và vào 2010 có khoảng 20 triệu. Theo dự đoán của Maravedis, Ấn Độ có thể đạt tới 13 triệu thuê bao Wimax vào 2012. 1.0 0.5 1.5 2.0 2.5 3.0 (triệu ) 0.0 thuê bao 2004 2005 2006 2007 Châu Âu Trung Đông/ Châu Phi Châu Á Châu Mĩ 2003 Hình 1.4: Xu hướng thị trường truy nhập không dây băng rộng (2005) Theo thống kê mới nhất của Maravedis vào tháng 9/2006 đưa ra một số thông tin như về thị trường dưới đây. Xu hướng thị trường cố định Thị trường thiết bị truy nhập không dây băng rộng di động/cố định đã phát triển từ 562 triệu USD lên 637 triệu USD- 755USD khi tính cả các ứng dụng backhaul điểm- điểm. Theo dự đoán, thị trường không dây băng rộng cố định sẽ vượt quá 1 tỉ USD vào 2007-2008. Nền tảng để tiếp tục phát triển không dây băng rộng vẫn còn vững chãi. Băng rộng trở nên cần thiết cho nhiều thuê bao vùng dân cư và kinh doanh trên thế giới. Yêu cầu này đang bùng nổ khi giá cả của các dịch vụ băng rộng đang giảm nhanh chóng. Có gần 250 triệu thuê bao băng rộng trên thế giới vào giữa năm 2006 so với 130 triệu vào cuối 2004. Có hơn 100 triệu người sử dụng vẫn còn truy nhập Internet với dial-up và hơn 900 triệu người sử dụng Internet không thường xuyên nhưng không đăng kí dịch vụ hàng tháng. Cơ hội cho BWA/Wimax để phục vụ những người mà muốn chuyển sang dịch vụ băng rộng là khổng lồ trong nhiều vùng trên thế giới nơi mà các công nghệ hữu tuyến không thể thực hiện. Wimax, một phần của thị trường đang phát triển cho backhaul điểm- điểm và các mạng lưới mà kết nối đến các máy chủ và nơi lưu giữ cục bộ và cho truyền thông theo nhóm hay giữa hai người, giải trí và chia sẻ tệp sẽ được phát triển nhanh chóng từ điểm khởi đầu hiện nay. Với phía backhaul, chi phí trung bình hàng tháng của backhaul có thể đạt tới 1500 -2000USD trong nhiều nước đang phát triển. Sử dụng BWA và Wimax để backhaul trong những quốc gia này được đưa ra là tất yếu. Có 1.3 triệu CPE băng rộng và hơn 48000 sector trạm gốc đã được lắp tính đến 2005. Trong năm 2005, thị trường truy nhập đạt 635 triệu USD và thị trường backhaul điểm- điểm đạt 117 triệu USD. Alvarion dữ ngôi vị đứng đầu thị trường truy nhập chiếm 22.6% thị trường, tiếp sau là Motorola Canopy và IP Wireless. EMEA, chiếm 30.6% tổng số nhu cầu thiết bị băng rộng 2005, tiếp tục đại diện cho thị trường lớn nhất nhưng Châu Á và Châu Mĩ sẽ bắt kịp vào 2007. Các sản phẩm dựa trên OFDM được tính toán chiếm 31% số lượng thiết bị băng rộng đã bán trong năm 2005 so với 18% năm 2004. Vào 2012, nó được dự đoán sẽ tăng lên 90% với việc thông qua Wimax. Thiết bị được chứng nhận Wimax đang được mong đợi đạt 140 triệu USD vào 2006. Ngoài ra, số lượng thuê bao di dộng trên thế giới đạt tới hơn 2 tỉ vào cuối năm 2005 và được dự đoán sẽ đạt 3.96 tỉ vào 2011. Cho dù là 3G, 802.16e hay TD-CDMA, sự thành công của băng rộng di động sẽ được thực hiện bằng cách triển khai các ứng dụng và các máy cầm tay gần gũi với người dùng. Đó có thể là nhạc di động, các bản tin đa phương tiện, trò chơi mạo hiểm và truyền hình di động. Các người dùng kinh doanh có nhu cầu cao sẽ kích thích năng suất của băng rộng cá nhân nhưng thị trường tiêu dùng di động sẽ chia sẻ các dịch vụ dữ liệu di động danh tiếng trong một thời gian dài. Các người dùng đầu cuối không chỉ tiêu thụ các ứng dụng media, các sản phẩm với nội dung như ảnh, video, nhạc và nội dung phong phú đang xuất hiện được gửi theo hình thức không dây. Xu hướng của các nhà cung cấp dịch vụ Theo đánh giá của Maravedis có gần 1 triệu thuê bao trên thế giới đã hình thành truy nhập không dây băng rộng cố định và tổng thu nhập dịch vụ trong năm 2004 là 1.4 tỉ USD. Trong các nước đang phát triển, đại diện cho hầu như toàn bộ dân cư toàn thế giới, tiềm năng để phát triển BWA/ Wimax là cực kì rõ rệt. Ở các vùng nông thôn, chính phủ đàng phát triển không dây băng rộng thông qua việc tiếp tục cấp phát băng tần và kinh phí nhằm tạo nên môi trường kinh doanh hấp dẫn hơn để giảm bớt sự phân chia về công nghệ. Một vài con số về mảng thị trường BWA/ Wimax đã được thống kê như sau: 2.5 triệu thuê bao trên thế giới đã được truy nhập không dây băng rộng cố định vào giữa 2006. Tổng thu nhập dịch vụ ước chừng khoảng 3 tỉ USD so với 1.4 tỉ trong năm 2004. Chi phí CPE thấp, dưới 100 USD là mong muốn lớn nhất của các nhà cung cấp dịch vụ đặc biệt ở các nước BRIC gồm Brazil, Nga, Ấn Độ và Trung Quốc.