Tổng quan về công nghệ WIMAX & ứng dụng

tham chiếu của mạng Wimax. 38 Hình 3.2. Các định dạng MAC PDU 40 Hình 3.3. Định dạng của header MAC PDU chung. 41 Hình 3.4. Định dạng header yêu cầu dải thông. 43 Hình 3.5. Ví dụ chỉ ra việc ghép MAC PDU. 45 Hình 3.6. Phân mảnh các MAC SDU. 45 Hình 3.7. Đóng gói các MAC SDU với chiều dài cố định. 46 Hình 3.8. Quá trình đóng gói các MAC SDU chiều dài thay đổi. 46 Hình 3.9 Qúa trình cấp phép và trao đổi khóa AK 61 Hình 3.10: Quá trình trao đổi khóa TEK 62 Hình 3.11. Mật hóa sử dụng DES-CBC. 63 Hình 3.12. Biểu diễn các mẫu bit theo hệ hexal. 65 Hình 3.13. Chỉ số cho các byte và các bit. 66 Hình 3.14. Các mảng State, đầu vào và đầu ra. 67 Hình 3.12. Cấu trúc thời gian symbol OFDM 70 Hình 3.13: Mô tả Symbol OFDM miền tần số 70 Hình 3.14. Cấu trúc khung OFDM với TDD. 72 Hình3.15.Cấu trúc thời gian symbol OFDMA 73 Hình 3.16. Mô tả tần số OFDMA( ví dụ với lược đồ 3 kênh con) 74 Hình 3.17. Phân bố thời gian-khung TDD (chỉ với miền bắt buộc). 75 Hình 4.1. CPE WiMAX cho truy nhập cố định, card WiMAX PC 85 Hình 4.2. Mô hình cơ bản của một Wimax BS 86 Hình 4.3. Trung tâm quản lí 88 Hình 4.4. Mô hình ứng dụng mạng Wimax cố định 89 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT AAS Adaptive Antenna Systems Hệ thống anten thích nghi AES Advanced Encryption Standard Chuẩn mật hóa tiên tiến ADSL Asymmetric Digital Subcriber Đường dây thuê bao số bất đối xứng AK Authorization Key Khóa cấp phép ARQ Automatic Repeat Request Tự động yêu cầu lặp lại ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyễn dẫn đồng bộ BE Best effort Nỗ lực tốt nhất BER Bit Error Rate Tỷ số lỗi bít BPSK Binary Phase Shift Keying Khóa dịch pha nhị phân BS Base Station Trạm gốc BTS Base Transmit Station Trạm phát sóng gốc BWA Broadband Wireless Access Truy cập không dây băng rộng CCM Counter with Cipher-block chaining Message authentication code Mã nhận thực bản tin chuỗi bộ đếm và bộ lập mã CDMA Code Division Multiplex Access Đa truy nhập phân chia theo mã CMAC Block cipher-based Massage Authentication Code Khối lập mã-mã nhận thực bản tin cơ sở CID Connection identifier Định danh kết nối CPE Customer Premise Equipment Thiết bị người dùng CPS Common part sublayer Lớp con phần chung DES Data Encryption Standard Chuẩn mật hóa dữ liệu DSL Digital Subscriber Line Đường thuê bao số EAP Extensible Authentication Protocol Giao thức nhận thực mở rộng ETSI European Telecommunications Standards Institute Viện tiêu chuẩn Viễn Thông Châu Âu FEC Forward Error Correction Sửa lỗi tiên tiến FDD Frequency Division Duplexing Song công phân chia tần số FDM Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia tần số FDMA Frequency Division Multiplexing Access Đa truy nhập ghép kênh phân chia theo tần số FFT Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh GMH Generic MAC Header Đầu mục MAC chung HIPERMAN High Performance Radio Metropolitan Area Network Mạng đô thị vô tuyến hiệu suất cao HMAC Hashed message authenication code Mã nhận thực bản tin được băm ICI Inter-Carrier Interference Nhiễu liên sóng mang IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers Viện kỹ thuật điện và điện tử ISI Inter-Symbol Interference Nhiễu liên mẫu tín hiệu ITU International Telecommunication Union Liên Minh Viễn Thông Quốc Tế KEK Key Encryption Key Khóa mật hóa khóa LOS Line of Sight Tầm nhìn thẳng MAC Media Access Control Điều khiển truy nhập môi trường MAP Media Access Protocol Giao thức đa truy nhập MIMO Multiple Input-Multiple Output Nhiều đầu vào-nhiều đầu ra MPLS Multi-Protocol Label Switching Đa giao thức nhãn chuyển mạch 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 Packet Service Dịch vụ thăm dò không thời gian thực OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia tần số trực giao OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access Đa truy nhập ghép kênh chia theo tần số trực giao PDA Personal Digital Assistance Thiết bị hỗ trợ cá nhân kỹ thuật số PDU Protocol Data Unit Đơn vị dữ liệu giao thức PHY Physical Layer Lớp vật lý PKM Private Key Management Quản lý khóa riêng tư PMP Point-Multi Point Điểm- đa điểm POTS Plain Ordinary Telephone System Hệ thống điện thoại truyền thống QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ cầu phương QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ QPSK Quadrature Phase Shift Keying Khóa dịch pha vuông góc RLC Radio Link Control Điều khiển liên kết vô tuyến rtPS Real-Time-Packet Service Dịch vụ thăm dò thời gian thực SA Security Association Liên kết bảo mật SAID Security Association Identifier Định danh liên kết bảo mật SAP Service access point Điểm truy nhập dịch vụ SDU Service Data Unit Đơn vị dữ liệu dịch vụ SFID Service Flow Identifier Định danh luồng dịch vụ SOFDMA Spread Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access Đa truy nhập ghép kênh theo tần số trực giao mở rộng SS Subcriber Station Trạm thuê bao STC Space Time Coding Mã hóa thời gian không gian SNMP Simple Network Management Protocol Giao thức quản lý mạng riêng TDD Time Division Duplex Song công phân chia thời gian TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian TDMA Time Division Multiplexing Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian TEK Traffic Encryption Key Khóa mật mã lưu lượng UGS Unsolicited Grant Service Dịch vụ cấp phát tự nguyện USIM Universal Subcriber Identify Module Đơn vị định danh thuê bao chung VoIP Voice over IP Thoại qua IP VPN Virtual Privacy Network Mạng riêng ảo WIFI Wireless Fidelity Mạng không dây trung thực WIMAX Worldwide Interoperability Microwave Access Hệ thống truy nhập vi ba có tính tương thích toàn cầu WLAN Wireless Local Area Network Mạng nội hạt không dây LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây, giới công nghệ thông tin đã chứng kiến sự bùng nổ của nền công nghiệp mạng không dây. Khả năng liên lạc không dây đã gần như tất yếu trong các thiết bị cầm tay (PDA), máy tính xách tay, điện thoại di động và các thiết bị số khác. Với các tính năng ưu việt về vùng phục vụ kết nối linh động, khả năng triển khai nhanh chóng, giá thành ngày càng giảm. Xu hướng kết nối không dây/vô tuyến ngày càng trở nên phổ cập trong kết nối mạng máy tính. Với chiều hướng giá thành của máy tính xách tay ngày càng giảm và nhu cầu truy nhập Internet ngày càng tăng, tại các nước phát triển các dịch vụ truy nhập Internet không dây đã trở nên phổ cập, bạn có thể ngồi trong tiền sảnh của một khách sạn và truy nhập Internet từ máy tính xách tay của mình một cách dễ dàng thông qua kết nối không dây và công nghệ dịch chuyển địa chỉ IP. Công nghệ hiện tại đã đem đến Bluetooth kết nối không dây, Wi-Fi truy xuất Internet không dây, điện thoại di động... Nhưng bên cạnh ưu điểm, công nghệ kết nối không dây hiện nay còn hạn chế và chưa thật sự liên thông với nhau. Vấn đề chính với truy nhập WiFi đó là các hotspot thì rất nhỏ, vì vậy phủ sóng rải rác. Cần có một hệ thống không dây cung cấp tốc độ băng rộng cao khả năng phủ sóng lớn hơn. Đó chính là WiMAX(Worldwide Interoperability Microwave Access). Nó cũng được biết đến như là IEEE 802.16. WiMAX là một công nghệ dựa trên nền tảng một chuẩn tiến hóa cho mạng không dây điểm- đa điểm. Là giải pháp cho mạng đô thị không dây băng rộng với phạm vi phủ sóng tới 50km và tốc độ bit lên tới 70Mbps với kênh 20MHz, bán kính cell từ 2-9km. Chuẩn được thiết kế mới hoàn toàn với mục tiêu cung cấp những trục kết nối trực tiếp trong mạng nội thị (Metropolitan Area Network-MAN) đạt băng thông tương đương cáp, DSL, trục T1 phổ biến hiện nay.Công nghệ WiMax đang là xu hướng mới cho các tiêu chuẩn giao diện vô tuyến trong việc truy nhập không dây băng thông rộng cho cả thiết bị cố định, xách tay và di động. Chất lượng dịch vụ được thiết lập cho từng kết nối, an ninh tốt, hỗ trợ multicast cũng như di động, sử dụng cả phổ tần cấp phép và không được cấp phép. WiMax thực sự đang được các nhà cung cấp dịch vụ cũng như các nhà sản xuất quan tâm. Chính vì những ưu điểm này mà hiện nay ở Việt Nam có rất nhiều các hãng, các công ty đang tiến hành triển khai thử nghiệm, trong đó có Tổng Công Ty Truyền Thông Đa Phương Tiện VTC, trong quá trình thực tập tại đây em đã được đọc, tham khảo và nghiên cứu về công nghệ này, một công nghệ đi tắt đón đầu ở Việt Nam. Để tìm hiểu về một công nghệ vẫn còn mới mẻ và đầy tiềm năng, em đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu về công nghệ không dây WiMax và ứng dụng ”. Đồ án này bao gồm các chương như sau: Chương 1: Tổng quan về công nghệ Wimax Chương 2: Kỹ thuật trong Wimax Chương 3: Kiến trúc mạng Wimax (theo chuẩn IEEE802.16-2004) Chương 4: Các ứng dụng công nghệ Wimax Em xin chân thành cảm ơn cô giáo PGS.TS PHẠM MINH HÀ đã giúp đỡ chỉ bảo và có những hướng dẫn, góp ý tận tình cho em trong khi lựa chọn đồ án cũng như thực hiện đồ án. Em xin cảm ơn anh Khương Giám đốc trung tâm phát triển công nghệ thuộc Tổng Công Ty Truyền Thông Đa Phương Tiện VTC đã cung cấp tài liệu góp ý cho em trong quá trình thực tập tại đây. Sau thời gian 3 tháng, đồ án của em đã hoàn thành đúng thời hạn. Do còn hạn chế về khả năng hiểu biết và thời gian nên đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được sự chỉ bảo của thầy cô và các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, Ngày 25 tháng 5 năm 2007 Sinh viên Đinh thị Phương Anh CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ WIMAX 1.1/ Tổng quan về công nghệ không dây băng rộng Sự bùng nổ về nhu cầu truyền số liệu tốc độ cao và nhu cầu đa dạng hoá các loại hình dịch vụ cung cấp như: truy nhập Internet, thư điện tử, thương mại điện tử, truyền file,... là sự thúc đẩy cho sự xuất hiện của hàng loạt các chuẩn không dây. Hiện nay, căn cứ vào phạm vi sử dụng, tốc độ kết nối, chúng ta có những chuẩn không dây tương ứng với các mô hình mạng truyền thống. Hình 1.1: Tổng quan về các chuẩn không dây - Mạng PAN – (Personal Area Network): Chuẩn WPAN được ứng dụng trong phạm vi gia đình, hoặc trong không gian xung quanh của 1 cá nhân, tốc độ truyền dẫn trong nhà có thể đạt 480 Mb/s trong phạm vi 10m. Trong mô hình mạng WPAN, có sự xuất hiện của các công nghệ Bluetooth dựa trên chuẩn IEEE 802.15(Institute for Electrical and Electronics Engineers). Hiện nay 802.15 này đang được phát triển thành 802.15.3 được biết đến với tên công nghệ Ultrawideband - siêu băng thông rộng. - Mạng LAN – (Local Area Network): mạng WirelessLAN sử dụng chuẩn IEEE 802.11 bao gồm các chuẩn 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n… WLAN là một phần của giải pháp vǎn phòng di động, cho phép người sử dụng kết nối mạng LAN từ các khu vực công cộng như văn phòng, khách sạn hay các sân bay. Tại Việt Nam WLAN đã được triển khai ứng dụng ở nhiều nơi. Công nghệ này cho phép người sử dụng có thể sử dụng, truy xuất thông tin, truy cấp Internet với tốc độ lớn hơn rất nhiều so với phương thức truy nhập gián tiếp truyền thống. - Mạng MAN-(Metropolitan area Network): Mạng WMAN sử dụng chuẩn IEEE 802.16, được hoàn thành vào tháng 10/2001 và được công bố vào ngày 8/4/2002, định nghĩa đặc tả kỹ thuật giao diện không gian WirelessMAN cho các mạng vùng đô thị. Việc đưa ra chuẩn này mở ra một công nghệ mới truy nhập không dây băng rộng WiMAX cho phép mạng không dây mở rộng phạm vi hoạt động tới gần 50 km và có thể truyền dữ liệu, giọng nói và hình ảnh video với tốc độ nhanh hơn so với đường truyền cáp hoặc ADSL. Đây sẽ là công cụ hoàn hảo cho các ISP muốn mở rộng hoạt động vào những vùng dân cư rải rác, nơi mà chi phí triển khai ADSL và đường cáp quá cao hoặc gặp khó khăn trong quá trình thi công. - Mạng WAN-(Worldwide area Network): Trong tương lai, các kết nối Wireless WAN sẽ sử dụng chuẩn 802.20 để thực hiện các kết nối diện rộng. Do bản chất của mạng không dây là sử dụng sóng vô tuyến. Và như vậy, người ta có thể truy cập Internet hoặc điều khiển thiết bị mà chẳng cần đường điện thoại hay dây dẫn. Do đó về lý thuyết, với máy tính xách tay dùng công nghệ không dây, chúng ta có thể truy cập Internet từ trong rừng hay ngoài biển (miễn nằm trong vùng phủ sóng trạm thu phát). 