Công nghệ Wimax và thực tế triển khai của Alcatel - Lucent tại Quảng Ninh

- NGUYỄN HỒNG NHUNG N CÔNG NGHỆ WIMAX VÀ THỰC TẾ TRIỂN KHAI CỦA ALCATEL – LUCENT TẠI QUẢNG NINH LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS.NGUYỄN VIẾT NGUYÊN HÀ NỘI - 2010 iMỤC LỤC MỤC LỤC i DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ.
- iii DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU v DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT vi LỜI NÓI ĐẦU Chương 1.TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ WiMAX Định nghĩa về Wimax Ưu điểm của công nghệ WiMAX Băng tần của WiMAX Sự đi lên từ Wifi đến Wimax So sánh công nghệ Wifi - Wimax Hai mô hình ứng dụng WiMAX Mô hình ứng dụng cố định (Fixed WiMAX Mô hình ứng dụng WiMAX di động Các chuẩn của Wimax Chuẩn IEEE Chuẩn IEEE 802.16a Chuẩn IEEE 802.16c Chuẩn IEEE 802.16d Chuẩn IEEE 802.16e Chương 2.LỚP MAC VÀ PHY TRONG CHUẨN IEEE 802.16e Lớp PHY Phương thức song công FDD và TDD Kỹ thuật điều chế OFDM và OFDMA Kỹ thuật điều chế OFDM Kỹ thuật điều chế OFDMA Scalable OFDMA ( S-OFDMA Các mô hình sắp xếp sóng mang con Cấu trúc khung PMP Lớp MAC Hỗ trợ chất lượng dịch vụ QoS Dịch vụ lập lịch MAC Quản trị di động Chuyển giao Công suất tiêu thụ Bảo mật Chương 3.CÁC ĐẶC ĐIỂM NÂNG CAO CỦA CÔNG NGHỆ MOBILE WIMAX Các đặc tính lớp PHY cao cấp trong Mobile WiMAX Điều chế thích nghi và mã hóa AMC Phản hồi kênh nhanh CIQCH ii3.1.3 Yêu cầu lặp lại tự động kiểu kết hợp HARQ Phân đoạn và tái sử dụng tần số Các công nghệ Ănten thông minh Tạo chùm tia- (Beam-Forming Công nghệ đa cổng vào ra (MIMO Mã hóa không gian – thời gian ( Space – Time Coding Ghép kênh không gian ( Spactial Multiplexing Dịch vụ Multicast và Broadcast – MBS Chương 4.MÔ HÌNH VÀ KẾT QUẢ TRIỂN KHAI MẠNG MOBILE WIMAX CỦA CÔNG TY .
- Thông tin về thành phố du lịch Hạ Long Mục tiêu dự án Kiến trúc tổng quan hệ thống Mobile WiMAX 820.16e Phần mạng truy nhập vô tuyến Thành phần của mạng lõi Cấu hình mạng Mobile WiMAX lắp đặt tại Hạ Long Mô hình mạng và vị trí đặt trạm.
- Kết quả triển khai Vùng phủ sóng Vùng phủ sóng ngoài trời Thông lượng DL UDP và UL FTP trong khi di động Tỉ lệ trao đổi dữ liệu thành công Dịch vụ ứng dụng VoIP Vùng phủ sóng trong nhà Thông lượng Thông lượng DL và UL của người dùng Thông lượng DL, UL của cell Quyền người dùng Khả năng di động Chuyển giao giữa các sector trong cùng một trạm Chuyển giao giữa các sector của hai trạm khác nhau KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO iiiDANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Mô hình mạng WiMAX Hình 1.2 Đặc điểm công nghệ WiMAX Hình 1.3 Mô hình mạng WiMAX cố định Hình 1.4 Lịch sử phát triển của các chuẩn Hình 2.1 Mô hình lớp PHY và MAC Hình 2.2 Hai chế độ song công TDD và FDD Hình 2.3 Kỹ thuật ghép kênh theo tần số trực giao Hình 2.4 Cấu trúc của một ký hiệu OFDM Hình 2.5 Công nghệ OFDM và OFDMA Hình 2.6 Cấu trúc sóng mang con OFDMA Hình 2.7 Kênh con hóa trong OFDMA Hình 2.8 Sự tạo kênh trong mô hình FUSH Hình 2.9 Cluster trong mô hình DL PUSH Hình 2.10 Tile trong mô hình UL PUSH Hình 2.11 Bin trong mô hình AMC Hình 2.12 Cấu trúc khung OFDMA trong chế độ TDD Hình 2.13 Minh họa khung OFDMA với cấu trúc đa vùng Hình 2.14 Hỗ trợ QoS WiMAX di động Hình 2.15 Chuyển giao cứng HHO Hình 