Ưu tiên thứ hai là về các trạm gốc để tăng thông lượng và độ bao phủ, ưu tiên đầu tiên là về lợi nhuận như là tính tương thích và dễ lắp đặt. Chăm sóc khách hàng về chứng nhận, chuẩn hóa và tính kinh tế về lâu dài nhưng khách hàng cũng muốn các thiết bị tốt với khả năng NLOS. Trong năm 2005, 65% nhà cung cấp dịch vụ đã gặp gỡ và chờ đợi phiên bản mới của Wimax là 802.16e nhằm tăng các giải pháp cho các ứng dụng di động và cố định. Các công nghệ Wimax có thể là một thành phần quan trọng của các mạng phổ biến được hội tụ trong tương lai do phạm vi và kết nối không dây tốc độ cao tin cậy của chúng. Wimax và các công nghệ lâu đời cạnh tranh dĩ nhiên là một thành phần của mạng nhiều mặt bằng mà cho phép người sử dụng truy nhập đến một kết nối Internet luôn bật và không đứt quãng. Trong khi các nhà khai thác đang làm việc để kết nối một cách liên tục các mạng cố định và các mạng không dây cùng nhau, các nhà cung cấp ứng dụng sẵn sàng thông báo các dịch vụ hợp lí mà độc lập về nền tảng. Cả các công nghệ Wimax cố định và di động đều là các thành phần quan trọng của bất kì mạng hội tụ nào, mặc dù mỗi cái sẽ đóng một vai trò khác nhau trong kiến trúc hạ tầng của mạng. Các công nghệ Wimax cố định sẽ cung cấp kết nối tương tự với DSL và các công nghệ modem cáp, mặc dù DSL và cáp sẽ cung cấp các tốc độ nhanh hơn trong các khu vực thành thị. Về ý nghĩa kinh tế, các mạng DSL và modem cáp sẽ thích hợp hơn về hiệu quả chi phí cho mỗi Mbps của kết nối. Một vài ý kiến khẳng định rằng các vùng nông thôn hay vùng hẻo lánh phù hợp để mang lại lợi ích tốt nhất cho các triển khai Wimax cố định. Khi người sử dụng yêu cầu tính di động, một số tin rằng Wimax sẽ đưa ra tốc độ cao hơn và hiệu quả chi phí mỗi bit là hơn 3G nhưng mức di dộng cao nhất trong khi những người khác tin rằng 3G sẽ có khả năng cung cấp các nhu cầu đó. Các mạng hội tụ sẽ phù hợp kết nối các người dùng thông qua chi phí băng thông tối thiểu mà các dịch vụ sử dụng chúng yêu cầu. Trong các vùng nông thôn không có các tùy chọn băng rộng khác, kết nối Wimax đến hộ gia đình sẽ phù hợp đóng vai trò chính trong cung cấp các dịch vụ multi-play bao gồm thoại, dữ liệu và video. Trong các vùng thành thị vai trò của Wimax cố định sẽ phù hợp hơn khi backhaul cho Wi-Fi và các công nghệ WLAN khác. Vai trò của Wimax di động có thể ảnh hưởng sâu rộng nhất trong các vùng thành thị bởi vì chúng có thể lấp đầy một kết nối bỏ trống giữa các mạng dữ liệu 3G và Wi-Fi. Các mạng 3G đưa ra tính di động rất cao nhưng tốc độ dữ liệu thấp. Wi-Fi đưa ra tốc độ cao hơn nhưng trong một cài đặt mang xách trong một khoảng 150m. Trong một mạng hội tụ, phiên bản di động của Wimax có thể là sự kết nối dữ liệu hiệu suất cao nhất cho các người dùng ở ngoài trời. Băng thông bị giới hạn nhiều của 3G sẽ phù hợp để làm điều đó, mạng do những người dùng chọn lựa và bất kì thời điểm nào, yêu cầu tính di động cao. Chẳng hạn, người dùng trong một chuyến tàu hay phương tiện giao thông đang di chuyển có thể chỉ phải truy nhập để dữ liệu được cung cấp qua các mạng di động truyền thống. Tuy nhiên, người dùng di chuyển ở tốc độ người đi bộ có thể được phục vụ tốt nhất bởi kết nối Wimax di động. Hướng tới các mạng hội tụ bao gồm Wimax cũng sẽ thích hợp để kéo theo những liên quan về mức cạnh tranh trong thị trường cho các dịch vụ hội tụ. Cấp phát phổ có thể được sử dụng cho Wimax có thể là một cách giải quyết đáng kể của một số các nhà khai thác mạng hội tụ trong thị trường. Chính sách quản lí và cấp phát phổ sẽ được nghiên cứu ở chương III. 1.5 Một số tổ chức tiêu chuẩn và các hãng liên quan IEEE Là một tổ chức phi lợi nhuận, tên đầy đủ là viện nghiên cứu của các kĩ sư điện và điện tử. IEEE là một nhà phát triển hàng đầu các chuẩn quốc tế, hỗ trợ nhiều công nghệ thông tin và viễn thông ngày nay. Hiệp hội các chuẩn IEEE có một danh sách gồm 900 chuẩn đang hoạt động và hơn 400 chuẩn dang triển khai. Điều này bao gồm các chuẩn IEEE 802 cho mạng không dây. Đặc biệt là chuẩn IEEE 802.16 với nhiều phiên bản được ứng dụng cho Wimax trong lĩnh vực cố định cũng như di động. Đó là IEEE 802.16-2004 và IEEE802.16e. Hiện nay IEEE đang tiếp tục nghiên cứu các chuẩn thuộc họ 802 như 802.16g ( bản dự án) là chuẩn cho các mạng vùng thành thị và nội hạt nội dung nghiên cứu về các thủ tục và dịch vụ trong mặt bằng quản lí cho các hệ thống truy nhập không dây băng rộng cố định và di động. Và chuẩn 802.16k với nội dung là cầu nối của 802.16. Hai chuẩn này đều đang là các bản thảo của IEEE. Vào tháng 4/2006, nhóm nghiên cứu của IEEE đã thông qua một sự kiện quan trọng trong việc triển khai chuẩn IEEE 802.22 (TM), chuẩn này nhằm vào sử dụng các kênh TV chưa được sử dụng để làm cầu nối cho việc phân vùng kĩ thuật số giữa vùng nông thông và các vùng ngoại vi thành phố và các vùng thành thị lớn. Chuẩn này được dự định tăng hiệu quả phổ sử dụng bằng cách cho phép triển khai các mạng vùng địa phương không dây trong “khoảng trống” giữa các vùng bao được bao phủ qua các trạm VHF/UHF không gian quảng bá trên nền tảng không nhiễu. Điều này sẽ thuận lợi để một máy phát cung cấp các dịch vụ truy nhập băng rộng không dây cố định trong vòng 40km ha._. chỉ chọn là một nhà cung cấp không dây. Một xem xét khác cho việc sử dụng phổ không cấp phép là các nhà điều tiết quản lí thường hạn chế lượng công suất truyền được cho phép trong các băng tần đó. Hạn chế này là thực sự quan trọng trong băng 5.8GHz, nơi mà công suất cao hơn có thể bù lại suy hao truyền lan được kết hợp với phổ trong các tần số cao hơn. Cuối cùng, một số có phản đối rằng các tần số