1.2/ Giới thiệu chung về công nghệ Wimax 1.2.1.Sự ra đời của Wimax Wi-Fi hiện đang là công nghệ kết nối không dây "nóng" xét từ nhiều góc độ. Tuy nhiên theo nhìn nhận của nhiều chuyên gia, Wi-Fi chẳng qua cũng chỉ là "công nghệ mở đường" cho hàng loạt chuẩn kết nối không dây mới ưu việt hơn như WiMAX, 802.16e, 802.11n và Ultrawideband. Wimax , tên viết tắt của (Worldwide Interoperability for Microwave Access), là hệ thống truy nhập vi ba có tính tương tác toàn cầu dựa trên cơ sở tiêu chuẩn kỹ thuật IEEE 802.16-2004. Tiêu chuẩn này do hai tổ chức quốc tế đưa ra: Tổ công tác 802.16 trong ban tiêu chuẩn IEEE 802, và Diễn đàn WiMAX. Tổ công tác IEEE 802.16 là người chế định ra tiêu chuẩn; còn Diễn đàn WiMAX là người triển khai ứng dụng tiêu chuẩn IEEE 802.16. WiMAX là một công nghệ được tạo ra bởi sự ảnh hưởng của các thành phần truyền tin và sự trang bị của các công ty, nó đã thúc đẩy và chứng nhận tính tương thích của thiết bị truy nhập băng rộng không dây, nó tương thích với chuẩn IEEE 802.16 và chuẩn ETSI-HIPERMAN. Tổ chức phi lợi nhuận WiMAX bao gồm các công ty sản xuất thiết bị và linh kiện truyền thông hàng đầu thế giới đang nỗ lực thúc đẩy và xác nhận tính tương thích và khả năng hoạt động tương tác của thiết bị truy cập không dây băng thông rộng tuân theo chuẩn kỹ thuật IEEE 802.16 và tăng tốc độ triển khai truy cập không dây băng thông rộng trên toàn cầu. Do đó các chuẩn 802.16 thường được biết đến với cái tên WiMAX. Wimax là công nghệ cho mạng MAN không dây. Đã có khá nhiều công nghệ băng rộng không dây ra đời, nhưng cho tới nay, chưa có một công nghệ không dây băng rộng nào hướng tới mục tiêu cung cấp tổng hợp các giải pháp truy nhập cho mạng MAN một cách tối ưu như Wimax. Các công nghệ đi trước chỉ cung cấp các giải pháp đơn lẻ, hướng tới một mục phần cụ thể trong mạng MAN ví dụ như LMDS hay WiFi,… LMDS là công nghệ sử dụng dải tần trên 20GHz để truyền sóng. LMDS là một chuẩn hoạt động dưới sự hậu thuẫn của các tổ chức quốc tế ATM Forum, ETSI, ITU,…Ở dải tần số lớn thế này, LMDS chỉ cho phép truyền sóng trong tầm nhìn thẳng (LOS) trong phạm vi vài cây số (5-7km). LMDS cho phép triển khai các dịch vụ tốc độ cao như thoại, video, Internet,…Hệ thống LMDS có tốc độ rất cao, hiệu suất điều chế của nó có thể đạt tới 5bit/Hz/s. Do điều kiện truyền LOS, LMDS chỉ thích hợp với các mạng trục, các tổ chức doanh nghiệp có nhu cầu về tốc độ lớn. LMDS không thích hợp với các khách hàng riêng lẻ, các hộ gia đình. WiFi thực ra là công nghệ hướng tới các mạng LAN không dây nhưng nó vẫn có thể dùng để triển khai cho các mạng rộng hơn như MAN. Nhưng chính vì nó không được thiết kế cho MAN nên việc triển khai nó trong MAN gặp rất nhiều vấn đề. Thứ nhất, dải tần làm việc của 802.11 là dải tần miễn phí, nhiễu rất lớn. Do đó nó hoàn toàn không thích hợp với việc triển khai các dịch vụ công cộng cỡ lớn. Thứ hai, 802.11 được thiết kế cho các mạng ít thuê bao, kênh truyền của nó cố định kích thước khoảng 20 MHz, rất kém linh hoạt. Thứ ba, 802.11 chưa cung cấp cơ chế QoS, một vấn đề vô cùng quan trọng đối với các hệ thống mạng đa dịch vụ. Thứ tư, mặc dù nếu ta truyền trong môi trường tốt, ít nhiễu, LOS, sử dụng các anten định hướng với công suất đủ lớn thì WiFi có thể đạt tới khoảng cách vài km nhưng phạm vi bao phủ như thế này cũng rất hẹp. Thứ năm, WiFi không hỗ trợ kiến trúc Mesh, một kiến trúc đảm bảo sự liên thông tốt trong mạng đô thị…. Chỉ có sự ra đời của Wimax mới giải quyết được tất cả ba loại dịch vụ cơ bản trên của mạng MAN. Nó có thể sử dụng các trạm gốc để thiết lập tuyến trục, phân phối dịch vụ tới khách hàng riêng lẻ hoặc thiết lập nên các vùng truy nhập dịch vụ. Hiện nay, Wimax được xem là một giải pháp toàn diện của công nghệ không dây băng rộng trong đô thị, ngoại ô và những vùng nông thôn xa xôi hẻo lánh… Wimax cho phép truyền không dây các loại dữ liệu, hình ảnh, âm thanh nhanh hơn cả DSL hay cáp, và tất nhiên là nhanh hơn nhiều lần các công nghệ không dây hiện hành như 802.11a hay 802.11b mà không yêu cầu điều kiện truyền LOS. Phạm vi bao phủ của Wimax có thể lên tới vài chục km với tốc độ lớn nhất là 70Mbps. Băng thông của Wimax đủ để cung cấp đồng thời hàng trăm thuê bao T1 hoặc hàng trăm thuê bao DSL. Hiện nay, việc triển khai các mạng cáp như DSL có thể rất tốn thời gian và tốn kém, và kết quả là một số lượng lớn khách hàng có nhu cầu mà không được cung cấp dịch vụ. Wimax khắc phục hạn chế này, nó có khả năng cung cấp dịch vụ nhanh chóng và dễ dàng, ngay cả ở những nơi như nông thôn, rừng núi,… những nơi vô cùng khó khăn và bất lợi đối với việc triển khai các hệ thống có dây hoặc là khả năng khắc phục những hạn chế về mặt vật lí trong các mạng có dây. Ngoài ra, Wimax còn có khả năng tích hợp vào các thiết bị không cố định như máy xách tay, PDA,… Hình 1.2: Mô hình mạng Wimax Mô tả hoạt động của mạng - Các trạm BS là các trạm phát, giữa các trạm phát là các đường truyền LOS gọi là mạng trục( mạng Backhaul), các mạng trục này được nối với mạng của nhà cung cấp dịch vụ Internet toàn cầu ( Internet backbone). -Các trạm thu có thể là các anten đặt trên nóc nhà hay đặt trong nhà, hoặc có thể là các thẻ card được gắn bên trong mainboard của máy tính,…Đường truyền giữa trạm thu và trạm phát có thể là đường truyền thẳng LOS cũng có thể là các đường truyền không trong tầm nhìn thẳng NLOS thông qua các anten đặt trên tòa nhà( Outdoor CPE) hay trong tòa nhà(Indoor CPE) như minh họa trong hình trên thì gọi là mạng lõi. 1.2.2.Hệ thống Wimax 1.2.2.1.Thành phần của hệ thống -Trạm phát: giống như các trạm BTS trong mạng thông tin di động với công suất lớn có thể phủ sóng tới một vùng rộng tới 8000km2. -Trạm thu: Có thể là các anten nhỏ như các thẻ (Card) mạng cắm vào hoặc được thiết lập có sẵn trên Mainboard bên trong các máy tính, theo cách mà WiFi vẫn dùng. Các trạm phát BTS được kết nối tới mạng Internet thông qua các đường truyền tốc độ cao dành riêng hoặc có thể được nối tới một BTS khác như một trạm trung chuyển bằng đường truyền thẳng LOS (Line of Sigh) và chính vì vậy WiMax có thể phủ sóng tới những vùng rất xa. Các anten thu/phát có thể trao đổi thông tin với nhau qua các tia sóng truyền thẳng hoặc là các tia phản xạ. Trong trường hợp truyền thẳng, các anten được đặt cố định trên các điểm cao, tín hiệu trong trường hợp này ổn định và tốc độ truyền có thể đạt tối đa. Băng tần sử dụng có thể dùng ở tần số cao đến 66GHz vì ở tần số này tín hiệu ít bị giao thoa với các kênh tín hiệu khác và băng thông sử dụng cũng lớn hơn. Đối với trường hợp có vật chắn NLOS, WiMax sử dụng băng tần thấp hơn, 2-11GHz, tương tự như ở WiFi, ở tần số thấp, tín hiệu dễ dàng vượt qua các vật cản, có thể phản xạ, nhiễu xạ, uốn cong, vòng qua các vật thể để đến đích. 1.2.2.2.Đặc điểm của hệ thống Wimax - Khoảng cách giữa trạm thu và trạm phát có thể tới 50 Km. - Tốc độ truyền có thể thay đổi, tối đa là 70 Mbps. - Hoạt động trong cả hai môi trường truyền dẫn: đường truyền tầm nhìn thẳng LOS và đường truyền che khuất NLOS. - Dải tần làm việc 2-11 GHz đối với môi trường truyền dẫn là NLOS và từ 10-66 GHz đối với môi trường truyền dẫn là LOS. - Trong Wimax hướng truyền tin được chia thành hai đường lên và đường xuống. Đường lên có tần số thấp hơn đường xuống và đều sử dụng công nghệ OFDM. OFDM trong Wimax sử dụng tối đa 2048 sóng mang, trong đó có 1536 sóng mang dành cho thông tin được chia thành 32 kênh con mỗi kênh con tương đương với 48 sóng mang. Wimax sử dụng điều chế nhiều mức thích ứng từ BPSK, QPSK, đến 256-QAM kết hợp các phương pháp sửa lỗi dữ liệu như ngẫu nhiên hóa, với mã hóa sửa lỗi Reed Solomon, mã xoắn tỷ lệ mã từ 1/2 đến7/8. - Độ rộng băng tần của Wimax từ 5MHz đến 20MHz được chia thành nhiều băng con 1,75MHz. Mỗi băng con này được chia nhỏ hơn nữa nhờ công nghệ OFDM, cho phép nhiều thuê bao có thể truy nhập đồng thời một hay nhiều kênh một cách linh hoạt để đảm bảo tối ưu hiệu quả sử dụng băng tần. Công nghệ này được gọi là công nghệ đa truy nhập OFDMA - Cho phép sử dụng cả hai công nghệ TDD( time division duplexing) và FDD(frequency division duplexing) cho việc phân chia truyền dẫn của hướng lên (uplink) và hướng xuống (downlink). - Về cấu trúc phân lớp, hệ thống Wimax được phân chia thành 4 lớp: lớp con tiếp ứng(Convergence) làm nhiệm vụ giao diện giữa lớp đa truy nhập và các lớp trên, lớp đa truy nhập (MAC layer), lớp truyền dẫn(Transmission) và lớp vật lý(Physical). Các lớp này tương đương với hai lớp dưới của mô hình OSI và được tiêu chuẩn hóa để có thể giao tiếp với nhiều ứng dụng lớp trên. 1.2.3/Đặc điểm của công nghệ Wimax WiMAX đã được thiết kế để chú trọng vào những thách thức gắn với các loại triển khai truy nhập có dây truyền thống như: - Bachhaul. Sử dụng các anten điểm – điểm để nối nhiều hotspot với nhau và đến các trạm gốc qua những khoảng cách dài (đường kết nối giữa điểm truy nhập WLAN và mạng băng rộng cố định). - Last mile. Sử dụng các anten điểm – đa điểm để nối các thuê bao thuộc nhà riêng hoặc doanh nghiệp tới trạm gốc. WiMAX đã được phát triển với nhiều mục tiêu quan tâm như: - Cấu trúc mềm dẻo: WiMAX hỗ trợ các cấu trúc hệ thống bao gồm điểm – đa điểm, công nghệ mesh và phủ sóng khắp mọi nơi. MAC (điều khiển truy nhập phương tiện truyền dẫn) hỗ trợ điểm – đa điểm và dịch vụ rộng khắp bởi lập lịch một khe thời gian cho mỗi SS (trạm thuê bao). Nếu có duy nhất một SS trong mạng, BS (trạm gốc) sẽ liên lạc với SS trên cơ sở điểm – điểm. Một BS trong một cấu hình điểm – điểm có thể sử dụng anten chùm hẹp hơn để bao phủ các khoảng cách xa hơn. - Chất lượng dịch vụ QoS: WiMAX có thể được tối ưu động đối với hỗn hợp lưu lượng sẽ được mang. Có 4 loại dịch vụ được hỗ trợ: dịch vụ cấp phát tự nguyện (UGS), dịch vụ hỏi vòng thời gian thực (rtPS), dịch vụ hỏi vòng không thời gian thực (nrtPS), nỗ lực tốt nhất (BE).iX - Triển khai nhanh: So sánh với triển khai của các giải pháp có dây, WiMAX yêu cầu ít hoặc không có bất cứ sự xây dựng thiết lập bên ngoài. Ví dụ, đào