2.16 Chuyển trạm gốc nhanh ( FBSS Hình 2.17 Chuyển giao phân tập MDHO Hình 3.1 Điều chế thích nghi và mã hóa dựa trên khoảng cách với BS Hình 3.2 Cơ chế yêu cầu lặp lại khi lỗi xảy ra Hình 3.3 Mô hình tái sử dụng tần số Hình 3.4 Phân đoạn tần số trong một cell Hình 3.5 Phân đoạn tái sử dụng tần số trọng một site gồm 3 cell Hình 3.6 Công nghệ tạo chùm tia Beam forming Hình 3.7 Mã hoá không gian thời gian Hình 3.8 Hệ thống anten MIMO Hình 3.9 Hệ thống MIMO 4x Hình 3.10 Chuyển mạch thích ứng cho Anten thông minh Hình 4.1 Kiến trúc mạng Mobile WiMAX Hình 4.2 Máy tính kết nối Wimax Hình 4.3 Card PCMCIA Hình 4.4 CPE - Zyxel MAX 206M Hình 4.5 WBS sử dụng tại Hạ Long Hình 4.6 OMC-R trong mạng Mobile WiMAX Hình 4.7 Mô hình mạng Mobile Wimax tại Hạ Long ivHình 4.8 Vị trí đặt trạm Hình 4.9 Sơ đồ kết nối hệ thống Hình 4.10: Kết quả đo CINR của site Bài Thơ Hình 4.11: Kết quả đo RSSI của site Bài Thơ Hình 4.12: Kết quả đo CINR của site Hà Khánh Hình 4.13: Kết quả đo RSSI của site Hà Khánh Hình 4.14: Kết quả đo CINR của site Đài truyền hình Hình 4.15: Kết quả đo RSSI của trạm Đài truyền hình Hình 4.16: Kết quả đo CINR của trạm Cẩm Phả Hình 4.17: Kết quả đo RSSI của trạm Cẩm Phả Hình 4.18: Kết quả đo CINR của trạm Tuần Châu Hình 4.19: Kết quả đo RSSI của trạm Tuần Châu Hình 4.20: Kết quả đo CINR vịnh Hạ Long Hình 4.21: Kết quả đo RSSI vịnh Hạ Long Hình 4.22 UDP đường xuống khi di chuyển Hình 4.23 FDP đường lên khi di chuyển Hình 4.24 RSSI và CINR của MSS đường lên Hình 4.25 Đồ thị thông lượng đường xuống và CINR Hình 4.26 Các vị trí kiểm tra vùng phủ sóng trong nhà Hình 4.27 Chuyển giao giữa 2 sector của trạm đài truyền hình Hình 4.28 CINR của MSS khi trong quá trình chuyển giao trong cùng một trạm .....109 Hình 4.29 Chuyển giao giữa 2 sector của trạm Đài truyền hình và Bài Thơ Hình 4.30 CINR của MSS trong quá trình chuyển giao giữa hai trạm vDANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 So sánh các chuẩn Bảng 2.1 Ưu điểm của OFDMA so với OFDM Bảng 2.2 Các tham số tỉ lệ OFDMA Bảng 3.1 Tốc độ dữ liệu PHY trong WiMAX di động với các kênh con PUSH Bảng 4.1: Cấu hình các WBS Bảng 4.2 Tỉ lệ trao đối dữ liệu thành công Bảng 4.3 Kết quả cho dịch vụ VoIP Bảng 4.4: Kết quả kiểm tra vùng phủ sóng trong nhà - bưu điện Quảng Ninh Bảng 4.5: Kết quả kiểm tra vùng phủ sóng trong nhà - bưu điện khách sạn Bin Bop...99 Bảng 4.6: Kết quả kiểm tra vùng phủ sóng trong nhà – Tòa nhà chính phủ Bảng 4.7 Kết quả thông lượng DL Bảng 4.8 Kết quả thông lượng UL Bảng 4.9 Kết quả cho thông lượng DL của cell Bảng 4.10 Kết quả cho thông lượng UL của cell Bảng 4.11: Kết quả về quyền người dùng Bảng 4.12 Kết quả chuyển giao tần số trong giữa các sestor trong cùng một trạm.....110 Bảng 4.13 Kết quả chuyển giao giữa các trạm viDANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT AAS Adaptive Antenna System Hệ thống anten thích ứng ACK Acknowledgement Xác nhận ADSL Asymmetric Digital Subcriber Line Đường dây thuê bao số không đối xứng AMC Adaptive Modulation and Coding Mã hoá và điều chế thích nghi AMS Adaptive MIMO Switching Chuyển mạch thích ứng MIMO ARQ Automatic Repeat Request Yêu cầu lặp lại tự động ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyễn dẫn không đồng bộ AP Access Point Điểm truy nhập BER Bit