thấp hơn là tốt hơn phù hợp cho các vùng nông thôn hơn là băng tần 5.8GHz bởi vì các hệ số truyền lan của chúng. Điều này tạo ra sự bất ổn về công suất thích ứng, các tần số truyền hình không được sử dụng cho việc sử dụng băng rộng không dây. Một số người được cấp phép quảng bá đã yêu cầu chính phủ xem xét các đề xuất một cách cẩn thận để không tình cờ gây ra nhiễu đến các quảng bá truyền hình lân cận. 3.3.3.3 Phổ không cấp phép Ở Australia có một số nhà cung cấp đang yêu cầu sử dụng các công nghệ dựa trên chuẩn 802.16. Ban đầu tập trung vào băng phổ cấp phép 5.8GHz. Ở Australia không có phổ không cấp phép. Đối với các dịch vụ truy nhập không dây WAS, các nhà điều tiết đưa ra một số các băng tần phổ có sẵn dưới các thỏa thuận giấy phép khác nhau. Với phổ 2.4GHz và 5.8GHz, các băng này được tạo ra cho WAS theo điều khoản của giấy phép loại 1. Điều này cung cấp một môi trường điều tiết “public park”. Những người dùng tiếp nhận không đảm bảo sự bảo vệ khỏi nhiễu từ các dịch vụ khác và phải không gây ra nhiễu cho các dịch vụ khác. Các thiết bị giảm khả năng gây ra nhiễu bởi vì thiết kế của chúng và công suất bị hạn chế. Giấy phép loại 1 không được sử dụng cho các cá nhân riêng lẻ và không phải trả chi phí cho giấy phép. Ở nước Áo băng 2.4GHz là có sẵn do nó là công nghệ trung lập. Tuy nhiên, vào thời điểm này nó chưa được biết đến nếu Wimax thực hiện giao diện không gian hay không. 5.8GHz hiện đang không có sẵn. Ở Canada, các băng 2.4GHz và 5.8GHz có thể được sử dụng cho Wimax. Công nghiệp ở Canada không có phổ được chỉ định cho các công nghệ cụ thể, như Wimax, nhưng Wimax có thể được sử dụng ở bất kì băng tần nào, nhưng phù hợp với những hạn chế công nghệ. Ở Pháp, theo lí thuyết có thể sử dụng các công nghệ Wimax trong băng tần 2.4GHz ( băng 6.8GHz không được công khai ở Pháp). Tuy nhiên, có thể có nhiều khó khăn trong thực tế do những hạn chế về công suất được đưa ra bởi PIRE và chuẩn ETSI. Ở Nhật, hiện nay MIC không cấp phát phổ cho Wimax nhưng hiện nay có một ủy ban nghiên cứu đang nghiên cứu MAN không dây. Ở Hàn Quốc không bắt buộc chuẩn hóa công nghệ cho điều kiện không dây và do đó không có các quy tắc riêng quản lí việc sử dụng Wimax trong các băng tần không cấp phép. Ở Thụy Điển, băng tần 2.4GHz được mở cho các loại công nghệ khác nhau và một hệ thống Wimax sẽ được cho phép với điều kiện nó tham gia vào ETSI EN 300 328 V1.5.1. Băng tần 5.470-5.7625GHz nói chung là có sẵn cho các hệ thống dựa trên Wimax với điều kiện chúng hoàn thành các yêu cầu bất kì. Bưu điện Thụy Điển và đại lí Telecom đã quyết định đưa ra băng 5.725-5.875GHZ cho việc sử dụng BWA, phù hợp với điều kiện không cấp phép. Ở Mĩ có thể hoạt động trong các băng tần không cấp phép với điều kiện các thiết bị đáp ứng các yêu cầu vận hành và kĩ thuật theo các nguyên tắc Part 15 áp dụng cho băng tần cụ thể mà nó đang hoạt động. Ở Mehico, các nhà khai thác không được phép sử dụng các công nghệ WImax trong các băng phổ không cấp phép. Hiện nay, các băng 2.4 và 5.8GHz là không cấp phép ở Mehico. 3.3.3.4 Phổ cấp phép Ở Australia, có phổ dự phòng cho WAS “apparatus-licensed” và WAS “spectrum licensed”. Không có phổ riêng được dự phòng cho công nghệ Wimax. Tuy nhiên, các giấy phép phổ được chỉ định bởi chuyên gia môi trường và truyền thông Australia trung lập về công nghệ vì thế các dịch vụ Wimax có thể thích hợp với các băng 2.3GHz và 3.4GHz. Phổ trong các băng 2.3GHz và 3.5GHz được giữ bởi một số các nhà khai thác. Ở Áo, công nghệ 3.5GHz là trung lập vì thế Wimax có thể được sử dụng bởi các giấy phép. Ở Canada, các băng 2.3, 2.5 và 3.5GHz có thể được sử dụng cho Wimax. Cộng nghiệp ở Canada không có phổ được chỉ định cho các công nghệ cụ thể, như Wimax, nhưng Wimax có thể được sử dụng ở bất kì băng nào phù hợp với các hạn chế công nghệ. Do đó, các băng khác có thể sẵn có cho Wimax trong tương lai khi công nghệ và các chuẩn phát triển. Ở Pháp, Các băng tần cho Wimax bao gồm 3.4-3.8GHz. Phần phổ này đã được đưa ra trong khi các phần khác đang trong quá trình phát hành. Ở Nhật, các băng 4.9 và 5.0GHz là có sẵn cho các hệ thống truy nhập không dây bao gồm Wimax. Ở Mehico không có các băng tần cấp phép cho Wimax trong dải 2.3 hay 3.5GHz. Ở Vương quốc Anh, chi tiết về các băng phổ mà Ofcom sẽ đưa ra thị trường được liệt kê trong Kế hoach bổ sung cơ cấu tổ chức phổ. Trong dải 3.4-4.0GHz có hai giấy phép được truy cập cho phổ, Pipex và UK Broadband hiện nay đều đang sử dụng các thiết bị Wimax. Chú ý rằng Ofcom sẽ đưa ra phổ sẵn có mà không có những ép buộc công nghệ và do đó truy nhập đến các băng sẽ không phải tuân theo một chuẩn giao diện không gian cụ thể (như Wimax), vì thế các băng Wimax có thể được sử dụng bởi các chuẩn giao diện không gian khác. Ở Mĩ, giấy phép được quyết định trong các băng 2.3GHz và 2.5GHz có thể được sử dụng bởi Wimax tương thích hoặc các công nghệ khác mà sử dụng các công nghệ tiền Wimax (pre-Wimax) hiện đang được lắp đặt. Băng 