hố để tạo rãnh các đường cáp thì không yêu cầu. Các nhà vận hành mà đã có được các đăng ký để sử dụng một trong các dải tần đăng ký, hoặc dự kiến sử dụng một trong các dải tần không đăng ký, không cần đệ trình các ứng dụng hơn nữa cho chính phủ. - Dịch vụ đa mức: Cách thức nơi mà QoS được phân phát nói chung dựa vào sự thỏa thuận mức dịch vụ (SLA) giữa nhà cung cấp dịch vụ và người sử dụng cuối cùng. Chi tiết hơn, một nhà cung cấp dịch vụ có thể cung cấp các SLA khác nhau tới các thuê bao khác nhau, thậm chí tới những người dùng khác nhau sử dụng cùng SS. Cung cấp truy nhập băng rộng cố định trong những khu vực đô thị và ngoại ô, nơi chất lượng cáp đồng thì kém hoặc đưa vào khó khăn, khắc phục thiết bị số trong những vùng mật độ thấp nơi mà các nhân tố công nghệ và kinh tế thực hiện phát triển băng rộng rất thách thức. - Tính tương thích: WiMAX dựa vào quốc tế, các chuẩn không có tính chất rõ rệt nhà cung cấp, tạo ra sự dễ dàng đối với người dùng cuối cùng để truyền tải và sử dụng SS của họ ở các vị trí khác nhau, hoặc với các nhà cung cấp dịch vụ khác nhau. Tính tương thích bảo vệ sự đầu tư của một nhà vận hành ban đầu vì nó có thể chọn lựa thiết bị từ các nhà đại lý thiết bị, và nó sẽ tiếp tục đưa chi phí thiết bị xuống khi có một sự chấp nhận đa số. - Di động: IEEE 802.16e bổ sung thêm các đặc điểm chính hỗ trợ khả năng di động. Những cải tiến lớp vật lý OFDM (ghép kênh phân chia tần số trực giao) và OFDMA (đa truy nhập phân chia tần số trực giao) để hỗ trợ các thiết bị và các dịch vụ trong một môi trường di động. Những cải tiến này, bao gồm OFDMA mở rộng được, MIMO (nhiều đầu ra nhiều đầu vào), và hỗ trợ đối với chế độ idle/sleep và hand – off, sẽ cho phép khả 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 trong thành phố nào. - Lợi nhuận: WiMAX dựa vào một chuẩn quốc tế mở. Sự chấp nhận đa số của chuẩn, và sử dụng chi phí thấp, các chip được sản xuất hàng loạt, sẽ đưa chi phí giảm đột ngột, và giá cạnh tranh xảy ra sẽ cung cấp sự tiết kiệm chi phí đáng kể cho các nhà cung cấp dịch vụ và người sử dụng cuối cùng. Môi trường không dây được sử dụng bởi WiMAX cho phép các nhà cung cấp dịch vụ phá vỡ những chi phí gắn với triển khai có dây, như thời gian và công sức. - Hoạt động NLOS: Khả năng họat động của mạng WiMAX mà không đòi hỏi tầm nhìn thẳng giữa BS và SS. Khả năng này của nó giúp các sản phẩm WiMAX phân phát dải thông rộng trong một môi trường NLOS. - Phủ sóng rộng hơn: WiMAX hỗ trợ động nhiều mức điều chế, bao gồm BPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM. Khi yêu cầu với bộ khuếch đại công suất cao và hoạt động với điều chế mức thấp (ví dụ BPSK hoặc QPSK). Các hệ thống WiMAX có thể phủ sóng một vùng địa lý rộng khi đường truyền giữa BS và SS không bị cản trở. Mở rộng phạm vi bị giới hạn hiện tại của WLAN công cộng (hotspot) đến phạm vi rộng (hotzone) – cùng công nghệ thì có thể sử dụng ở nhà và di chuyển. Ở những điều kiện tốt nhất có thể đạt được phạm vi phủ sóng 50 km với tốc độ dữ liệu bị hạ thấp (một vài Mbit/s), phạm vi phủ sóng điển hình là gần 5 km với CPE (NLOS) trong nhà và gần 15km với một CPE được nối với một anten bên ngoài (LOS). - Dung lượng cao: Có thể đạt được dung lượng 70 Mbit/s cho các trạm gốc với một kênh 20 MHz trong các điều kiện truyền sóng tốt nhất. - Tính mở rộng. Chuẩn 802.16 -2004 hỗ trợ các dải thông kênh tần số vô tuyến (RF) mềm dẻo và sử dụng lại các kênh tần số này như là một cách để tăng dung lượng mạng. Chuẩn cũng định rõ hỗ trợ đối với TPC (điều khiển công suất phát) và các phép đo chất lượng kênh như các công cụ thêm vào để hỗ trợ sử dụng phổ hiệu quả. Chuẩn đã được thiết kế để đạt tỷ lệ lên tới hàng trăm thậm chí hàng nghìn người sử dụng trong một kênh RF. Các nhà vận hành có thể cấp phát lại phổ qua hình quạt như số thuê bao gia tăng. Hỗ trợ nhiều kênh cho phép các nhà chế tạo thiết bị cung cấp một phương tiện để chú trọng vào phạm vi sử dụng phổ và những quy định cấp phát được nói rõ bởi các nhà vận hành trong các thị trường quốc tế thay đổi khác nhau. -Bảo mật: Bằng cách mật hóa các liên kết vô tuyến giữa BS và SS, sử dụng chuẩn mật hóa tiên tiến AES ở chế độ CCM, đảm bảo sự toàn vẹn của dữ liệu trao đổi qua giao diện vô tuyến. Cung cấp cho các nhà vận hành với sự bảo vệ mạnh chống lại những hành vi đánh cắp dịch vụ. 1.2.4.Công nghệ Mobile Wimax Công nghệ Wimax từ khi ra đời đã trải qua các bước phát triển khác nhau. Cho tới nay, tiêu chuẩn truyền dẫn 802.16e hay Mobile Wimax đã được chứng nhận gần nhất của Wimax Forum. So sánh với các tiêu chuẩn Wimax trước 802.16d, Mobile Wimax tập trung vào cải tiến các yếu tố truyền dẫn hướng tới đáp ứng các sản phẩm đầu cuối có tính di động cao. Hiện nay, kỹ thuật WIMAX có nền tảng cơ bản là tiêu chuẩn IEEE 802.16-2004, giữ vai trò quan trọng khi triển khai mạng không dây tốc độ cao cố định. Tháng 12 năm 2005, IEEE thông qua 802.16e bổ sung vào tiêu chuẩn 802.16 để hỗ trợ thêm khả năng di động cho các thiết bị đầu cuối. Khái niệm công nghệ Mobile WiMAX là giải pháp không dây băng rộng cho phép phủ sóng hỗ trợ cho các thiết bị cả đầu cuối di động và cố định bằng việc nâng cấp kỹ thuật truy cập sóng cao tần và linh hoạt khi thiết kế mạng truy nhập. Mobile WIMAX sử dụng kỹ thuật điều chế đa truy cập ghép sóng mang trực giao OFDMA có khả năng thu sóng đa đường trong môi trường NLOS. SOFDMA đưa ra trong IEEE 802.16e nhằm hỗ trợ việc cài đặt độ rộng kênh từ 1.25 -20MHz. Mobile WiMAX phiên bản 1 sẽ cung cấp độ rộng kênh 5, 7, 8.75, 10, 20 MHz sử dụng băng tần 2.3GHz, 2.5GHz và 3.5GHz. Một số điểm nổi bật của Mobile WiMAX là: -Tốc độ cao: Kỹ thuật anten thông minh MIMO cùng với mô hình kênh phụ linh hoạt, mã hoá nâng cao và điều chế nâng cao cho phép kỹ thuật Mobile WiMAX hỗ trợ tới 63 Mbps P2P DL trên và 28Mbps P2P UL trên mỗi sector khi sử dụng độ rộng kênh 10MHz. -QoS: IEEE 802.16 MAC đưa ra luồng dịch vụ(Service Flows) và MPLS đảm bảo QoS end to end cho dòng thông tin IP. Hơn nữa kênh phụ và mô hình báo hiệu dựa trên MAP cung cấp cơ chế linh hoạt để tối ưu hoá khoảng phủ sóng, tần số và thời gian qua giao diện vô tuyến theo từng khung. -Độ rộng kênh tần số: Kỹ thuật Mobile WiMAX có khả năng định cỡ độ rộng kênh từ 1.25 đến 20MHz nhằm đáp ứng hài hoà nhu cầu phổ tần của từng khu vực. -Bảo mật: Bảo mật của Mobile WiMAX khá hoàn hảo với các thuật toán:nhận thực dựa trên EAP, mã hóa nhận thực dựa trên AES-CCM, CMAC và các phương thức bản tin điều khiển dựa trên HMAC. Hỗ trợ nhiều loại hình khoá thuê bao như: SIM/USIM cards, Smart Cards, Digital Certificates,... -Di động: Mobile WiMAX hỗ trợ handover(chuyển giao cuộc gọi) với thời gian trễ thấp, nhỏ hơn 50ms với các dịch vụ thời gian thực như VoIP. Mô hình quản lý khoá linh hoạt (Flexible key management schemes) duy trì bảo mật trong suốt quá trình handover. Trong đồ án này, em chỉ tập chung vào nghiên cứu công nghệ Wimax dựa trên chuẩn IEEE802.16-2004 ứng dụng cho mô hình Fixed Wimax.e 1.2.5.Các chuẩn của Wimax 1.2.5.1/Chuẩn IEEE 802.16 - 2001 Chuẩn IEEE 802.16-2001 được hoàn thành vào tháng 10/2001 và được công bố vào 4/2002, định nghĩa đặc tả kỹ thuật giao diện không gian WirelessMAN™ cho các mạng vùng đô thị. Đặc điểm chính của IEEE 802.16 – 2001: Giao diện không gian cho hệ thống truy nhập không dây băng rộng cố định họat động ở dải tần 10 – 66 GHz, cần thỏa mãn tầm nhìn thẳng. Lớp vật lý PHY: WirelessMAN-SC. Tốc độ bit: 32 – 134 Mbps với kênh 28 MHz. Điều chế QPSK, 16 QAM và 64 QAM. Các dải thông kênh 20 MHz, 25 MHz, 28 MHz. Bán kính cell: 2 – 5 km. Kết nối có hướng, MAC TDM/TDMA, QoS, bảo mật. 1.2.5.2/Chuẩn IEEE 802.16a Vì những khó khăn trong triển khai chuẩn IEEE 802.16, hướng vào việc sử dụng tần số từ 10 – 66 GHz, một dự án sửa đổi có tên IEEE 802.16a đã được hoàn thành vào tháng 11/2002 và được công bố vào tháng 4/2003. Chuẩn này được mở rộng hỗ trợ giao diện không gian cho những tần số trong băng tần 2–11 GHz, bao gồm cả ._.những phổ cấp phép và không cấp phép và không cần thoả mãn điều kiện tầm nhìn thẳng. Đặc điểm chính của IEEE 802.16a như sau: Bổ sung 802.16, các hiệu chỉnh MAC và các đặc điểm PHY thêm vào cho 2 – 11 GHz (NLOS). Tốc độ bit: tới 75Mbps với kênh 20 MHz. Điều chế OFDMA với 2048 sóng mang, OFDM 256 sóng mang, QPSK, 16 QAM, 64 QAM. Dải thông kênh có thể thay đổi giữa 1,25MHz và 20MHz. Bán kính cell: 6 – 9 km. Lớp vật lý PHY: WirelessMAN-OFDM, OFDMA, SCa. Các chức năng MAC thêm vào: hỗ trợ PHY OFDM và OFDMA, hỗ trợ công nghệ Mesh, ARQ. 1.2.5.3/Chuẩn IEEE 802.16 - 2004 Phiên bản cuối cùng của IEEE 802.16 là IEEE 802.16-2004 (còn được biết đến như Revision D hoặc IEEE 802.16 d) được phê chuẩn ngày 24/1/2004. Đây là tiêu chuẩn được xây dựng dựa trên các phiên bản 802.16 và 802.16a và thay thế cho các tiêu chuẩn IEEE 802.16 và IEEE 802.16a-2003 trước đây. IEEE 802.16-2004 bao gồm các ứng dụng tầm nhìn thẳng (LOS) và không tầm nhìn thẳng (NLOS) trong phạm vi tần số từ 2-66 GHz. Tiêu chuẩn này cũng chỉ xác định các tầng vật lý(PHY) và điều khiển truy cập phương tiện truyền thông(MAC). Những thay đổi đưa vào trong 802.16-2004 được tập trung vào các ứng dụng cố định (fixed) và xách mang(normadic) trong tần số 2-11GHz. Kỹ thuật điều chế được hỗ trợ trong 802.16-2004 là OFDM với 256 sóng mang. 1.2.5.4/Chuẩn IEEE 802.16e Đầu năm 2005, chuẩn không dây băng thông rộng 802.16e với tên gọi  Mobile WiMax đã được phê chuẩn, cho phép trạm gốc kết nối tới những thiết bị đang di chuyển. Chuẩn này giúp cho các thiết bị từ các nhà sản xuất này có thể làm việc, tương thích tốt với các thiết bị từ các nhà sản xuất khác. 802.16e họat động ở các băng tần nhỏ hơn 6 GHz, tốc độ lên tới 15 Mbps với kênh 5 MHz, bán kính cell từ 2 – 5 km. WiMAX 802.16e có hỗ trợ handoff và roaming. Sử dụng SOFDMA, một công nghệ điều chế đa sóng mang. Các nhà cung cấp dịch vụ mà triển khai 802.16e cũng có thể sử dụng mạng để cung cấp dịch vụ cố định. 802.16e hỗ trợ cho SOFDMA cho phép số sóng mang thay đổi, ngoài các mô hình OFDM và OFDMA. Sự phân chia sóng mang trong mô hình OFDMA được thiết kế để tối thiểu ảnh hưởng của nhiễu phía thiết bị người dùng với anten đa hướng. Cụ thể hơn, 802.16e đưa ra hỗ trợ cải tiến hỗ trợ MIMO và AAS, cũng như các handoff cứng và mềm. Nó cũng cải tiến các khả năng tiết kiệm công suất cho các thiết bị di động và các đặc điểm bảo mật linh hoạt hơn. So sánh tóm tắt các chuẩn IEEE 802.16 cơ bản: Chuẩn 802.16 802.16a/REVd 802.16e Dải tần số 10-66GHz <11GHz <6GHz Môi trường truyền Line of Sight Non Light of Sight Non Light of Sight Tốc độ 32-144Mbps Up to 75 Mbps Up to 15 Mbps Điều chế QPSK OFDM 256 sóng mang, QPSK,16QAM,64QAM Tương tự 802.16a Mức di động Cố định Cố định Có thể cho tốc độ di chuyển thấp Băng thông kênh 20,25,28MHz Dải kênh 1.25-20 MHz Tương tự 802.16a Bán kính cell 1.7-5km 5 tới 10km; tối đa 50 km tùy thuộc vào điều kiện truyền 1.7-5km Bảng 1.1- So sánh các chuẩn IEEE 802.16 Trong phạm vi đồ án này em chỉ tập trung vào nghiên cứu “mạng truy nhập băng rộng không dây cố định dựa theo chuẩn IEEE 802.16-2004”. 