Error Rate Tỷ số lỗi bít BS Base Station Trạm gốc BTS Base Transmit Station Trạm phát sóng gốc CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã CID Connection Identifier Nhận dạng kết nối CINR CN Carrier Interference Noise Ratio Core Network Tỉ số sóng mang trên nhiễu Mạng lõi CP Cyclic Prefix Tiền tố vòng CPE Customer Premise Equipment Thiết bị người dùng CQI Channel Quality Indicator Chỉ thị chất lượng kênh CTC Convolutional Turbo Code Mã Turbo xoắn DL Down link Đường xuống DSL Digital Subcriber Line Đường dây thuê bao số EAP Extensible Authentication Protocol Giao thức xác thực mở rộng EVDO Evolution Data Only/Optimized Nâng cấp của mạng CDMA 2000 viiFBSS Fast Base station Switching Chuyển giao trạm gốc nhanh FBWA Fixed Broadband Wireless Access Truy nhập băng rộng không dây cố định FEC Forward Error Correction Sửa lỗi tiên tiến FDD Frequency Division Duplexing Song công phân chia theo tần số FDMA Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo tần số FFT Fast Fourier Tranform Biến đổi Fourier Nhanh FCH Frame Control Header Mào đầu điều khiển khung FUSC FTP Full Used Sub-carrier File Transfer Protocol Kênh con sử dụng hoàn toàn Giao thức truyền File HARQ Hybrid Automatic Repeat Request Yêu cầu lặp lại tự động kiểu kết hợp Hiper LAN High Performance LAN LAN chất lượng cao IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers Hiệp hội các kỹ sư điện và điện tử IP Internet Protocol Giao thức Internet ITU International Telecommunication Union Tổ chức viễn thông thế giới ISI Inter-Symbol Interference Nhiễu xuyên kí hiệu LAN Local Area Network Mạng cục bộ LDPC Low Density Parity Check Kiểm tra chẵn lẻ mật độ thấp LLC Logical Link Control (layer) Lớp điều khiển kiên kết vật lý LOS Line-Of-Sight Phương thức truyền vô tuyến cần phải thoả mãn tầm nhìn thẳng MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập trung gian MAI Multiple Access Interference Nhiếu đa truy nhập MAN Metropolitan Area Network Mạng khu vực đô thị MAP Media Access Protocol Giao thức truy nhập phương tiện viiiMBS Multicast and Broadcast Service Dịch vụ đa hướng và quảng bá MHDO Macro Diversity Hand Over Chuyển giao phân tập vĩ mô MIMO Multiple-Input, Multiple-Output Nhiều đầu vào, nhiều đầu ra MPDU MAC Protocol Data Unit Khối dữ liệu giao thức MAC MSDU MAC Service Data Unit Khối dữ liệu dịch vụ MAC MS Mobile Station Trạm di động NACK Not Acknowledge NLOS Non-Line-Of-Sight Không tầm nhìn thẳng OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing Ghép phân chia tần số trực giao OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao OSI Open Systems Interconnection Quan hệ giữa các hệ thống mở PDA Personal Digital Assistance Thiết bị hỗ trợ số cá nhân PER Packet Error Rate Tỉ lệ gói lỗi PHY Physical Lớp vật lý PMP Point-to-multipoint Điểm - Đa điểm PSTN Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng PTP Point-to-point Điểm-điểm PUSC Partially Used Sub-Carrier Kênh con sử dụng 1 phần QAM Quadrature Amplitude Modulation Phương pháp điều chế biên độ cầu phương QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ QPSK Quadrature Phase Shift Keying Khoá dịch chuyển pha cầu phương SAP Service Access Point Điểm truy nhập dịch vụ SIMO Single Input Multile Output Một đầu vào nhiều đầu ra SM