3.4-3.6GHz sẽ không sẵn có cho Wimax ở Mĩ. Tuy nhiên, băng 3.650-3.700GHz hiện nay đã được ấn định cho các dịch vụ di động và cố định. Vì thế, FCC lập kế hoạch để bán 90MHZ ở 1.7-2.1GHz, cái này có thể được sứ dụng một cách đáng tin cậy bởi các người dành được giấy phép để cung cấp các dịch vụ thông qua Wimax nếu như các chuẩn công nghiệp được sửa đổi để cho phép hoạt động dưới 2GHz. 3.3.3.5 Các giấy phép được thừa nhận Ở Australia, người nắm giữ chủ yếu phổ trong băng 2.3GHz là Austar (2302-2400MHZ), đây là một nhà cung cấp Pay TV, nhưng hiện nay không sử dụng phổ này. Telstra và Unwired Australia giữ một lượng đáng kể phổ ở Australia trong băng tần này. Unwired giữ hay đã truy nhập vào phổ bao phủ phía đông và phía nam bờ biển Australia, vùng này chiếm 95% dân cư Australia. Personal Broadband Australia giữ một giấy phép phổ trong băng 1900-1920MHz, mặc dù nó sử dụng công nghệ iBurst và không phải IEEE 802.16. Ở Canada, các giấy phép được quyết định cho các hệ thống truy nhập không dây trong các băng 2.3, 2.5 và 3.5GHz. Phổ trong băng 2.3 và 3.5GHz đã được bán trong năm 2004 và 2005. Tổng số có 32 công ty đã được quyết định 841 giấy phép. Phổ trong băng 2.5GHz xuyên suốt hầu hết Canada được quyết định vào 2000. Những người nắm giữ giấy phép bao gồm Inuksuk, SaskTel và MAnitoba School Board. Những người nắm giữ giấy phép khác trong băng tần này bao gồm: Look TV, Image Wireless và Skycable đã được cấp quyền để cung cấp các dịch vụ phân phối đa điểm và các phương tiện truy cập Internet hạn chế. Các giấy phép được yêu cầu thêm tính mềm dẻo và chính sách này hiện nay vẫn đang được xem xét. Ở Pháp, chỉ có một giấy phép được quyết định cho Altitude Telecom. Phổ được cấp phát trên nền tảng đến trước được phục vụ trước. Ở Nhật, số lượng giấy phép không hạn chế cho các băng 4.9/5.0GHz do các băng này phải chia sẻ giữa các nhà khai thác sử dụng một chức năng cảm nhận sóng mang. Ở Hàn Quốc, các dịch vụ viễn thông dựa trên điều kiện thuận lợi yêu cầu một giấy phép của nhà nước và KT, STK và Hanaro Telecom đã được thông qua giấy phép cho các dịch vụ WiBro ở 2.3GHz vào tháng 3, 2005. Ở Hungary có 5 nhà khai thác có thể sử dụng các hệ thống FWA bao gồm Wimax trên cơ sở của các giấy phép toàn quốc trong các băng 3410-3494MHz và 3510-3594MHz. Ở Hy Lạp, Một số tần số trên 5GHz đã được bán cho OTE và các công ty khác. Tuy nhiên, các giấy phép này không cần thiết dành riêng cho các công nghệ Wimax. Điểm qua tình hình của một số quốc gia trên thế giới về việc triển khai và quản lí Wimax, ngoài ra còn nhiều quốc gia khác các bạn có thể tham khảo thêm trong các tài liệu liên quan. 3.3.3.6 Phổ và tính di động Khi mọi người nói về Wimax như một công nghệ đánh thủng, họ thường quy vào những ảnh hưởng của Wimax là phù hợp cho các mạng truyền thông di động và cố định truyền thống. Wimax có thể chứng tỏ rất tốt việc đánh thủng thoại truyền thống nếu nó có thể cung cấp các dịch vụ thoại di động và cố định cho các thuê bao dữ liệu qua VoIP. Một số các nhà khai thác đường dây cố định không có các mạng di động của riêng họ đã quan tâm đến công nghệ này như một cách để gia nhập thị trường thoại di động cái mà đã ăn mòn các khách hàng của họ. Các nhà khai thác di động, mặt khác phải cẩn thận với bất kì công nghệ mới nào mà không cung cấp tính tương tác với mạng hiện có và có thể đe dọa đến việc ăn mòn giá trị đầu tư lớn của họ trong các mạng 3G. Thực tế, nhiều thành công của Wimax- một biến thể di động đặc biệt- có thể phụ thuộc vào việc bổ sung các dịch vụ thoại qua Wimax. Trong khi chuẩn 802.16 hứa hẹn truy nhập dữ liệu di động tốc độ cao, vẫn còn nhiều hạn chế trong nhiều nước OECD về cách sử dụng công nghệ trong một băng phổ cho trước. Băng 5GHz được mở cho sử dụng không cấp phép ở một số quốc gia nhưng các dải tần số cao phù hợp hơn với truy nhập băng rộng cố định hơn là các dịch vụ di động. Do đó băng 5.725-5.825GHz sẽ phù hợp hơn cho các ISP không dây cơ sở để đưa ra truy nhập cố định điểm-đa điểm.. Dải tần số thứ hai sẽ được bao phủ bởi các chứng nhận Wimax ban đầu trong băng tần 3.5GHz. Các nhà điều tiết vô tuyến quốc tế chỉ định băng tần 3.4-3.6GHz cho các dịch vụ trên một nền tảng cơ bản và các radar công suất cao hoạt động khắp thế giới trong băng tần này. Trong nhiều nước OECD băng tần 3.5GHz đã được cấp phát cho các sử dụng không dây cố định, điều này tối ưu cho sử dụng Wimax được cấp phép. Tuy nhiên, băng 3.5GHz bị giới hạn cho các triển khai cố định trong nhiều nước OECD và do đó không thể khai thác để đưa ra các dịch vụ để thay thế hoàn toàn thoại di động mà không có những thay đổi điều tiết. Ví dụ ở Thụy Điển, dải từ 3.4-3.6GHz được mở cho truy nhập không dây cố định không rõ ràng về công nghệ nhưng tính di động được cho phép chỉ trong cùng một tế bào.Các chuyển giao không ngắt quãng giữa các trạm gốc BS là không được cho phép. Vương Quốc Anh có những hạn chế tương tự, ở đó các băng 3.5GHz và 5.8GHz bị giới hạn cho các hoạt động