1.2.6. Phổ của Wimax: WiMAX – thiết bị mềm dẻo sẽ được phép hoạt động trong cả hai dải tần: dải tần được đăng ký và dải tần không được đăng ký. 1.2.6.1. Băng tần đăng kí Các giải pháp đăng ký cung cấp các ưu điểm chất lượng dịch vụ được cải thiện cao hơn các giải pháp không đăng ký, chấp nhận NLOS tốt hơn ở các tần số thấp, nó có một ngân qũy công suất đường xuống rộng hơn và có thể hỗ trợ các anten trong nhà tốt hơn. Giải pháp đăng ký cho phép kiểm soát qua cách sử dụng phổ và nhiễu. 1.2.6.1.1. Băng tần đăng kí 2.5GHz Đã được cấp phát trong phần lớn thế giới, bao gồm bắc Mỹ, Mỹ Latin, đông và tây Âu và nhiều vùng của châu Á - thái bình dương như một băng tần đăng ký. Mỗi quốc gia thường cấp phát dải khác nhau, vì vậy phổ được cấp phát qua các vùng có thể từ 2,495 GHz đến 2,690 GHz. Tổng phổ khả dụng là 195 MHz, bao gồm các dải phòng vệ và các kênh MDS, gữa 2.495 GHz và 2.690 GHz. Hỗ trợ FDD, TDD. Phổ trên mỗi đăng ký là 22.5 MHz, một block 16.5 MHz và một block 6 MHz, tổng số 8 đăng ký. 1.2.6.1.2. Băng tần đăng kí 3,5 GHz Ở châu âu, viện chuẩn viễn thông châu âu đã phân phối dải 3,5 GHz, bắt đầu được sử dụng cho WPLL, cho các giải pháp WiMAX đăng ký. Tổng phổ khả dụng, thay đổi theo quốc gia nhưng nói chung khoảng 200MHz giữa 3,4 GHz và 3,8 GHz. Hỗ trợ FDD, TDD, một vài quốc gia chỉ sử dụng FDD trong khi các quốc gia khác cho phép sử dụng FDD hoặc TDD. Phổ trên mỗi đăng ký thay đổi từ 2´5MHz đến 2´56 MHz. 1.2.6.2. Băng tần không đăng kí 5GHz Phần lớn các quốc gia toàn thế giới đã sử dụng phổ 5 GHz cho các phương tiện liên lạc không đăng ký. Các băng 5,15 GHz và 5,85 GHz đã được chỉ định như không đăng ký trong phần lớn thế giới. Các giải pháp không đăng ký cung cấp một vài thuận lợi chính hơn các giải pháp đăng ký, bao gồm chi phí ban đầu thấp hơn, rút ra nhanh hơn, và một băng chung có thể được sử dụng ở phần lớn thế giới. Các lợi ích này đang thu hút sự quan tâm và có khả năng cho sự chấp nhận băng rộng nhanh chóng. Tuy nhiên một giải pháp không đăng ký thì khả năng nhiễu cao hơn, và nhiều sự cạnh tranh đối với các nhà kinh doanh bất động sản cho việc triển khai. Một giải pháp không đăng ký sẽ không được xem như một sự thay thế cho giải pháp đăng ký. Mỗi giải pháp cung cấp một thị trường khác nhau dựa vào sự thỏa hiệp giữa chi phí và QoS. 1.2.7. Thị trường cho Wimax Truy nhập băng rộng toàn quốc đã trở thành một ưu thế trong nhiều quốc gia. Trong hầu hết các quốc gia phát triển, phạm vi phủ sóng băng rộng trung bình tới 90% trong các năm sắp tới. Ngoài ra, những vùng nông thôn, phạm vi băng rộng sẽ không vượt quá 50%. Sự khác biệt dịch vụ có thể được phân loại bởi hai đặc điểm: loại vùng (nông thôn hoặc thành phố) và mức phát triển quốc gia. Trong các quốc gia phát triển, phát triển dịch vụ DSL đã từng có quy mô lớn trong những triển khai ở thành phố và ngoại ô, trong khi mức độ bao phủ của các vùng hẻo lánh – những thị trấn nhỏ và các vùng nông thôn hơn thì đang giữ lại phía sau. Những trở ngại cần khắc phục là chất lượng đường truyền kém của nền tảng cáp đồng được thiết lập, khoảng cách rộng hơn đến các trụ sở trung tâm hoặc các cabinet, hoặc mật độ dân số thấp. Trong tình huống này, WiMAX với hỗ trợ QoS , phạm vi rộng hơn, và tốc đỗ dữ liệu tương tự với DSL, đương nhiên được xác định vị trí như một sự chọn lựa đầu tiên có thể tồn tại cung cấp truy nhập băng rộng tới những người sử dụng. 1.2.8. Diễn đàn Wimax Diễn đàn Wimax là một tổ chức phi lợi nhuận được hình thành vào tháng 4/2001 bởi một số công ty về thông tin và các nhà cung cấp thiết bị hàng đầu thế giới để xúc tiến và xác nhận tính tương thích và tính tương tác của thiết bị không dây băng rộng(BWA). Kể từ T5/2004, diễn đàn Wimax có hơn 100 thành viên. Các thành viên của diễn đàn Wimax, bao gồm Airspan, Alcatel, Alvarion, Fujitsu, Intel, Diễn đàn OFDM, Proxim, Siemens, chiếm tới hơn 75% doanh thu trên thị trường BWA ở dải tần 2-11GHz. Diễn đàn Wimax giữ một vai trò tương tự như tổ chức Wi-Fi về WLAN, hỗ trợ cho việc phát triển các sản phẩm MAN không dây theo các tiêu chuẩn của IEEE và ETSI. Diễn đàn Wimax cho rằng một tiêu chuẩn chung cho BWA sẽ làm giảm giá thành thiết bị và thúc đẩy sự cải thiện về hiệu suất. Bên cạnh đó, các nhà khai thác BWA sẽ không bị ràng buộc vào bất cứ một nhà cung cấp thiết bị nào do các trạm gốc sẽ tương tác với thiết bị phía khách hàng (CPE) của nhiều nhà cung cấp thiết bị. Để đảm bảo tính tương tác của thiết bị BWA, diễn đàn Wimax đưa ra một chương trình cấp giấy chứng nhận để đảm bảo các sản phẩm đáp ứng các chỉ tiêu kỹ thuật. Diễn đàn Wimax sẽ sử dụng phương pháp giống như tổ chức Wi- Fi đã sử dụng đối với nền công nghiệp LAN không dây. Khi thiết bị được kiểm tra xong, nếu đạt yêu cầu thì sẽ được dán nhãn “ Wimax Certified”. 1.3/Tóm tắt chương1 Trong chương 1 này, em đã trình bày một cách tổng quan về các mạng không dây băng rộng, một số vấn đề khái quát về công nghệ Wimax như: sự ra đời của công nghệ Wimax, khái quát về hệ thống Wimax, các đặc điểm nổi bật về công nghệ này, vấn đề phổ của Wimax, các chuẩn của Wimax từ khi ra đời cho đến nay, vấn đề thị trường cho Wimax và tổ chức Wimax Forum là gì, đồng thời giới thiệu khái quát về công nghệ Mobile Wimax. CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT TRONG WIMAX 2.1/ Môi trường truyền sóng Trong khi nhiều công nghệ hiện đang tồn tại cho không dây băng rộng chỉ có thể cung cấp phủ sóng LOS, công nghệ WiMAX được tối ưu để cung cấp phủ sóng NLOS. Công nghệ tiên tiến của WiMAX cung cấp tốt nhất cho cả hai môi trường truyền. Cả LOS và NLOS bị ảnh hưởng bởi các đặc tính đường truyền môi trường của chúng, tổn thất đường dẫn, và ngân quỹ kết nối vô tuyến. Trong liên lạc LOS, một tín hiệu đi qua một đường trực tiếp và không bị tắc nghẽn từ máy phát đến máy thu. Một liên lạc LOS yêu cầu phần lớn miền Fresnel thứ nhất thì không bị ngăn cản của bất kì vật cản nào, nếu tiêu chuẩn này không thỏa mãn thì có sự thu nhỏ đáng kể cường độ tín hiệu quan sát. Độ hở Fresnel được yêu cầu phụ thuộc vào tần số hoạt động và khoảng cách giữa vị trí máy phát và máy thu. Hình 2.1: Miền Fresnel LOS Mô tả hình 2.1: Tín hiệu được truyền từ trạm phát đến trạm thu mà là đường truyền tầm nhìn thẳng LOS thì phải thỏa mãn điều kiện nằm trong miền Fresnel thứ nhất khi đó tín hiệu mới có thể truyền đi xa được, nếu không tín hiệu sẽ bị suy giảm. Trong liên lạc NLOS, tín hiệu đến máy thu qua phản xạ, tán xạ, nhiễu xạ. Các tín hiệu đến máy thu bao gồm các thành phần từ đường trực tiếp, các đường được phản xạ nhiều lần, năng lượng bị tán xạ, và các đường truyền bị nhiễu xạ. Các tín hiệu này có khoảng trễ khác nhau, suy hao, phân cực, và độ ổn định quan hệ với đường truyền trực tiếp. Là nguyên nhân gây ra nhiễu ISI và méo tín hiệu. Điều đó không phải là vấn đề đối với LOS, nhưng với NLOS thì lại là vấn đề chính. Hiện tượng đa đường cũng có thể gây ra sự phân cực tín hiệu bị thay đổi. Vì vậy sử dụng phân cực như là biện pháp sử dụng lại tần số, như được thực hiện thông thường trong các triển khai LOS có thể khó giải quyết trong các ứng dụng NLOS. Một hệ thống vô tuyến sử dụng các tín hiệu đa đường này như thế nào hướng tới một thuận lợi là chìa khóa để cung cấp dịch vụ trong các điều kiện NLOS. Một sản phẩm mà chỉ đơn thuần tăng công suất để xuyên qua các vật cản (đôi lúc được gọi là “gần tầm nhìn thẳng”) thì không phải là công nghệ NLOS bởi vì phương pháp này vẫn còn dựa vào đường truyền trực tiếp đủ mạnh mà không sử dụng năng lượng xuất hiện trong các tín hiệu gián tiếp. Hình 2.2: Hiện tượng đa đường trong truyền sóng vô tuyến Có nhiều ưu điểm mà những triển khai NLOS tạo ra đáng khao khát. Ví dụ, các yêu cầu lập kế hoạch chặt chẽ và giới hạn chiều cao anten mà thường không cho phép anten được bố trí cho LOS. Với những triển khai tế bào kề nhau phạm vi rộng, nơi tần số được sử dụng lại là tới hạn, hạ thấp anten là thuận lợi để giảm nhiễu kênh chung giữa các vị 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. Hình 2.3. Minh họa hoạt động WiMAX Minh họa hình 2.3: Đường truyền LOS là đường truyền giữa các trạm BS với nhau, các trạm này phải nhìn thấy nhau. Đường truyền NLOS là đường truyền từ trạm thu đến trạm phát như trên hình trạm thu là anten ngoài trời được đặt bên ngoài tòa nhà sử dụng mạng LAN ta thấy từ trạm thu đến trạm phát bị chắn bởi các cây. Đường truyền có thể xuyên qua các vật cản là cây cối nhờ phản xạ năng lượng của cây để đến trạm thu đó là truyền sóng NLOS. Công nghệ NLOS cũng giảm phí tổn cài đặt bằng cách đặt dưới các mái che thiết bị CPE đúng như nguyên bản và giảm bớt khó khăn định vị trí các địa điểm đặt CPE thích hợp. Công nghệ cũng giảm bớt nhu cầu quan sát vị trí thiết bị phía trước và cải thiện độ chính xác của các công cụ lập kế hoạch NLOS. Xem minh họa trên hình 2.3. Công nghệ NLOS và những tính năng được nâng cao trong WiMAX tạo khả năng sử dụng thiết bị phía khách hàng (CPE) trong nhà. Điều này có hai khó khăn chính; đầu tiên là khắc phục những tổn hao xuyên qua tòa nhà và thứ hai, phủ sóng các khoảng cách hợp lý với công suất truyền và các tăng ích anten thấp hơn mà thường được kết hợp với các CPE trong nhà. Công nghệ WiMAX, giải quyết và giảm nhẹ các vấn đề do bởi các điều kiện NLOS bằng cách sử dụng: công nghệ OFDM, điều chế thích nghi, các công nghệ sửa lỗi, các công nghệ anten, điều khiển công suất, kênh phụ. Dưới đây trình bày khái quát về những giải pháp nêu trên. 2.2/ Kĩ thuật OFDM OFDM (ghép kênh phân chia tần số trực giao), dựa vào FDM là công nghệ mà sử dụng nhiều tần số để truyền đồng thời nhiều tín hiệu song song, tăng tốc độ truyền dẫn. Mỗi tín hiệu có dải tần số riêng (sóng mang con) mà sau đó được điều chế theo dữ liệu. Mỗi sóng mang con được tách biệt bởi một dải bảo vệ để đảm bảo rằng chúng không chồng lên nhau. Những sóng mang này sau đó được giải điều chế ở máy thu sử dụng các bộ lọc để tách riêng các dải. OFDM tương tự với FDM nhưng hiệu quả phổ lớn hơn bởi khoảng cách các kênh con khép gần hơn (cho đến khi chúng thực sự chồng nhau). Điều này được thực hiện bởi tìm các tần số mà chúng trực giao, có nghĩa là chúng vuông góc theo cảm nhận toán học, cho phép phổ của mỗi dải thông con được giảm đáng kể bằng cách di chuyển các dải bảo vệ và cho phép các tín hiệu chồng nhau. Để giải điều chế tín hiệu, cần một bộ biến đổi Fourier rời rạc (DFT). So sánh FDM và OFDM Hình 2.4: So sánh FDM và OFDM. Đối với chuẩn IEEE 802.16-2004 kỹ thuật điều chế sử dụng là OFDM với 256 sóng mang. Trong OFDM chúng ta có 256 sóng mang với 192 sóng mang con dữ liệu, 8 sóng mang con pilot. Trong hầu hết dạng cơ sở của nó, mỗi sóng mang con dữ liệu có thể on hoặc off để chỉ ra bit thông tin 1 hoặc 0. Tuy nhiên, điều chế khóa dịch pha (PSK) hoặc điều chế biên độ cầu phương (QAM) là tiêu biểu được chú ý để tăng thông lượng dữ liệu. Hình 2.5. OFDM với 256 sóng mang. Vì vậy trong trường hợp này, một luồng dữ liệu sẽ được chia thành n (192) luồng dữ liệu song song, mỗi luồng ở 1/n (1/192) tốc độ nguyên thủy. Mỗi luồng sau đó được ánh xạ đến sóng mang con dữ liệu riêng biệt và sử dụng điều chế PSK hoặc QAM. Các sóng mang con pilot cung cấp một tham chiếu để tối thiểu những dịch chuyển tần số và pha trong thời gian truyền trong khi các sóng mang null cho phép các khoảng bảo vệ và sóng mang DC (tần số trung tâm). Tất cả các sóng mang con được gửi ở cùng thời gian. OFDM nén nhiều sóng mang được điều chế chặt chẽ cùng nhau, giảm dải thông yêu cầu nhưng giữ các tín hiệu được điều chế trực giao để chúng không gây ra nhiễu lẫn nhau. Nó cung cấp các hoạt động với một phương thức hiệu quả khắc phục các trở ngại của truyền sóng NLOS. Dạng sóng OFDM WiMAX cung cấp thuận lợi là có thể hoạt động với khoảng trễ lớn hơn ở môi trường NLOS. Do ưu điểm của thời gian symbol OFDM và sử dụng một tiền tố chu kỳ CP, dạng sóng OFDM loại trừ các vấn đề ISI và phức hợp cân bằng thích nghi. Bởi vì dạng sóng OFDM bao gồm nhiều sóng mang trực giao băng hẹp, fading lựa chọn được hạn chế trong một tập con các sóng mang mà tương đối dễ để hiệu chỉnh. Thông tin được gửi song song với OFDM và liên tiếp với sóng mang đơn. Khả năng khắc phục khoảng trễ, đa đường, và ISI theo cách hiệu quả cho phép thông lượng tốc độ dữ liệu cao. 2.3/ Công nghệ OFDMA Công nghệ OFDMA cho phép một vài sóng mang con được gán tới những người dùng khác nhau. Ví dụ các sóng mang con 1, 3 và 7 có thể được gán cho người dùng 1, và các sóng mang con 2, 5 và 9 cho người dùng 2. Những nhóm sóng mang con này được xem như các kênh con. OFDMA mở rộng được cho phép các kích thước FFT nhỏ hơn để cải thiện chất lượng đối với các kênh dải thông thấp hơn. Để giảm bớt fading lựa chọn tần số, các sóng mang của một trong các kênh con được trải rộng theo phổ kênh. Hình 2.6 miêu tả nguyên lý của sự phân chia thành các kênh con. Hình 2.6. Các kênh con trong OFDMA Khoảng sóng mang có thể dùng được được phân thành một số nhóm liên tiếp. Mỗi nhóm chứa một số các sóng mang liên tiếp NE, sau đó loại trừ các kênh con pilot được gán ban đầu. Một kênh con có một thành phần từ mỗi nhóm được định vị qua một quá trình giả ngẫu nhiên dựa vào sự hoán vị, vì vậy NG là số thành phần kênh con. Với N = 2048, đường xuống NG = 48 và NE =32, đường lên NG = 53 và NE =32. Các sóng mang còn lại dùng cho khoảng trống và sóng mang pilot. Về bản chất, nguyên lý OFDMA bao gồm một số người dùng khác nhau chia sẻ khoảng FFT đường lên, trong khi mỗi người dùng truyền một hoặc hơn các kênh con. Phân chia trong các kênh con là một dạng của FDMA, nơi mà thuê bao truyền 1/NE = 1/32 dải thông kênh khả dụng đối với OFDMA 2048 sóng mang. Một tốc độ dữ liệu luồng lên thấp phù hợp với sự bất đối xứng lưu lượng nơi mà các luồng từ mỗi thuê bao thêm lên trong chế độ đa điểm – điểm, trong khi tất cả các luồng xuống, các kênh con được truyền cùng nhau. 2.4/ Điều chế thích nghi Điều chế thích nghi cho phép hệ thống WiMAX điều chỉnh sơ đồ điều chế tín hiệu phụ thuộc vào điều kiện SNR của liên kết vô tuyến. Khi liên kết vô tuyến chất lượng cao, sơ đồ điều chế cao nhất được sử dụng, đưa ra hệ thống dung lượng lớn hơn. Hình 2.7. Bán kính cell quan hệ với điều chế thích nghi. Trong quá trình suy giảm tín hiệu, hệ thống WiMAX có thể dịch đến một sơ đồ điều chế thấp hơn để duy trì chất lượng kết nối và ổn định liên kết. Đặc điểm này cho phép hệ thống khắc phục fading lựa chọn thời gian. 2.5/ Công nghệ sửa lỗi Các công nghệ sửa lỗi đã được hợp nhất trong WiMAX để giảm bớt các tín hiệu ồn trong hệ thống. Các thuật toán FEC, mã hóa xoắn và thuật toán chèn được dùng để phát hiện và sửa các lỗi nhằm cải thiện thông lượng. Các công nghệ sửa lỗi này giúp khôi phục các khung bị lỗi mà có thể bị mất do fading lựa chọn tần số và các lỗi cụm. Tự động yêu cầu lặp lại (ARQ) được dùng để sửa lỗi mà không thể được sửa bởi FEC, gửi lại thông tin bị lỗi. Điều này có ý nghĩa cải thiện chất lượng tốc độ lỗi bit (BER) đối với một mức ngưỡng ban đầu. 2.6/ Điều khiển công suất Các thuật toán điều khiển công suất được dùng để cải thiện chất lượng toàn bộ hệ thống, nó được thực hiện bởi trạm gốc gửi thông tin điều khiển công suất đến mỗi CPE để điều chỉnh mức công suất truyền sao cho mức đã nhận ở trạm gốc thì ở một mức đã xác định trước. Trong môi trường fading thay đổi động, mức chỉ tiêu đã định trước này có nghĩa là CPE chỉ truyền đủ công suất thỏa mãn yêu cầu này. Điều khiển công suất giảm sự tiêu thụ công suất tổng thể của CPE và nhiễu với những trạm gốc cùng vị trí. Với LOS, công suất truyền của CPE gần tương ứng với khoảng cách của nó đến trạm gốc, với NLOS, tùy thuộc nhiều vào độ hở và vật cản. 2.7/ Các công nghệ vô tuyến tiên tiến Công nghệ anten có thể dùng để cải thiện truyền dẫn theo hai cách – sử dụng công nghệ phân tập và sử dụng các hệ thống anten và các công nghệ chuyển mạch tiên tiến. Các công nghệ này có thể cải thiện tính co dãn và tỉ số tín hiệu trên tạp âm nhưng không bảo đảm phát dẫn sẽ không bị ảnh hưởng của nhiễu. 2.7.1. Phân tập thu và phát Phương pháp phân tập được sử dụng là một phương pháp hiệu quả triệt nhiễu đa đường và tín hiệu phản xạ thường xảy ra trong môi trường truyền dẫn NLOS. Phân tập là một tham số lựa chọn trong Wimax. Những thuật toán phân tập do Wimax đề xuất cho cả phía thu và phía phát làm tăng khả năng của hệ thống. Lựa chọn phân tập phát Wimax sử dụng mã hóa thời gian không gian STC, làm giảm quỹ dự trữ yêu cầu và tránh nhiễu. Đối với phân tập phát, rất nhiều phương pháp kết hợp để cải thiện khả năng của hệ thống. Ví dụ, phương pháp tối đa tỷ lệ phối hợp MRC tận dụng ưu điểm của hai anten thu riêng rẽ giúp tránh fading và làm giảm nhiễu đường truyền. Phân tập được coi là một công cụ hiệu quả trong môi trường truyền dẫn NLOS. Về MISO (một đầu ra nhiều đầu vào) xem hình 2.8. Hình 2.8. MISO. Mở rộng tới MIMO (xem hình 2.9), sử dụng MIMO cũng sẽ nâng cao thông lượng và tăng các đường tín hiệu. MIMO sử dụng nhiều anten thu và/hoặc phát cho ghép kênh theo không gian. Mỗi anten có thể truyền dữ liệu khác nhau mà sau đó có thể được giải mã ở máy thu. Đối với OFDMA, bởi vì mỗi sóng mang con là các kênh băng hẹp tương tự, fading lựa chọn tần số xuất hiện như là fading phẳng tới mỗi sóng mang. Hiệu ứng này có thể sau đó được mô hình hóa như là một sự khuếch đại không đổi phức hợp và có thể đơn giản hóa sự thực hiện của một máy thu MIMO cho OFDMA. Hình 2.9. MIMO 2.7.2. Các hệ thống anten thích nghi Anten định hướng với hệ số tăng ích lớn làm tăng tính sẵn sàng của tuyến so với các loại anten Omni thông thường. Khoảng trễ cũng được giảm đáng kể do sử dụng anten định hướng tại cả BS và CPE. Các hệ thống anten thích nghi AAS (Adaptive Antenna System) là một phần lựa chọn của tiêu chuẩn IEEE 802.16. AAS có khả năng điều chỉnh búp sóng chỉ tập trung vào một hướng nhất định hoặc cũng có thể tập trung vào nhiều hướng. Điều này có nghĩa là trong khi phát tín hiệu được giới hạn theo một hướng nhất định của phía thu, giống như một điểm sáng. Còn khi thu, hệ thống AAS có thể chỉ tập trung vào một hướng có tín hiệu mong muốn. AAS cũng có khả năng giảm nhiễu đồng kênh từ các vị trí khác. AAS được coi là sự phát triển trong tương lai, có khả năng cải thiện tỷ số tái sử dụng phổ tần và khả năng của một mạng Wimax. AAS là một phần tùy chọn. Các trạm gốc có trang bị AAS có thể tạo ra các chùm mà có thể được lái, tập trung năng lượng truyền để đạt được phạm vi lớn hơn. Khi nhận, chúng có thể tập trung ở hướng cụ thể của máy thu. Điều này giúp cho loại bỏ nhiễu không mong muốn từ các vị trí khác. Xem hình 2.10. Hình 2.10. Beam Shaping 2.9/Tóm tắt chương 2 Chương này trình bày về các kỹ thuật truyền sóng được sử dụng trong Wimax như : truyền sóng LOS và NLOS như thế nào? Và công nghệ OFDM, điều chế thích nghi, công nghệ sửa lỗi, điều khiển công suất, kênh con hóa dải tần số, các kỹ thuật vô tuyến tiên tiến có lợi ích gì cho hệ thống Wimax. CHƯƠNG 3: KIẾN TRÚC MẠNG CỦA WIMAX 3.1/ Mô hình tham chiếu của mạng Hình 3.1 minh họa mô hình tham chiếu và phạm vi của chuẩn. Trong mô hình tham chiếu này, lớp PHY tương ứng với lớp 1 (lớp vật lý) và lớp MAC tương ứng với lớp 2 (lớp liên kết dữ liệu) trong mô hình OSI. Hình 3.1. Mô hình tham chiếu của mạng Wimax. Trên hình ta có thể thấy lớp MAC bao gồm 3 lớp con. Lớp con hội tụ chuyên biệt dịch vụ cung cấp bất cứ biến đổi hay ánh xạ dữ liệu mạng bên ngoài, mà nhận được qua điểm truy nhập dịch vụ CS (CS SAP), vào trong các MAC SDU được tiếp nhận bởi lớp con phần chung MAC (CPS) qua SAP MAC. Tức là phân loại các đơn vị dữ liệu dịch vụ mạng ngoài (các SDU) và kết hợp chúng với định danh luồng dịch vụ (SFID) MAC và định danh kết nối (CID) riêng. Nó cũng có thể bao gồm các chức năng như nén đầu mục tải (PHS). Nhiều đặc tính CS được cung cấp cho giao tiếp với các giao thức khác nhau. Định dạng bên trong của payload CS là duy nhất với CS, và MAC CPS không được đòi hỏi phải hiểu định dạng hay phân tích bất cứ thông tin nào từ payload CS. MAC CPS cung cấp chức năng MAC cốt lõi truy nhập hệ thống, định vị dải thông, thiết lập kết nối, và quản lý kết nối. Nó nhận dữ liệu từ các CS khác nhau, qua MAC SAP, mà được phân loại tới các kết nối MAC riêng. MAC cũng chứa một lớp con bảo mật riêng cung cấp nhận thực, trao đổi khóa bảo mật, và mật hóa. Lớp vật lý(PHY) là một ánh xạ hai chiều giữa các MAC-PDU và các khung lớp vật lý được nhận và được truyền qua mã hóa và điều chế các tín hiệu RF. 3.2/ Lớp MAC 3.2.1. Lớp con hội tụ MAC Chuẩn định nghĩa hai lớp con quy tụ chuyên biệt về dịch vụ tổng thể để ánh xạ các dịch vụ đến và từ những kết nối MAC. Lớp con quy tụ ATM được định nghĩa cho những dịch vụ ATM và lớp con quy tụ gói được định nghĩa để ánh xạ các dịch vụ gói như IPv4, IPv6, Ethernet và VLAN. Nhiệm vụ chủ yếu của lớp con là phân loại các SDU (đơn vị dữ liệu dịch vụ) theo kết nối MAC thích hợp, bảo toàn hay cho phép QoS và cho phép định vị dải thông. Ngoài những chức năng cơ bản này, các lớp con quy tụ có thể cũng thực hiện nhiều chức năng phức tạp hơn như chặn và xây dựng lại đầu mục tải tối đa để nâng cao hiệu suất kết nối không gian. 3.2.2.Lớp con phần chung MAC Lớp con phần chung MAC (MAC CPS) là trung tâm của chuẩn. Trong lớp con này, các quy tắc cho quản lý kết nối, định vị dải thông và cơ cấu cho truy nhập hệ thống được định nghĩa. Ngoài ra, còn có các chức năng như lập lịch đường lên, yêu cầu và cấp phát dải thông, và yêu cầu lặp lại tự động (ARQ) cũng được định nghĩa. 3.2.2.1. Địa chỉ và kết nối Mỗi SS có một địa chỉ MAC 48 bit, xác định duy nhất SS từ trong tập tất cả các nhà cung cấp có thể và các loại thiết bị. Nó được sử dụng cho quá trình “Initial ranging” để thiết lập các kết nối thích hợp cho một SS. Nó cũng được sử dụng như là một phần của quá trình nhận thực. MAC 802.16 theo kiểu hướng kết nối. Tất cả những dịch vụ bao gồm những dịch vụ không kết nối cố hữu, được ánh xạ tới một kết nối. Điều đó cung cấp một cơ chế cho yêu cầu dải thông, việc kết hợp QoS và các tham số về lưu lượng, vận chuyển và định tuyến dữ liệu đến lớp con quy tụ thích hợp và tất cả các hoạt động khác có liên quan đến điều khoản hợp đồng của dịch vụ. Các kết nối được tham chiếu đến các CID 16-bit và có thể yêu cầu liên tiếp dải thông được cấp phát hay dải thông theo yêu cầu. Lúc vào mạng, SS được gán ba kết nối quản lý cho mỗi hướng. Ba kết nối này phản ánh ba yêu cầu QoS khác nhau được sử dụng bởi ba mức quản lý khác nhau. + Kết nối đầu tiên là kết nối cơ sở được dùng để truyền các thông điệp ngắn, “time-critical MAC” và điều khiển liên kết vô tuyến RLC. + Kết nối quản lý sơ cấp được sử dụng để truyền các thông điệp dài hơn, chịu trễ nhiều hơn như để chứng thực và cài đặt kết nối. + Kết nối quản lý thứ cấp được sử dụng để truyền các thông điệp quản lý dựa trên cơ sở các chuẩn như DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol), TFTP (Trivial File Transfer Protocol) và SNMP (Simple Network Management Protocol). Ngoài những kết nối quản lý này, các SS được cấp phát các kết nối vận chuyển cho các dịch vụ đã ký hợp đồng. Những kết nối vận chuyển theo một hướng duy nhất đơn giản hoá các tham số QoS đường lên và đường xuống khác nhau và các tham số lưu lượng. Và MAC còn dự trữ các kết nối bổ sung cho những mục đích khác như sự truy nhập lúc khởi đầu trên cơ sở cạnh tranh, sự truyền quảng bá cho đường xuống cũng như cho báo hiệu kiểm tra tuần tự (polling). 3.2.2.2. Các định dạng MAC PDU MAC BS và MAC SS trao đổi các bản tin, và các bản tin này được xem như các PDU. Định dạng của MAC PDU xem hình 3.2. Hình 3.2. Các định dạng MAC PDU Trên hình ta có thể thấy bản tin bao gồm ba phần: header MAC chiều dài cố định là 6 byte, payload chiều dài thay đổi, và CRC. Ngoại trừ các PDU yêu cầu dải thông (không có payload), các MAC PDU có thể chứa hoặc các bản tin quản lý MAC hoặc dữ liệu lớp con hội tụ - MAC SDU. Payload là tùy chọn, CRC cũng tùy chọn và chỉ được sử dụng nếu SS yêu cầu trong các tham số QoS. Có hai loại header MAC: header MAC chung (GMH) và header MAC yêu cầu dải thông (BR). GMH được sử dụng để truyền dữ liệu hoặc các bản tin quản lý MAC. Header BR được sử dụng bởi SS để yêu cầu nhiều dải thông hơn trên UL. Header MAC và các bản tin quản lý MAC không được mật hóa. Định dạng header MAC chung. Hình 3.3. Định dạng của header MAC PDU chung. Trên hình 3.3, minh họa định dạng của một header MAC chung. Ý nghĩa các trường được giải thích trong bảng 3.1. Bảng 3.1. Các trường header MAC chung. Tên Chiều dài (bit) Mô tả CI 1 Chỉ thị CRC. Nếu CI=1 thì CRC được gắn vào payload PDU sau khi mật hóa, nếu có. Nếu CI= 0 thì không chứa CRC. CID 16 Định danh kết nối EC 1 Điều khiển mật hóa 0=Payload không được mật hóa 1=Payload được mật hóa EKS 2 Tuần tự khóa mật hóa Chỉ số của khóa mật hóa lưu lượng (TEK) và vector khởi tạo được sử dụng để mật hóa payload. Trường này chỉ có ý nghĩa khi trường EC được thiết lập là 1. HCS 8 Tuần tự kiểm tra header Một trường 8 bit được sử dụng để phát hiện các lỗi trong header. Đa thức sinh là g(D)=D8+D2-D-1. Bên phát sẽ tính toán giá trị HCS cho 5 byte đầu tiên của header, chèn kết quả vào trường HCS (byte cuối cùng của header MAC). HT 1 Loại header chung. Được thiết lập là 0. LEN 11 Chiều dài. Chiều dài tính theo byte của MAC PDU mà bao gồm header MAC và CRC nếu có. Type 6 Trường này chỉ ra các loại subheader và payload đặc biệt có mặt trong payload bản tin. Định dạng header MAC yêu cầu dải thông. PDU yêu cầu dải thông chỉ chứa header yêu cầu dải thông và sẽ không chứa payload. Trên hình 3.4, minh họa định dạng của một header MAC yêu cầu dải thông, ý nghĩa các trường được giải thích trong bảng 3.2. Hình 3.4. Định dạng header yêu cầu dải thông. Bảng 3.2. Các trường header MAC yêu cầu dải thông Tên Chiều dài (bit) Mô tả BR 19 Yêu cầu dải thông Số byte của đường lên yêu cầu dải thông bởi SS. Yêu cầu dải thông cho CID. Yêu cầu này sẽ không bao gồm các PHY overhead. CID 16 Định danh kết nối EC 1 Luôn luôn thiết lập= 0 HCS 8 Tuần tự kiểm tra header Một trường 8 bit được sử dụng để phát hiện các lỗi trong header. Đa thức sinh là g(D)=D8+D2-D-1. Bên phát sẽ tính toán giá trị HCS cho 5 byte đầu tiên của header, chèn kết quả vào trường HCS (byte cuối cùng của header MAC). HT 1 Loại header = 1 Type 3 Chỉ thị loại header yêu cầu dải thông. C. Các loại MAC – PDU Các loại MAC-PDU là: MAC PDU dữ liệu: payload là các MAC SDU, các segment, ví dụ như dữ liệu từ lớp trên (các CS PDU), được truyền trên các kết nối dữ liệu. MAC PDU quản lý: payload là các bản tin quản lý MAC hoặc các gói IP được gói gọn trong các MAC CS PDU, được truyền trên các kết nối quản lý. Các MAC PDU yêu cầu dải thông: HT =1; và không có payload, chỉ có header. Các subheader và các payload đặc biệt Có 5 loại subheader có thể có mặt. Mỗi subheader PDU (mesh, ARQ Fast-Feedback, Fragmentation, Packing, và Grant Management) có thể được chèn theo sau ngay header MAC chung. Các subheader ARQ Fast-Feedback and Grant Manag._.gt;= 12.35 If td Picture1.ScaleWidth Then Picture1.ForeColor = &H80000005 Picture1.Line (td - 20, 1)-(td - 20, Picture1.ScaleHeight) Picture1.ForeColor = &H8000000D Picture1.Line (td, k)-(td - 10, ds_v3 - xu_v3 - dr * song_u_v3(Round(x, 2))) End If k = ds_v3 - xu_v3 - dr * song_u_v3(Round(x, 2)) x = Round(x, 2) - f If td - 10 < 0 Then Exit Sub Else td = td - 10 End If Wend x = 10.5 'Ve song t While Round(x, 2) >= 10.17 If td Picture1.ScaleWidth Then Picture1.ForeColor = &H80000005 Picture1.Line (td - 20, 1)-(td - 20, Picture1.ScaleHeight) Picture1.ForeColor = &H8000000D Picture1.Line (td, k)-(td - 10, ds_v3 - xt_v3 - dr * song_t_v3(Round(x, 2))) End If k = ds_v3 - xt_v3 - dr * song_t_v3(Round(x, 2)) x = Round(x, 2) - f If td - 10 < 0 Then Exit Sub Else td = td - 10 End If Wend x = 8.29 'Ve song s While Round(x, 2) >= 8.02 If td Picture1.ScaleWidth Then Picture1.ForeColor = &H80000005 Picture1.Line (td - 20, 1)-(td - 20, Picture1.ScaleHeight) Picture1.ForeColor = &H8000000D Picture1.Line (td, k)-(td - 10, ds_v3 - xs_v3 - dr * song_s_v3(Round(x, 2))) End If k = ds_v3 - xs_v3 - dr * song_s_v3(Round(x, 2)) x = x - f If td - 10 < 0 Then Exit Sub Else td = td - 10 End If Wend x = 6.06 'Ve song r While Round(x, 2) >= 5.98 If td Picture1.ScaleWidth Then Picture1.ForeColor = &H80000005 Picture1.Line (td - 20, 1)-(td - 20, Picture1.ScaleHeight) Picture1.ForeColor = &H8000000D Picture1.Line (td, k)-(td - 10, ds_v3 - xqrs_v3 - dr * song_qrs_v3(Round(x, 2))) End If k = ds_v3 - xqrs_v3 - dr * song_qrs_v3(Round(x, 2)) x = Round(x, 2) - f If td - 10 < 0 Then Exit Sub Else td = td - 10 End If Wend x = 3.9 'Ve song q While Round(x, 2) >= 3.7 If td Picture1.ScaleWidth Then Picture1.ForeColor = &H80000005 Picture1.Line (td - 20, 1)-(td - 20, Picture1.ScaleHeight) Picture1.ForeColor = &H8000000D Picture1.Line (td, k)-(td - 10, ds_v3 - xq_v3 - dr * song_q_v3(Round(x, 2))) End If k = ds_v3 - xq_v3 - dr * song_q_v3(Round(x, 2)) x = Round(x, 2) - f If td - 10 < 0 Then Exit Sub Else td = td - 10 End If Wend x = 2.19 'Ve song p While Round(x, 2) >= 1.55 If td Picture1.ScaleWidth Then Picture1.ForeColor = &H80000005 Picture1.Line (td - 20, 1)-(td - 20, Picture1.ScaleHeight) Picture1.ForeColor = &H8000000D Picture1.Line (td, k)-(td - 10, ds_v3 - dr * song_p_v3(Round(x, 2))) End If k = ds_v3 - dr * song_p_v3(Round(x, 2)) x = Round(x, 2) - f If td - 10 < 0 Then Exit Sub Else td = td - 10 End If Wend Loop End Sub Private Sub draw_ekg_v1(ByVal sample As Integer) Dim k As Single Dim x As Single Dim td As Integer Dim i As Integer Dim check As Boolean k = ds_v1 - xp_v1 td = sample check = False Picture1.ForeColor = &H80000005 Picture1.Line (td + 10, 1)-(td + 10, Picture1.ScaleHeight) 'Ve song EKG tu trai qua phai Do While (check = False) x = 1.55 'Ve song p While Round(x, 2) < 2.1 If td 0 Then Picture1.ForeColor = &H80000005 Picture1.Line (td + 20, 1)-(td + 20, Picture1.ScaleHeight) 'Xoa truoc khi ve Picture1.ForeColor = &H8000000D Picture1.Line (td, k)-(td + 10, ds_v1 - dr * song_p_v1(Round(x, 2))) 'Ve song End If k = ds_v1 - dr * song_p_v1(Round(x, 2)) x = Round(x, 2) + f If td + 10 > Picture1.ScaleWidth Then check = True Else td = td + 10 End If If (check = True) Then Exit Do Wend If (check = True) Then Exit Do x = 3.7 'Ve song q While Round(x, 2) < 3.91 If td 0 Then Picture1.ForeColor = &H80000005 Picture1.Line (td + 20, 1)-(td + 20, Picture1.ScaleHeight) Picture1.ForeColor = &H8000000D Picture1.Line (td, k)-(td + 10, ds_v1 - xq_v1 - dr * song_q_v1(Round(x, 2))) End If k = ds_v1 - xq_v1 - dr * song_q_v1(Round(x, 2)) x = Round(x, 2) + f If td + 10 > Picture1.ScaleWidth Then check = True Else td = td + 10 End If If (check = True) Then Exit Do Wend If (check = True) Then Exit Do x = 5.96 'Ve song r While Round(x, 2) < 6.1 If td 0 Then Picture1.ForeColor = &H80000005 Picture1.Line (td + 20, 1)-(td + 20, Picture1.ScaleHeight) Picture1.ForeColor = &H8000000D Picture1.Line (td, k)-(td + 10, ds_v1 - xqrs_v1 - dr * song_qrs_v1(Round(x, 2))) End If k = ds_v1 - xqrs_v1 - dr * song_qrs_v1(Round(x, 2)) x = Round(x, 2) + f If td + 10 > Picture1.ScaleWidth Then check = True Else td = td + 10 End If If (check = True) Then Exit Do Wend If (check = True) Then Exit Do x = 8.02 'Ve song s While Round(x, 2) < 8.3 If td 0 Then Picture1.ForeColor = &H80000005 Picture1.Line (td + 20, 1)-(td + 20, Picture1.ScaleHeight) Picture1.ForeColor = &H8000000D Picture1.Line (td, k)-(td + 10, ds_v1 - xs_v1 - dr * song_s_v1(Round(x, 2))) End If k = ds_v1 - xs_v1 - dr * song_s_v1(Round(x, 2)) x = Round(x, 2) + f If td + 10 > Picture1.ScaleWidth Then check = True Else td = td + 10 End If If (check = True) Then Exit Do Wend If (check = True) Then Exit Do x = 10.17 'Ve song t While Round(x, 2) < 10.6 If td 0 Then Picture1.ForeColor = &H80000005 Picture1.Line (td + 20, 1)-(td + 20, Picture1.ScaleHeight) Picture1.ForeColor = &H8000000D Picture1.Line (td, k)-(td + 10, ds_v1 - xt_v1 - dr * song_t_v1(Round(x, 2))) End If k = ds_v1 - xt_v1 - dr * song_t_v1(Round(x, 2)) x = Round(x, 2) + f If td + 10 > Picture1.ScaleWidth Then check = True Else td = td + 10 End If If (check = True) Then Exit Do Wend If (check = True) Then Exit Do x = 12.35 'Ve song u While Round(x, 2) < 12.65 If td 0 Then Picture1.ForeColor = &H80000005 Picture1.Line (td + 20, 1)-(td + 20, Picture1.ScaleHeight) Picture1.ForeColor = &H8000000D Picture1.Line (td, k)-(td + 10, ds_v1 - xu_v1 - dr * song_u_v1(Round(x, 2))) End If k = ds_v1 - xu_v1 - dr * song_u_v1(Round(x, 2)) x = Round(x, 2) + f If td + 10 > Picture1.ScaleWidth Then check = True Else td = td + 10 End If If (check = True) Then Exit Do Wend Loop k = ds_v1 - xp_v1 td = sample 'Ve song EKG tu phai qua trai Do While (td > 0) x = 12.64 'Ve song u While Round(x, 2) >= 12.35 If td Picture1.ScaleWidth Then Picture1.ForeColor = &H80000005 Picture1.Line (td - 20, 1)-(td - 20, Picture1.ScaleHeight) Picture1.ForeColor = &H8000000D Picture1.Line (td, k)-(td - 10, ds_v1 - xu_v1 - dr * song_u_v1(Round(x, 2))) End If k = ds_v1 - xu_v1 - dr * song_u_v1(Round(x, 2)) x = Round(x, 2) - f If td - 10 < 0 Then Exit Sub Else td = td - 10 End If Wend x = 10.5 'Ve song t While Round(x, 2) >= 10.17 If td Picture1.ScaleWidth Then Picture1.ForeColor = &H80000005 Picture1.Line (td - 20, 1)-(td - 20, Picture1.ScaleHeight) Picture1.ForeColor = &H8000000D Picture1.Line (td, k)-(td - 10, ds_v1 - xt_v1 - dr * song_t_v1(Round(x, 2))) End If k = ds_v1 - xt_v1 - dr * song_t_v1(Round(x, 2)) x = Round(x, 2) - f If td - 10 < 0 Then Exit Sub Else td = td - 10 End If Wend x = 8.3 'Ve song s While Round(x, 2) >= 8.02 If td Picture1.ScaleWidth Then Picture1.ForeColor = &H80000005 Picture1.Line (td - 20, 1)-(td - 20, Picture1.ScaleHeight) Picture1.ForeColor = &H8000000D Picture1.Line (td, k)-(td - 10, ds_v1 - xs_v1 - dr * song_s_v1(Round(x, 2))) End If k = ds_v1 - xs_v1 - dr * song_s_v1(Round(x, 2)) x = x - f If td - 10 < 0 Then Exit Sub Else td = td - 10 End If Wend x = 6.1 'Ve song r While Round(x, 2) >= 5.96 If td Picture1.ScaleWidth Then Picture1.ForeColor = &H80000005 Picture1.Line (td - 20, 1)-(td - 20, Picture1.ScaleHeight) Picture1.ForeColor = &H8000000D Picture1.Line (td, k)-(td - 10, ds_v1 - xqrs_v1 - dr * song_qrs_v1(Round(x, 2))) End If k = ds_v1 - xqrs_v1 - dr * song_qrs_v1(Round(x, 2)) x = Round(x, 2) - f If td - 10 < 0 Then Exit Sub Else td = td - 10 End If Wend x = 3.9 'Ve song q While Round(x, 2) >= 3.7 If td Picture1.ScaleWidth Then Picture1.ForeColor = &H80000005 Picture1.Line (td - 20, 1)-(td - 20, Picture1.ScaleHeight) Picture1.ForeColor = &H8000000D Picture1.Line (td, k)-(td - 10, ds_v1 - xq_v1 - dr * song_q_v1(Round(x, 2))) End If k = ds_v1 - xq_v1 - dr * song_q_v1(Round(x, 2)) x = Round(x, 2) - f If td - 10 < 0 Then Exit Sub Else td = td - 10 End If Wend x = 2.19 'Ve song p While Round(x, 2) >= 1.55 If td Picture1.ScaleWidth Then Picture1.ForeColor = &H80000005 Picture1.Line (td - 20, 1)-(td - 20, Picture1.ScaleHeight) Picture1.ForeColor = &H8000000D Picture1.Line (td, k)-(td - 10, ds_v1 - dr * song_p_v1(Round(x, 2))) End If k = ds_v1 - dr * song_p_v1(Round(x, 2)) x = Round(x, 2) - f If td - 10 < 0 Then Exit Sub Else td = td - 10 End If Wend Loop End Sub Private Sub Command1_Click() Unload Me End Sub Private Sub Command2_Click() If val_speed > 0 Then val_speed = val_speed - 1 Text5.Text = val_speed * 10 + 10 & " mm/s" Timer1.Interval = val_speed * 20 + 1 End If End Sub Private Sub Command7_Click() If val_speed < 4 Then val_speed = val_speed + 1 Text5.Text = val_speed * 10 + 10 & " mm/s" Timer1.Interval = val_speed * 20 + 1 End If End Sub Private Sub Command4_Click() If f_nt < 0.07 Then f_nt = f_nt + 0.01 cal_td_nt = calculate_td_nt Text3.Text = Round(f_nt * 100 - 3) * 10 End If End Sub Private Sub Command5_Click() If f_nt > 0.05 Then f_nt = f_nt - 0.01 cal_td_nt = calculate_td_nt Text3.Text = Round(f_nt * 100 - 3) * 10 End If End Sub Private Sub Command6_Click() If Combo1.Text = " I" Then Combo1.Text = "II" ElseIf Combo1.Text = "II" Then Combo1.Text = "III" ElseIf Combo1.Text = "III" Then Combo1.Text = "V1" ElseIf Combo1.Text = "V1" Then Combo1.Text = "V2" ElseIf Combo1.Text = "V2" Then Combo1.Text = "V3" ElseIf Combo1.Text = "V3" Then Combo1.Text = "V4" ElseIf Combo1.Text = "V4" Then Combo1.Text = "V5" ElseIf Combo1.Text = "V5" Then Combo1.Text = "V6" ElseIf Combo1.Text = "V6" Then Combo1.Text = "aVF" ElseIf Combo1.Text = "aVF" Then Combo1.Text = "aVL" ElseIf Combo1.Text = "aVL" Then Combo1.Text = "aVR" Else Combo1.Text = " I" End If End Sub Private Sub Form_Load() dr = 1500 f_nt = 0.06 val_speed = 2 Combo1.AddItem " I" Combo1.AddItem "II" Combo1.AddItem "III" Combo1.AddItem "V1" Combo1.AddItem "V2" Combo1.AddItem "V3" Combo1.AddItem "V4" Combo1.AddItem "V5" Combo1.AddItem "V6" Combo1.AddItem "aVF" Combo1.AddItem "aVL" Combo1.AddItem "aVR" Combo1.Text = " I" change End Sub Private Sub change() cal_td = calculate_td cal_td_v = calculate_td_v cal_td_nt = calculate_td_nt cal_td_aVF = calculate_td_aVF cal_td_aVL = calculate_td_aVL cal_td_aVR = calculate_td_aVR cal_td_i = calculate_td_i cal_td_iii = calculate_td_iii cal_td_v5 = calculate_td_v5 cal_td_v4 = calculate_td_v4 cal_td_v3 = calculate_td_v3 cal_td_v1 = calculate_td_v1 xp = dr * song_p(0.01) xq = xp - dr * song_q(3.5) xqrs = xp - dr * song_qrs(5) xs = xp - dr * song_s(7.5) xt = xp - dr * song_t(9.5) xu = xp - dr * song_u(12) xp_v3 = dr * song_p_v3(1.2) xq_v3 = xp_v3 - dr * song_q_v3(3.5) xqrs_v3 = xp_v3 - dr * song_qrs_v3(5) xs_v3 = xp_v3 - dr * song_s_v3(7.5) xt_v3 = xp_v3 - dr * song_t_v3(9.5) xu_v3 = xp_v3 - dr * song_u_v3(12) xp_v1 = dr * song_p_v1(1.2) xq_v1 = xp_v1 - dr * song_q_v1(3.5) xqrs_v1 = xp_v1 - dr * song_qrs_v1(5.5) xs_v1 = xp_v1 - dr * song_s_v1(7.5) xt_v1 = xp_v1 - dr * song_t_v1(9.5) xu_v1 = xp_v1 - dr * song_u_v1(12) xs_aVF = xp - dr * song_s_aVF(3.3) xs_aVL = xp - dr * song_s_aVL(8.4) xs_i = xp - dr * song_s_i(7.5) xs_v5 = xp - dr * song_s_v5(7.5) xs_v6 = xp - dr * song_s_v6(7.5) xq_v4 = xp - dr * song_q_v4(3) xqrs_v4 = xp - dr * song_qrs_v4(5.5) xs_v4 = xp - dr * song_s_v4(7.5) xp_aVR = dr * song_p_aVR(0.8) xq_aVR = xp_aVR - dr * song_q_aVR(3.5) xs_aVR = xp_aVR - dr * song_s_aVR(5.5) xt_aVR = xp_aVR - dr * song_t_aVR(10) xu_aVR = xp_aVR - dr * song_u_aVR(12) xp_iii = dr * song_p_iii(1.2) xq_iii = xp_iii - dr * song_q_iii(3.5) xqrs_iii = xp_iii - dr * song_qrs_iii(5.5) xs_iii = xp_iii - dr * song_s_iii(8.5) xt_iii = xp_iii - dr * song_t_iii(10) xp_v = dr * song_p_v(1.65) xq_v = xp_v - dr * song_q(3.5) xqrs_v = xp_v - dr * song_qrs_v(5.5) xs_v = xp_v - dr * song_s_v(7.8) xt_v = xp_v - dr * song_t_v(9.8) xu_v = xp_v - dr * song_u(12.5) End Sub Private Sub Slider2_Change() dr = 500 * Slider2.Value change End Sub Private Sub Timer1_Timer() Static tdd As Integer If Combo1.Text = "II" Then draw_ekg (tdd) If tdd >= cal_td Then tdd = cal_td / 10 Else tdd = tdd + cal_td / 10 End If ElseIf Combo1.Text = "V2" Then draw_ekg_v (tdd) If tdd >= cal_td_v Then tdd = cal_td_v / 10 Else tdd = tdd + cal_td_v / 10 End If ElseIf Combo1.Text = "aVF" Then draw_ekg_aVF (tdd) If tdd >= cal_td_aVF Then tdd = cal_td_aVF / 10 Else tdd = tdd + cal_td_aVF / 10 End If ElseIf Combo1.Text = "aVL" Then draw_ekg_aVL (tdd) If tdd >= cal_td_aVL Then tdd = cal_td_aVL / 10 Else tdd = tdd + cal_td_aVL / 10 End If ElseIf Combo1.Text = "aVR" Then draw_ekg_aVR (tdd) If tdd >= cal_td_aVR Then tdd = cal_td_aVR / 10 Else tdd = tdd + cal_td_aVR / 10 End If ElseIf Combo1.Text = " I" Then draw_ekg_i (tdd) If tdd >= cal_td_i Then tdd = cal_td_i / 10 Else tdd = tdd + cal_td_i / 10 End If ElseIf Combo1.Text = "III" Then draw_ekg_iii (tdd) If tdd >= cal_td_iii Then tdd = cal_td_iii / 10 Else tdd = tdd + cal_td_iii / 10 End If ElseIf Combo1.Text = "V5" Then draw_ekg_v5 (tdd) If tdd >= cal_td_v5 Then tdd = cal_td_v5 / 10 Else tdd = tdd + cal_td_v5 / 10 End If ElseIf Combo1.Text = "V6" Then draw_ekg_v6 (tdd) If tdd >= cal_td_v5 Then tdd = cal_td_v5 / 10 Else tdd = tdd + cal_td_v5 / 10 End If ElseIf Combo1.Text = "V4" Then draw_ekg_v4 (tdd) If tdd >= cal_td_v4 Then tdd = cal_td_v4 / 10 Else tdd = tdd + cal_td_v4 / 10 End If ElseIf Combo1.Text = "V3" Then draw_ekg_v3 (tdd) If tdd >= cal_td_v3 Then tdd = cal_td_v3 / 10 Else tdd = tdd + cal_td_v3 / 10 End If ElseIf Combo1.Text = "V1" Then draw_ekg_v1 (tdd) If tdd >= cal_td_v1 Then tdd = cal_td_v1 / 10 Else tdd = tdd + cal_td_v1 / 10 End If End If End Sub Private Sub Timer2_Timer() Static tdd As Integer nhip_tho (tdd) If tdd >= cal_td_nt Then tdd = cal_td_nt / 10 Else tdd = tdd + cal_td_nt / 10 End If End Sub Private Function calculate_td() As Integer Dim m As Integer Dim x As Single x = 0.01 While Round(x, 2) < 2 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 3.5 While Round(x, 2) < 3.92 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 5.8 While Round(x, 2) < 6.22 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 8.1 While Round(x, 2) < 8.27 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 9.07 While Round(x, 2) < 11.2 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 12.9 While Round(x, 2) < 13.1 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend calculate_td = 10 * m End Function Private Function calculate_td_aVF() As Integer Dim m As Integer Dim x As Single x = 0.01 While Round(x, 2) < 2 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 3.33 While Round(x, 2) < 4.17 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 5.8 While Round(x, 2) < 6.22 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 3.77 While Round(x, 2) < 3.9 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 9.07 While Round(x, 2) < 11.2 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 12.9 While Round(x, 2) < 13.1 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend calculate_td_aVF = 10 * m End Function Private Function calculate_td_v() As Integer Dim m As Integer Dim x As Single x = 1.65 While Round(x, 2) < 2 x = Round(x, 2) + f_v m = m + 1 Wend x = 3.7 While Round(x, 2) < 3.92 x = Round(x, 2) + f_v m = m + 1 Wend x = 5.97 While Round(x, 2) < 6.04 x = Round(x, 2) + f_v m = m + 1 Wend x = 8.02 While Round(x, 2) < 8.15 x = Round(x, 2) + f_v m = m + 1 Wend x = 10 While Round(x, 2) < 10.5 x = Round(x, 2) + f_v m = m + 1 Wend x = 12.9 While Round(x, 2) < 13.1 x = Round(x, 2) + f_v m = m + 1 Wend calculate_td_v = 10 * m End Function Private Function calculate_td_aVL() As Integer Dim m As Integer Dim x As Single x = 0.01 While Round(x, 2) < 2 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 3.5 While Round(x, 2) < 3.92 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 5.8 While Round(x, 2) < 6.22 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 8.03 While Round(x, 2) < 8.4 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 9.07 While Round(x, 2) < 11.2 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 12.9 While Round(x, 2) < 13.1 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend calculate_td_aVL = 10 * m End Function Private Function calculate_td_aVR() As Integer Dim m As Integer Dim x As Single x = 1.35 While Round(x, 2) < 2.1 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 3.6 While Round(x, 2) < 4.1 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 5.8 While Round(x, 2) < 6.3 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 10.25 While Round(x, 2) < 10.5 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 12.3 While Round(x, 2) < 12.6 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend calculate_td_aVR = 10 * m End Function Private Function calculate_td_i() As Integer Dim m As Integer Dim x As Single x = 0.01 While Round(x, 2) < 2 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 3.5 While Round(x, 2) < 3.92 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 5.8 While Round(x, 2) < 6.22 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 8.03 While Round(x, 2) < 8.45 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 9.07 While Round(x, 2) < 11.2 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 12.9 While Round(x, 2) < 13.1 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend calculate_td_i = 10 * m End Function Private Function calculate_td_iii() As Integer Dim m As Integer Dim x As Single x = 1.5 While Round(x, 2) < 2.4 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 3.65 While Round(x, 2) < 3.92 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 5.97 While Round(x, 2) < 6.11 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 8.07 While Round(x, 2) < 8.5 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 10.2 While Round(x, 2) < 10.6 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend calculate_td_iii = 10 * m End Function Private Function calculate_td_v5() As Integer Dim m As Integer Dim x As Single x = 0.01 While Round(x, 2) < 2 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 3.5 While Round(x, 2) < 3.92 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 5.8 While Round(x, 2) < 6.22 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 8.03 While Round(x, 2) < 8.2 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 9.8 While Round(x, 2) < 11.2 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 12.9 While Round(x, 2) < 13.1 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend calculate_td_v5 = 10 * m End Function Private Function calculate_td_v4() As Integer Dim m As Integer Dim x As Single x = 1.5 While Round(x, 2) < 1.9 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 1.09 While Round(x, 2) < 1.81 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 3.72 While Round(x, 2) < 4.1 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 5.8 While Round(x, 2) < 6.09 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 8.06 While Round(x, 2) < 8.4 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 10.2 While Round(x, 2) < 11.2 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 12.9 While Round(x, 2) < 13.1 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend calculate_td_v4 = 10 * m End Function Private Function calculate_td_v3() As Integer Dim m As Integer Dim x As Single x = 1.55 While Round(x, 2) < 2.2 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 3.7 While Round(x, 2) < 3.91 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 5.98 While Round(x, 2) < 6.06 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 8.02 While Round(x, 2) < 8.3 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 10.17 While Round(x, 2) < 10.51 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 12.35 While Round(x, 2) < 12.65 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend calculate_td_v3 = 10 * m End Function Private Function calculate_td_v1() As Integer Dim m As Integer Dim x As Single x = 1.55 While Round(x, 2) < 2.2 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 3.7 While Round(x, 2) < 3.91 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 5.96 While Round(x, 2) < 6.1 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 8.02 While Round(x, 2) < 8.3 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 10.17 While Round(x, 2) < 10.51 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 12.35 While Round(x, 2) < 12.65 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend calculate_td_v1 = 10 * m End Function Private Function calculate_td_nt() As Integer Dim m As Integer Dim x As Single x = 0 While Round(x, 2) < 2 * pi x = Round(x, 2) + f_nt m = m + 1 Wend calculate_td_nt = 10 * m End Function Private Sub Timer3_Timer() Randomize Text1.Text = 80 + Int((4 * Rnd)) End Sub ‘ Form SpO2 Const pi = 3.14159265 Const l = 1 Const f = 0.01 'Dieu tan so cua song Const ds = 2500 'Dieu chinh vi tri cua song Const dr = 4000 'Dieu chinh bien do cua song Dim xt As Integer, xu As Integer Dim cal_td As Integer Private Sub Form_Load() ProgressBar1.Orientation = ccOrientationVertical xt = dr * song_t(1) xu = xt - dr * song_u(6) cal_td = calculate_td End Sub Private Sub Timer1_Timer() Static tdd As Integer draw_SpO2 (tdd) If tdd >= cal_td Then tdd = cal_td / 10 Else tdd = tdd + cal_td / 10 End If End Sub Private Sub Timer2_Timer() Randomize Text1.Text = 78 + Int((4 * Rnd)) Randomize Text2.Text = 97 + Int((3 * Rnd)) ProgressBar1.Value = Val(Text2.Text) - 95 End Sub Private Function song_t(ByVal x As Single) As Single Dim a As Single, b As Single, t1 As Single, t2 As Single, harm2 As Single Dim i As Integer, n As Integer a = 0.25 x = x - 0.15 - 0.045 b = (2 * l) / 0.45 n = 100 t1 = 1 / l t2 = 0 For i = 1 To n harm2 = (((Sin((pi / (2 * b)) * (b - (2 * i)))) / (b - (2 * i)) + (Sin((pi / (2 * b)) * (b + (2 * i)))) / (b + (2 * i))) * (2 / pi)) * Cos((i * pi * x) / l) t2 = t2 + harm2 Next song_t = a * (t1 + t2) End Function Private Function song_u(ByVal x As Single) As Single Dim a As Single, b As Single, u1 As Single, u2 As Single, harm4 As Single Dim i As Integer, n As Integer a = 0.08 x = x - 0.433 b = (2 * l) / 0.35 n = 100 u1 = 1 / l u2 = 0 For i = 1 To n harm4 = (((Sin((pi / (2 * b)) * (b - (2 * i)))) / (b - (2 * i)) + (Sin((pi / (2 * b)) * (b + (2 * i)))) / (b + (2 * i))) * (2 / pi)) * Cos((i * pi * x) / l) u2 = u2 + harm4 Next song_u = a * (u1 + u2) End Function Private Sub draw_SpO2(ByVal sample As Integer) Dim k As Single Dim x As Single Dim td As Integer Dim i As Integer Dim check As Boolean k = ds - xt td = sample check = False Picture1.ForeColor = &H80000005 Picture1.Line (td, 1)-(td, Picture1.ScaleHeight) Picture1.Line (td + 10, 1)-(td + 10, Picture1.ScaleHeight) ' 'Ve song tu trai qua phai Do While (check = False) x = 1.9 'Ve song t While Round(x, 2) < 2.37 If td 0 Then Picture1.ForeColor = &H80000005 Picture1.Line (td + 20, 1)-(td + 20, Picture1.ScaleHeight) 'Xoa truoc khi ve Picture1.ForeColor = &HFF80FF Picture1.Line (td, k)-(td + 10, ds - dr * song_t(Round(x, 2))) 'Ve song End If k = ds - dr * song_t(Round(x, 2)) x = Round(x, 2) + f If td + 10 > Picture1.ScaleWidth Then check = True Else td = td + 10 End If If (check = True) Then Exit Do Wend If (check = True) Then Exit Do x = 6.43 'Ve song u While Round(x, 2) < 6.75 If td 0 Then Picture1.ForeColor = &H80000005 Picture1.Line (td + 20, 1)-(td + 20, Picture1.ScaleHeight) Picture1.ForeColor = &HFF80FF Picture1.Line (td, k)-(td + 10, ds - xu - dr * song_u(Round(x, 2))) End If k = ds - xu - dr * song_u(Round(x, 2)) x = Round(x, 2) + f If td + 10 > Picture1.ScaleWidth Then check = True Else td = td + 10 End If If (check = True) Then Exit Do Wend Loop k = ds - xt td = sample 'Ve song tu phai qua trai Do While (td > 0) x = 6.74 'Ve song u While Round(x, 2) >= 6.43 If td Picture1.ScaleWidth Then Picture1.ForeColor = &H80000005 Picture1.Line (td - 20, 1)-(td - 20, Picture1.ScaleHeight) Picture1.ForeColor = &HFF80FF Picture1.Line (td, k)-(td - 10, ds - xu - dr * song_u(Round(x, 2))) End If k = ds - xu - dr * song_u(Round(x, 2)) x = Round(x, 2) - f If td - 10 < 0 Then Exit Sub Else td = td - 10 End If Wend x = 2.36 'Ve song t While Round(x, 2) >= 1.9 If td Picture1.ScaleWidth Then Picture1.ForeColor = &H80000005 Picture1.Line (td - 20, 1)-(td - 20, Picture1.ScaleHeight) Picture1.ForeColor = &HFF80FF Picture1.Line (td, k)-(td - 10, ds - dr * song_t(Round(x, 2))) End If k = ds - dr * song_t(Round(x, 2)) x = Round(x, 2) - f If td - 10 < 0 Then Exit Sub Else td = td - 10 End If Wend Loop End Sub Private Function calculate_td() As Integer Dim m As Integer Dim x As Single x = 1.9 While Round(x, 2) < 2.37 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend x = 6.43 While Round(x, 2) < 6.75 x = Round(x, 2) + f m = m + 1 Wend calculate_td = 10 * m End Function ‘ Form NIBP Dim val_cycle As Byte Dim val_Pump As Byte Private Sub Command1_Click() If Label_Status.Caption = "IDLE" Then Select Case val_cycle Case 0: Label10.Caption = "Manual" val_cycle = 1 Case 1: Label10.Caption = "1min" val_cycle = 2 Case 2: Label10.Caption = "2min" val_cycle = 3 Case 3: Label10.Caption = "3min" val_cycle = 4 Case 4: Label10.Caption = "4min" val_cycle = 5 Case 5: Label10.Caption = "5min" val_cycle = 6 Case 6: Label10.Caption = "10min" val_cycle = 7 Case 7: Label10.Caption = "15min" val_cycle = 8 Case 8: Label10.Caption = "30min" val_cycle = 0 End Select End If End Sub Private Sub Command10_Click() If Label_Status.Caption = "IDLE" Then Select Case val_Pump Case 0: Label14.Caption = "100mHg" val_Pump = 1 Case 1: Label14.Caption = "120mHg" val_Pump = 2 Case 2: Label14.Caption = "140mHg" val_Pump = 3 Case 3: Label14.Caption = "160mHg" val_Pump = 4 Case 4: Label14.Caption = "180mHg" val_Pump = 0 End Select End If End Sub Private Sub Command2_Click() Label_Status.Caption = "IDLE" Text1.Text = "---" Text2.Text = "---" Text3.Text = "---" Text4.Text = "---" End Sub Private Sub Command3_Click() Label_Status.Caption = "MEASURE" Timer1.Enabled = True Text1.Text = "---" Text2.Text = "---" Text3.Text = "---" Text4.Text = "---" End Sub Private Sub Command4_Click() Unload Me End Sub Private Sub Command9_Click() If Label_Status.Caption = "IDLE" Then If Label12.Caption = "Neonate" Then Label12.Caption = "Adult" Label14.Caption = "170mHg" Else Label12.Caption = "Neonate" Label14.Caption = "140mHg" End If End If End Sub Private Sub Form_Load() val_cycle = 1 val_Pump = 1 End Sub Private Sub Timer1_Timer() If Label_Status.Caption = "MEASURE" Then If Label12.Caption = "Neonate" Then Timer1.Enabled = True Select Case val_Pump Case 0: Label14.Caption = "0mHg" val_Pump = 1 Case 1: Label14.Caption = "20mHg" val_Pump = 2 Case 2: Label14.Caption = "40mHg" val_Pump = 3 Case 3: Label14.Caption = "60mHg" val_Pump = 4 Case 4: Label14.Caption = "80mHg" val_Pump = 5 Case 5: Label14.Caption = "100mHg" val_Pump = 6 Case 6: Label14.Caption = "120mHg" val_Pump = 7 Case 7: Label14.Caption = "140mHg" val_Pump = 8 Case 8: Label14.Caption = "120mHg" val_Pump = 9 Case 9: Label14.Caption = "100mHg" val_Pump = 10 Case 10: Label14.Caption = "80mHg" val_Pump = 11 Case 11: Label14.Caption = "60mHg" val_Pump = 12 Case 12: Label14.Caption = "40mHg" val_Pump = 13 Case 13: Label14.Caption = "20mHg" Timer1.Enabled = False Text1.Text = "110" Text2.Text = "77" Text3.Text = "88" Text4.Text = "80" val_Pump = 1 End Select Else Label12.Caption = "Adult" Select Case val_Pump Case 0: Label14.Caption = "0mHg" val_Pump = 1 Case 1: Label14.Caption = "20mHg" val_Pump = 2 Case 2: Label14.Caption = "40mHg" val_Pump = 3 Case 3: Label14.Caption = "60mHg" val_Pump = 4 Case 4: Label14.Caption = "80mHg" val_Pump = 5 Case 5: Label14.Caption = "100mHg" val_Pump = 6 Case 6: Label14.Caption = "120mHg" val_Pump = 7 Case 7: Label14.Caption = "140mHg" val_Pump = 8 Case 8: Label14.Caption = "160mHg" val_Pump = 9 Case 9: Label14.Caption = "170mHg" val_Pump = 10 Case 10: Label14.Caption = "160mHg" val_Pump = 11 Case 11: Label14.Caption = "140mHg" val_Pump = 12 Case 12: Label14.Caption = "120mHg" val_Pump = 13 Case 13: Label14.Caption = "100mHg" val_Pump = 14 Case 14: Label14.Caption = "80mHg" val_Pump = 15 Case 15: Label14.Caption = "60mHg" val_Pump = 16 Case 16: Label14.Caption = "40mHg" val_Pump = 17 Case 17: Label14.Caption = "30mHg" Timer1.Enabled = False Text1.Text = "117" Text2.Text = "79" Text3.Text = "92" Text4.Text = "80" val_Pump = 1 End Select End If End If End Sub ._.