Spatial Multiplexing Ghép kênh không gian ixSNR Signal to Noise Ratio Tỷ số tín hiệu / tập âm SS Subcriber Station Trạm thuê bao SOFDMA Scalable Orthogonal Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao thay đổi tỉ lệ STC Space Time Coding Mã hóa không gian thời gian TDD Time Division Duplexing Song công phân chia theo thời gian TDM Time Division Multiplexing Sự truyền dồn kênh phân chia theo thời gian TDMA UDP Time Division Multiple Access User Datagram Protocol Đa truy nhập phân chia theo thời gian Giao thức dữ liệu người dùng UE User Equipment Thiết bị người dùng UL Uplink Đường lên UMTS Universal Mobile Telephone System Mạng thông tin di động toàn cầu Vo IP WBA Voice Over Internet Protocol Wireless Broadband Access Thoại qua giao thức Internet Công nghệ truy cập không dây băng thông rộng WCDMA Wideband Code Division Multiple Access Đa truy nhập băng rộng phân chia theo mã WIMAX Worldwide Interoperability for Microwave Access Mạng truy nhập vi ba tương tác toàn cầu WLAN Wireless Local Area Network Mạng vo tuyến cục bộ WMAN Wireless Metropolitan AreaNetwork Mạng vô tuyến khu vực đô thị 1LỜI NÓI ĐẦU Trong thời đại ngày nay, phát triển công nghệ thông tin gắn liền với phát triển kinh tế, sự giàu sang thịnh vượng của quốc gia.
- Chính vì thế việc xây dựng một hệ thống hạ tầng công nghệ thông tin vững mạnh, hiện đại sẽ là một động lực góp phần to lớn thúc đẩy sự phát triển đi lên của đất nước.
- Công nghệ WiMAX dùng sóng vô tuyến trong xây dựng giải pháp mạng hiện đại.
- Đồng thời, một trạm phát sóng có thể cho phép hỗ trợ nhiều kết nối cũng như thiết bị truy xuất.
- Từ khi Wimax ra đời với chuẩn IEEE 802.16 đầu tiên được hoàn thành năm 2001 và công bố vào năm 2002, nó đã thực sự đem đến một cuộc cách mạng mới cho mạng truy cập không dây.
- Nếu như Wireless LAN được phát triển để cung cấp dịch vụ truy nhập Internet cho mạng LAN không dây và nâng cao tính linh hoạt của truy nhập Internet cho những vùng tập trung đông dân cư trong những phạm vi hẹp, thì với WiMAX, ngoài khả năng cung cấp dịch vụ ở vùng đô thị, nó còn giải quyết được những vấn đề khó khăn trong việc cung cấp dịch vụ Internet cho những vùng thưa dân, ở những khoảng cách xa mà công nghệ xDSL sử dụng dây đồng không thể đạt tới.
- Với sự định hướng và chỉ bảo tận tình của thầy TS.Nguyễn Viết Nguyên, cùng với sự nỗ lực tìm tòi, nghiên cứu của bản thân, tôi đã chọn và hoàn thành luận văn tốt 2nghiệp: “Công nghệ Wimax và thực tế triển khai của Alcatel- Lucent tại Quảng Ninh “ Cấu trúc luận văn tốt nghiệp gồm 4 chương.
- Chương 1: Tổng quan công nghệ WIMAX  Chương 2: Lớp PHY và MAC trong chuẩn IEEE 802.16e  Chương 3: Những đặc điểm nâng cao của công nghệ Mobile WiMAX  Chương 4: Mô hình và kết quả triển khai Mobile WiMAX của công ty Alcatel- Lucent tại Hạ Long – Quảng Ninh.
- TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ WiMAX 1.1 Định nghĩa về Wimax WiMAX là viết tắt của Worldwide Interoperability for Microwave Access hay còn được gọi theo tên kỹ thuật là 802.16, chuẩn này sinh ra từ chuẩn 802.xx của IEEE.
- 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.
- IEEE 802.16 chuẩn cung cấp giải pháp kết nối không dây băng rộng cho người dùng cố định và di động có tính kinh tế hơn mạng dùng cơ sở hạ tầng hữu tuyến.