cố định, mặc dù các nhà điều tiết, Ofcom đang làm việc để khắc phục những hạn chế này.Các công nghệ hoạt động trong các băng tần ở nơi mà các hạn chế về tính di động là nơi sẽ được phục vụ khi cạnh tranh với các dịch vụ DSL và cáp hơn là di động. Cuối cùng các băng tần 2.5GHz ( và 2.3Ghz ở Hàn Quốc) đưa ra một cơ hội cho thoại qua Wimax ở các nước mà không dành sẵn băng tần, hay các phần rộng lớn của nó cho các dịch vụ khác. Công nghệ băng rộng không dây Hàn Quốc sẽ đưa ra các tốc độ đủ nhanh để hỗ trợ VoIP đến các người dùng thiết bị di động ở băng tần 2.3GHz Các nước như Mĩ và Mexico có các phổ được cấp phép để hoạt động trong băng 2.5GHz mà có thể đầy tiềm năng để sử dụng cho thoại. Ở Mĩ, băng tần 2.5GHz được cấp phép để sử dụng bởi các công nghệ MMDS và ngày nay cũng sẵn dùng cho các dịch vụ di động. Các giấy phép trong các băng tần này đạt được bởi các công ty để xây dựng các mạng Wimax tương lai. Có ba dải phổ ban đầu sẽ được kiểm tra cho các thiết bị Wimax và các trạng thái điều tiết trong nhiều quốc gia mà bản thân chúng không giúp đỡ cho việc cung cấp thoại qua Wimax di động (Vo-Wimax). Các công nghệ Wimax có thể không được sử dụng cho nhiều nước OECD ở băng tần 2.5GHz trừ khi Wimax cuối cùng được chấp nhận dưới sự điều khiển của IMT-2000. Tuy nhiên nhiều thành viên củ Wimax Forum như Intel đang thúc đẩy các nhà điều tiết để tăng thêm phổ sẵn có, cụ thể trong dải quanh 2GHz. Sự quan tâm đặc biệt là phổ dưới 1GHz có thể có giá trị cho băng rộng không dây với sự di chuyển từ truyền hình mặt đất tương tự sang truyền hình số. 3.4 Tình hình triển khai Wimax ở Việt Nam 3.4.1. Tình hình chung Hiện Việt Nam có bốn doanh nghiệp được Bộ Bưu chính Viễn thông cấp phép thử nghiệm dịch vụ WiMax là Tổng công ty bưu chính viễn thông VN (thử nghiệm cả WiMax cố định Fixed và di động Mobile), Tổng công ty truyền thông đa phương tiện VTC (tập trung vào dịch vụ hình, ví dụ IPTV), Tổng công ty viễn thông quân đội Viettel (WiMax di động) và Công ty cổ phần viễn thông FPT Telecom. FPT đăng ký cả Fixed và Mobile WiMax nhưng do chi phí triển khai tốn kém, đối tượng ban đầu của công ty này sẽ là những khách hàng có thu nhập cao. Wimax với thế mạnh là phủ sóng Internet rộng, không căn cứ vào địa hình bằng phẳng hay hiểm trở, nên rất phù hợp cho việc phổ cập Internet băng thông rộng tại mọi miền đất nước, kể cả các vùng sâu, vùng xa của Việt Nam. Wimax cũng được coi là công nghệ lý tưởng cho toàn bộ khu vực Đông Nam Á , giúp các nước trong khu vực thực hiện các mục tiêu cấp thiết như: Chính phủ điện tử, Phát triển giáo dục và y tế, Phát triển nông nghiệp... Gồm 2 loại hình: Wimax cố định (Fixed Wimax) và Wimax di động (Mobile Wimax), công nghệ này sẽ trở thành phổ biến trên toàn bộ các thiết bị: máy tính, điện thoại di động, PDA...vào năm 2007. Wimax cố định sẽ có tốc độ tương đương với ADSL (256/512/1024/2048...) trong khi không cần phải đi dây dẫn đến các nhà thuê bao. Người dùng đầu cuối chỉ cần mua một thiết bị Indoor Wimax (kích thước bằng một modem ADSL), rồi cắm dây mạng là có thể dùng được Internet tốc độ cao. Ngoài ra, Wimax cố định cũng có thể thay thế đường truyền leased-line của các DN. Bốn nhà cung cấp Việt Nam hiện tại (VNPT, FPT, VTC và Viettel) chỉ đang được cấp phép thử nghiệm dịch vụ Wimax cố định, trên tần số 3,3GHz đến 3,4GHz. Dự kiến, trong năm 2007, Bộ BCVT sẽ cấp phép cung cấp dịch vụ Wimax di động.  Wimax di động mới là triển vọng lớn nhất của Wimax. Với công nghệ này, người dùng đầu cuối có thể được sử dụng Internet tốc độ cao lên đến 1Mbps, tại bất kỳ nơi nào trong vùng phủ sóng bán kính rộng nhiều km. Thiết bị đầu cuối của dịch vụ Wimax di động có thể là các card PCMCIA, USB, hoặc đã được tích hợp sẵn vào trong con chip máy tính (kiểu như công nghệ Centrino của Intel). Tuy nhiên, WiMax là công nghệ hoàn toàn mới ở Việt Nam, hệ thống phải được đầu tư xây dựng mới toàn bộ. Còn mạng thông tin di động lại có sẵn cơ sở hạ tầng để triển khai dịch vụ kết nối Internet không dây. Hiện chưa có số liệu nào so sánh giữa kinh phí thiết lập WiMax với việc nâng cấp mạng di động để triển khai Internet tốc độ cao. Một "điểm yếu" khác của WiMax là giá thiết bị đầu cuối cho người sử dụng còn khá cao, một phần vì số lượng nhà sản xuất không nhiều. Bên cạnh đó, chính khả năng linh hoạt (flexibility) của WiMax khiến cho việc chuẩn hoá thiết bị khó đồng nhất. 3.4.2 Triển khai thí điểm Wimax tại Lào Cai Những ứng dụng công nghệ không dây băng rộng thế hệ mới sẽ được cung cấp thí điểm trong 6 tháng (từ tháng 7 đến tháng 12), trong đó sử dụng một trạm phát chính và khoảng 20 trạm kết nối dân dụng. Bản ghi nhớ thực hiện dự án đã được VDC, Intel và USAID ký sáng nay tại Hà Nội. Intel, Công ty Điện toán và truyền số liệu (VDC) cùng Cơ quan hợp tác phát triển quốc tế Hoa Kỳ tại Việt Nam (USAID) sẽ hợp tác với nhau trong dự án kéo dài 8 tháng và công nghệ băng rộng không dây cố định được sử dụng là Fixed WiMax 802.16 - 2004 Rev.d với tần số 3,3 GHz - 3,4 GHz. Có 18 địa điểm tại Lào Cai được lựa chọn tham gia thử nghiệm gồm 6 trường học, một số cơ sở y tế, điểm bưu điện văn hoá xã, ủy ban xã, doanh nghiệp vừa và nhỏ và một gia đình nông dân chưa từng tiếp xúc với công nghệ hiện đại. Các dịch vụ được đưa vào thử nghiệm là thoại và Internet tốc độ cao. Dự án có tổng chi phí khoảng 500.000 - 600.000 USD, trong đó USAID hỗ trợ 250.000 USD. Ông Vũ Hoàng Liên, Giám đốc VDC, cho biết: "Việc triển khai cũng đồng bộ với chương trình Internet bưu điện, do bộ Bưu chính Viễn thông xây dựng vào năm 1998, nhằm phát triển nhiều cơ hội tiếp cận công nghệ như trung tâm văn hóa cho người dân địa phương và các nhóm dân tộc thiểu số". Theo nhà cung cấp dịch vụ, các chương trình khác cũng đang trong giai đoạn lập kế hoạch sử dụng vệ tinh để kết nối, mở rộng WiMax đến những vùng xa khó đến bằng đường bộ. Sự hợp tác này là một phần của chương trình băng thông rộng châu Á (Asian Broadband Campaign - ABC) của Intel. Hãng sẽ cung cấp kiến thức sâu rộng về băng thông rộng không dây, công nghệ silicon và các dịch vụ công nghệ cho các chính phủ, những nhà quản lý thông tin liên lạc, các cơ quan thuộc lĩnh vực giáo dục, y tế và nông nghiệp cũng như những nhà cung cấp viễn thông nhằm giúp chuẩn bị và thực hiện thử nghiệm công nghệ WiMax. So với công nghệ có dây thì mạng không dây có chi phí thấp và xây dựng nhanh hơn, do đó những nhà cung cấp dịch vụ có thể linh động hơn trong việc mang đến cho các cộng đồng thiếu dịch vụ này một nền kinh tế tri thức hiện đại toàn cầu với mức chi phí vừa phải. Phương án thực hiện 3.4.2.1 Lựa chọn tần số và thiết bị Wimax Lựa chọn tần số VNPT được MPT cho phép thử nghiệm trong khoảng: Đoạn băng tần thứ nhất: 3335.5-3342.5MHz Đoạn băng tần thứ hai: 3365.5-3392.5MHz Phương thức song công: FDD hoặc TDD Căn cứ theo tài liệu của thiết bị được lựa chọn thử nghiệm (Alvarion-BreezeMAX 3000) và căn cứ vào giải tần số VNPT được cấp, dự án thử nghiệm Wimax đã lựa chọn thiết bị hoạt động trong giải tần số như sau: Band F: Tx=3331-3335MHz; Rx=3381-3400Mhz Độ rộng kênh truyền: 3.5MHz Phương thức song công: FDD Lựa chọn thiết bị Wimax Lựa chọn thử nghiệm thiết bị của hãng Alvarion có thương hiệu BreezeMAX (theo khuyến nghị của Intel và kinh nghiệm của VDC) BreezeMAX, về mặt thương mại ra đời từ 2004, được triển khai bởi hơn 130 nhà khai thác trong hơn 30 quốc gia. BreezeMAX là giải pháp Wimax thương mại đã được chứng minh cao cấp nhất và lần đầu tiên đưa ra CPE được trang bị chip Wimax giao diện băng rộng Intel PRO/Wireless 5116. Được xây dựng từ nền tảng dựa trên chuẩn IEEE 802.16-2004, BreezeMAX hỗ trợ các dịch vụ cố định, mang xách và di động với một đường truyền tốt cho công nghệ di động Wimax nổi bật dựa trên chuẩn IEEE 802.16e. BreezeMAX được thiết kế cho nhiều tần số trong cả các băng tần cấp phép và không cấp phép từ 2GHz đến 6GHz và hoạt động ở cả hai chế độ song công FDD và TDD. Hệ thống với độ nhạy tuyệt vời và công nghệ vô tuyến OFDM đứng đầu thị trường, đủ mạnh để hoạt động trong các điều kiện kênh truyền bất lợi và đường truyền không tầm nhìn thẳng. Với công suất cao được hỗ trợ phân tập và các công nghệ anten thông minh, BreezeMAX cho phép sử dụng các CPE tự lắp đặt trong nhà trong cả các môi trường thành thị đông đúc và vùng ven thành thị. Các CPE BreezeMAX được trang bị bở chip PRO/Wireless 5116 của Intel và phát các dịch vụ truy nhập băng rộng đến một phạm vi rộng các khách hàng bao gồm vùng dân cư, các tòa nhà và văn phòng nhỏ, các doanh nghiệp lớn...vv 3.4.2.2 Sơ đồ triển khai thực hiện tổng thể Hệ thống trạm gốc Wimax được lắp đặt trên cột anten của Bưu điện tỉnh Lào Cai. Tại đây, điểm truy nhập Wimax được cấp một đường ADSL với tốc độ 8Mbps từ POP của VDC tại Lào Cai. Hệ thống còn có một NMS Server chạy phần mềm BreezeLITE để quản lí và giám sát các CPE. Một Voice Gatway để chuyển lưu lượng VoIP đến mạng PSTN và ngược lại. Tín hiệu IP sau khi đi qua điểm truy nhập Wimax sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu sóng và truyền đến các CPE. Các CPE sau khi nhận được tín hiệu sóng Wimax sẽ chuyển đổi thành tín hiệu IP và cung cấp truy nhập Internet cho các PC và các ứng dụng dựa trên Internet như VoIP. PSTN FXO FXO Wimax CPE Wimax CPE Router+ Modem NMS Server (Breeze LITE) Switch Switch Switch Điểm truy nhập Wimax Voice Gatway PC PC IP SIP Phone IP SIP Phone Hình3.3 : Sơ đồ kết nối tổng thể 3.4.2.3 Triển khai tại trạm gốc (BS) Độ cao anten đặt ở độ cao 80m tại cột anten bưu điện tỉnh Độ dài khoảng 200m Các công việc thực hiện: Lắp đặt anten của BTS trên độ cao 80m trên cột anten Lắp đặt dây tín hiệu vào phòng máy Đảm bảo hệ thống nguồn UPS Cài đặt đường trung kế Internet cho trạm BTS, phối hợp thực hiện giữa các bên Cài đặt hệ thống Mail server Cài đặt hệ thống VoIP Cài đặt hệ thống NMS Internet FXO FXO NMS Server (Breeze LITE) Điểm truy nhập Wimax Voice Gatway PSTN Switch Router+ Modem ADSL upload: 1Mbps Download: 8Mbps DSLAM/BRAS 34Mbps 90m 80m 117m Anten nhiều hướng Wimax Hình 3.4: Sơ đồ kết nối trạm gốc BS 3.4.2.4 Triển khai tại đầu cuối Tại mỗi điểm đầu cuối, thiết bị cho người dùng sẽ gồm hai phần: Khối ngoài trời: Anten lắp ngoài trời, hướng về tháp anten của Bưu điện Tỉnh. Anten này có thể nằm trong tầm nhìn thẳng LOS hoặc không trong tầm nhìn thẳng NLOS. Ngoài ra, nguồn nuôi cho thiết bị ngoài trời được đưa qua đường cáp tín hiệu CAT5 nên khá thuận tiện cho việc lắp đặt. Khối trong nhà: Được đặt trong nhà của người dùng đầu cuối. Thiết bị này có chức năng như một Router. Thiết bị ngoài trời và thiết bị trong nhà sẽ được kết nối với nhau bằng một dây cáp truyền tín hiệu điện (theo chuẩn CAT5). Thiết bị trong nhà sẽ được nối với một Switch và sau đó sẽ được nối tới máy tính và thiết bị điện thoại VoIP. Sóng Wimax Anten Wimax (ODU) Wimax CPE (IDU) Switch PC IP SIP Phone PC PC Hình 3.5: Sơ đồ kết nối đầu cuối ( End-User) 3.4.2.5 Phương án triển khai ứng dụng VoIP Ứng dụng VoIP sẽ được thử nghiệm triển khai một cách độc lập với các thiết bị của mạng truyền dẫn Wimax. Việc ứng dụng VoIP được triển khai một cách độc lập có ý nghĩa quan trọng với lí do: Khi Wimax được triển khai thành dịch vụ thì các Wimax CPE sẽ do các nhà sản xuất thiết bị khác nhau sản xuất, nếu phụ thuộc thiết bị thì sẽ rất khó cung cấp các dịch vụ giá trị gia tăng trên nền Wimax như VoIP. Về mô hình ứng dụng thì mỗi đầu cuối sẽ được trang bị một hoặc một vài điện thoại IP hoặc điện thoại cầm tay IP. Các máy điện thoại này được đánh số nội bộ và có thể gọi lẫn nhau. Khi các máy điện thoại IP thực hiện cuộc gọi đến một thuê bao PSTN thì sẽ bấm một số mở rộng sau đó bấm số cần gọi. Khi các thuê bao từ PSTN, di động muốn gọi đến các điện thoại IP này thì trước hết cần quay số đến một trong hai đường được kết nối với Voice Gatway, sau đó bấm số điện thoại IP cần gọi. PSTN FXO FXO Wimax CPE Wimax CPE Phía trạm gốc Chuyển mạch mềm SIP Điểm truy nhập Wimax Voice Gatway Mediatrix 1024 Điện thoại IP SIP Điện thoại cầm tay IP SIP Điểm truy nhập WiFi Internet Tại Hà Nội Tại Lào Cai Tại Lào Cai Phía người dùng đầu cuối Sóng Wimax Hình 3.6: Sơ đồ kết nối cho ứng dụng VoIP Cơ chế làm việc của mạng VoIP trong dự án thử nghiệm này như sau: Tại VDC sẽ đặt một SIP Server (phần mềm và thiết bị phần cứng do USAID trang bị), SIP Server có nhiệm vụ trao đổi tín hiệu cuộc gọi và quản lí các thuê bao điện thoại IP. Phần mềm này được cung cấp với giấy phép sử dụng trong một năm. Khi các điện thoại IP muốn gọi lẫn nhau hoặc muốn gọi ra mạng PSTN thì đều truy nhập đến SIP Server để biết được địa chỉ IP của đích đến, sau đó hai thiết bị gọi và được gọi sẽ làm việc trực tiếp lẫn nhau thông qua giao thức RTP theo mô hình ngang hàng. Số lượng thuê bao VoIP không quá 40 thuê bao. Số lượng đường thoại kết nối tới mạng PSTN là 2 đường. Các đường PSTN làm trung kế được cấu hình chỉ cho phép sử dụng cho các cuộc gọi nội tỉnh trong Lao Cai cả hai chiều. Bên cạnh thiết bị điện thoại IP SIP, trong dự án này cũng sẽ tiến hành thử nghiệm máy điện thoại cầm tay WiFi VoIP. Đây là thiết bị cầm tay, kết nối tới một điểm truy nhập WiFi để thiết lập cuộc gọi VoIP. Vì ứng dụng VoIP là ứng dụng nhạy cảm về thời gian nên việc áp dụng cả công nghệ Wimax và WiFi để chạy ứng dụng này là một cơ hội tốt để thử nghiệm tích hợp công nghệ thoại qua các kết nối không dây. KẾT LUẬN CHƯƠNG III Việc triển khai Wimax đối với thế giới nói chung là đang ở bước đầu của việc phát triển. Đó là một bước đột phá mới của truy nhập không dây băng rộng. Wimax là một công nghệ mới và nổi bật với nhiều tính năng nổi nội. Tuy nhiên việc triển khai Wimax vẫn còn nhiều khó khăn. Bên cạnh sự cạnh tranh của các công nghệ khác là vấn đề cấp phát và sử dụng phổ, phổ có cấp phép cũng như không cấp phép nhằm mang lại sự thuận lợi khi triển khai. Với các phổ không cấp phép thì gặp một bất lợi là nhiễu từ các hệ thống khác nhau. Với phổ cấp phép thì chi phí để được cấp giấy phép còn cao, chỉ phù hợp với những công ty lớn. Bởi vậy việc quản lí phổ và cấp giấy phép của mỗi quốc gia tuy khác nhau nhưng đều rất chặt chẽ và hợp lí. Các thiết bị Wimax bắt đầu xuất hiện từ 2004, và đến nay đã có nhiều hãng nổi tiếng trên thế giới cho ra đời nhiều thiết bị hiện đại. Đi đầu là các hãng như Intel, Alvarion,..vv. Các thiết bị Wimax hiện đang được sử dụng cho nhiều quốc gia trên thế giới. Tuy nhiên việc nâng cấp các thiết bị sao cho tính tích hợp rộng rãi giữa các hãng sản xuất là một vấn đề quan trọng và đang ngày càng được cải thiện. Riêng ở Việt Nam, việc triển khai thí điểm mạng Wimax ở Lào Cai bước đầu đã thành công, tuy nhiên vẫn gặp một số khó khăn về vấn đề vận chuyển các thiết bị. Vì vậy việc chính thức công bố chạy thử tại Lào Cai được dự kiến trong tháng 10/2006 và sẽ kéo dài thời gian thử nghiệm tới tháng 3/2007. Và sắp tới xúc tiến dự án thứ hai được triển khai tại Hà Tây cho một số địa hình phức tạp. Như vậy hiện nay có nhiều nước trên thế giới đã triển khai mạng Wimax và bước đầu Wimax đang nhận được sự tín nhiệm và quan tâm lớn, mạng Wimax hứa hẹn đem lại nhiều nguồn thu và đảm bảo tính bảo mật cao. Đáp ứng mọi nhu cầu của người dùng. KẾT LUẬN Sau một thời gian tìm hiểu và nghiên cứu về công nghệ Wimax từ đó đưa ra cái nhìn tổng quan về các chi tiết kĩ thuật, các đặc điểm chính của lớp vật lí PHY và lớp MAC đối với công nghệ này. Bên cạnh đó là khả năng ứng dụng của Wimax trong các vùng khác nhau và những khó khăn trước sự cạnh tranh của các công nghệ khác. Truy nhập băng rộng nói chung và Wimax nói riêng đang ngày càng trở nên cần thiết và mang lại nhiều lợi nhuận cho các nhà đầu tư. Vì vậy việc cải thiện và phát triển các công nghệ này là một điều thiết yếu. Đặc biệt đối với Wimax vấn đề bảo mật đang mở ra nhiều thách thức đòi hỏi các nhà nghiên cứu bổ sung và nâng cấp để mang lại sự an toàn cho mạng khi sử dụng nó. Wimax là một công nghệ mới, vì vậy việc khai thác các ưu điểm cũng như hạn chế các khuyết điểm của nó để ứng dụng phù hợp cho các môi trường cụ thể đang là mục tiêu và nhiệm vụ hàng đầu. Về cơ bản, những nội dung được giới thiệu trong đồ án cụ thể như sau: Chương I giới thiệu chung về công nghệ truy nhập băng rộng nói chung, quá trình phát triển, các công nghệ chủ chốt cũng như các tổ chức các hãng hàng đầu thế giới về nghiên cứu và khai thác mạng, cung cấp thiết bị. Ở chương này trình bày những nét cơ bản của các chuẩn như IEEE 802.11, IEEE 802.15, IEEE 802.20... Chương II đi vào giới thiệu về Wimax, quá trình ra đời và khái niệm của Wimax, sau đó tập trung chi tiết vào các đặc điểm lớp vật lí, lớp MAC với các chi tiết kĩ thuật cụ thể như sử dụng công nghệ OFDM cho cố định và SOFDMA cho di động, đặc điểm về các giao thức ở lớp con bảo mật, lớp con này vô cùng quan trọng vì nó mang lại tính an toàn cho mạng, hạn chế của lớp bảo mật và đưa ra giải pháp cho nó. Ở mỗi mảng di động và cố định đòi hỏi những công nghệ vô tuyến khác nhau đặc biệt với lĩnh vực di động yêu cầu khắt khe hơn nhằm duy trì một kết nối liên tục khi di chuyển. Vì vậy các công nghệ vô tuyến cải tiến như hệ thống anten thông minh, MIMO, chuyển giao,.. được hỗ trợ. Ở cuối chương này trình bày về kiến trúc mạng cho Wimax và các môi trường ứng dụng phù hợp nhất. Chương III nhằm mục đích so sánh Wimax với các công nghệ khác trong sự cạnh tranh song song với tính hội tụ của các mạng truyền thông băng rộng. Phần đầu tóm lược những đặc điểm chính của Wimax, thời cơ và thách thức của nó. Đặc biệt sự so sánh giữa Wimax và Wi-Fi là những công nghệ truy nhập băng rộng không dây mới phát triển và có nhiều tiềm năng, rút ra ưu khuyết điểm của mỗi công nghệ để nhằm tối ưu trong từng môi trường phù hợp. Mặt khác, trong Wimax tồn tại hai chuẩn cho hai mảng khác nhau, mảng di động và mảng cố định do đó cũng đưa ra sự so sánh giữa hai chuẩn này nhằm rút ra hướng phát triển mới cho Wimax. Vì khả năng và kiến thức bản thân còn nhiều hạn chế nên sau một thời gian tìm hiểu, những nội dung mà em đưa ra trong đồ án chưa thật sự đầy đủ và còn nhiều thiếu sót. Em vẫn chưa đưa ra được một cách đầy đủ các đặc điểm kĩ thuật của Wimax, chưa đưa ra được hiệu năng của Wimax, cụ thể định hướng phát triển trong tương lai,.. Vì vậy sau khi tham khảo đồ án rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo cũng như các bạn sinh viên để giúp em có thể hoàn thiện hơn về mặt kiến thức cũng như đồ án của mình. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn sự quan tâm giúp đỡ của các thầy cô giáo đã tạo điều kiện tốt nhất để em có thể hoàn thành đồ án trong thời gian sớm nhất với nội dung và kiến thức khá đầy đủ. Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn Nguyễn Việt Hùng đã góp ý, giúp đỡ em trong suốt thời gian làm đồ án. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên NG¤ Sü H¦NG TÀI LIỆU THAM KHẢO Y.Jay Guo, Advance in Mobile Radio Access Netwworks, Artech House Boston.London, 2004. Michael Carlberg and Annelie Dammander, Wimax-A Study of Mobility and a MAC-layer Implementation in GloMoSim, UMEA University Department of Computing Science.Sweden, April 6- 2006. Robert J Guice and Ramon J Munoz, thesis IEEE 802.16 Commercial Of the Shelf (cost) Technologies as a Compliment to Ship to Objective Maneuver Communications, Naval Postgraduate School, Monterey. California, Sep 2004. Ahmed Younus, Wimax-Broadband Wireless Access, Technical University of Munich, Germany. Mobile Wimax-Part I: A Technical Overview and Performance Evaluation, Wimax Forum, June 2006. Understanding Wimax and 3G for Portable/Mobile Broadband Wireless, Technical White Paper, Dec 2004. IEEE Standard for Local and Metropolitian Area Networks, IEEE Computer Society and the IEEE Microwave Theory and Techniques Society, Oct 2004. RS Telecom, Broadband Everywhere, White paper. Michael F. Finneran, A Comparison of Technologies, Markets, and Business Plans, dBrn Associates, Inc, June 1-2004. ._.