- Nhóm làm việc IEEE 802.16 đang phát triển chuẩn dành cho mạng WMAN với khả năng ứng dụng trên phạm vi toàn cầu từ tháng 7 năm 1999.
- Chuẩn IEEE 802.16 liên quan đến giao tiếp không gian giữa các thuê bao và các trạm phát sóng.
- Chuẩn IEEE 802.16 được công bố vào ngày 8 tháng 4 năm 2002.
- Các chuẩn dành cho mạng WMAN có thể kết nối các điểm nóng 802.11 tới Internet và đưa ra giải pháp truy nhập băng rộng ở những chặng cuối thay thế cho DSL và cáp.
- Chuẩn WMAN hỗ trợ các dịch vụ truy nhập không dây băng rộng tới các tòa nhà, chủ yếu thông qua các anten ngoài trời tới các trạm phát sóng cơ sở.
- Phạm vi phủ sóng có thể lên tới 50 km và cho phép người sử dụng đạt được kết nối băng rộng mà không cần tầm nhìn thẳng tới các trạm phát sóng.
- Nhóm làm việc IEEE 802.16 phát triển các chuẩn truy nhập băng rộng không dây cho hệ thống ở băng tần 10- 66 GHz và dưới 11 GHz.
- 4 Hình 1.1 Mô hình mạng WiMAX 1.2 Ưu điểm của công nghệ WiMAX Kiến trúc mềm dẻo: WiMAX có kiến trúc Point to Point dành cho Backhaul, Point to Multipoint cho BS đến SS.
- Các trạm BS trong mô hình Point to Point có thể dùng một anten với độ định hướng cao để đạt được khoảng cách lớn hơn 5 Hình 1.2 Đặc điểm công nghệ WiMAX Tính bảo mật cao: WiMAX hỗ trợ chuẩn mã hoá AES (Advanced Encryption Standard) và 3DES (Triple Data Encryption Standard).
- Tính bảo mật của WiMAX còn cho phép các nhà vận hành mạng chống lại sự đánh cắp các dịch vụ.
- Cung cấp QoS: WiMAX cung cấp QoS trên từng kết nối đáp ứng tất cả các dịch vụ nhạy cảm với trễ như thoại, truyền hình…và các dịch vụ đa phương tiện.
- Chỉ với một anten và thiết bị cài đặt được cung cấp nguồn là WiMAX sẵn sàng phục vụ các dịch vụ.
- 6Cung cấp dịch vụ nhiều mức (Multi Level Service): Mạng Wimax đáp ứng các mức độ QoS khác nhau dựa trên thoả thuận về mức dịch vụ SLA (giữa nhà cung cấp dịch vụ và người sử dụng cuối).
- Ngoài ra WiMAX còn cho phép một nhà cung cấp dịch vụ có thể đưa ra các SLA khác nhau tới các thuê bao khác nhau hoặc thậm chí tới những người sử dụng khác nhau trên cùng một SS.
- Hoạt động tương thích với các thiết bị khác nhau (Interoperability) Công nghệ Wimax được phát triển sau nên cần phải đảm bảo khả năng tương thích với các thiết bị trước đó để có thể được thị trường chấp nhận.
- Khả năng di động (Portability): Giống như hệ thống cellular một WiMAX SS được bật lên tự nó sẽ xác định mình và quyết định các đặc tính đường truyền tới BS.
- Khả năng di dộng hoàn toàn (Mobility): Chuẩn IEEE 802.16 sửa đổi được thêm đặc tính quan trọng là hỗ trợ di động.
- Để đáp ứng khả năng di động lớp vật lý dùng OFDM và OFDMA được nâng cấp đáng kể.
- Sự cải thiện này bao gồm Scaleable OFDM, MIMO (multi input- multi output) và hỗ trợ dạng Idle/sleep và handoff cho phép sự di động ở tốc độ lên tới 160 km/h.
- Hoạt động trong đường truyền NLOS: WiMAX dựa trên công nghệ OFDM có khả năng xử lý trong môi trường NLOS (Non Light of Sight) mà các sản phẩm khác không thể.
- 1.3 Băng tần của WiMAX 802.16 cho phép nhiều lớp vật lý do đó nó có thể hoạt động trong băng tần rộng từ 2GHz đến 66 GHz

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt