Các đặc điểm về Wimax

WiMAX đã được tiêu chuẩn hoá ở IEEE 802.16. Hệ thống này là hệ thống đa truy cập không dây sử dụng công nghệ OFDMA có các đặc điểm sau :

• Khoảng cách giữa trạm thu và phát có thể tới 50km
• Tốc độ truyền có thể thay đổi, tối đa 70Mbit/s.
• Hoạt động trong cả hai môi trường truyền dẫn: đường truyền tầm nhìn thẳng LOS (Line of Sight) và đường truyền bị che khuất NLOS (Non line of sight).
• Dải tần làm việc 2-11GHz và từ 10-66GHz hiện đã và đang được tiêu chuẩn hoá.
• Trong WiMAX hướng truyền tin được chia thành hai đường lên và xuống. Đường lên có tần số thấp hơn đường xuống và đều sử dụng công nghệ OFDM
• 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 hoá, với mã hoá sửa lỗi Reed Solomon, mã xoắn tỷ lệ mã từ 1/2 đến 7/8.
• Độ rộng băng tần của WiMAX từ 5MHz đến trên 20MHz được chia thành nhiều băng con . Với công nghệ OFDMA, cho phép nhiều thuê bao có thể truy cập đồng thời một hay nhiều kênh một cách linh hoạt để đảm bảo tối ưu hiệu quả sử dụng băng tần.
• 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).

Hệ thống WiMAX được phân chia thành 4 lớp con : Các lớp này tương đương với hai lớp dưới của mô hình OSI và được tiêu chuẩn hoá để có thể giao tiếp với nhiều ứng dụng lớp trên

Các chuẩn Wimax 802.16 của IEEE và HiperMAN của ETSI

WiMAX dựa trên tiêu chuẩn 802.16 của IEEE và HiperMAN của ETSI.

IEEE 802.16-2001: Chuẩn này được xây dựng từ tháng 9/2000 và được IEEE thông qua vào tháng 12/2001. 802.16-2001 xác định giao diện vô tuyến gồm lớp MAC và PHY của hệ thống truy nhập vô tuyến cố định điểm – đa điểm với những mục đích:

Cho phép triển khai nhanh chóng và rộng rãi các hệ thống truy nhập vô tuyến băng rộng với chi phí hiệu quả.

Đảm bảo khả năng tương thích giữa các thiết bị truy nhập vô tuyến băng rộng của các hãng khác nhau.

Tăng tốc quá trình thương mại hóa ,phổ cập truy nhập vô tuyến băng rộng ,đưa ra các giải pháp thay thế cho truy nhập băng rộng hữu tuyến.

các chuẩn của IEEE 802.16

Đặc điểm của 802.16-2001:

Dải tần từ 10 – 66GHz kênh vật lý thường là 25/28 MHz

Đường truyền LOS.

Phương pháp điều chế là QPSK,16/64QAM

Tầm hoạt động từ 2-7 km

Ta nhận thấy nhược điểm của truyền LOS vì hầu hết trên thực tế là kiểu NLOS hoặc đường truyền thẳng nhưng có vật cản (OLOS),trước những hạn chế đó thì bản 802.16.2 được đưa ra.

IEEE 802.16.2-2001 Đề cập vào tháng 10/2007 tập trung vào giải quyết vấn đề can nhiễu.trong dải hoạt động cố định 10 – 66GHz nhưng đặc biệt quan tâm tới dải từ 23.5-43.5GHz.

IEEE802.16 Con 1-2003:[5] chuẩn này công bố sự phù hợp về thực thi giao diện không gian MAN-SC vô tuyến trong dải 10-66GHz. Tiêu chuẩn này công bố sự phù hợp về thực thi giao thức các chỉ tiêu kỹ thuật phù hợp của các trạm gốc và các trạm thuê bao dựa trên giao diện không gian MAN-SC (10-66GHz) được xác định trong tiêu chuẩn 802.16.

IEEE 802.16 Con 2-2003: [5] Tiêu chuẩn này giới thiệu cấu trúc thiết bị đo và mục đích đo ,kiểm tra sự phù hợp các chỉ tiêu kỹ thuật của các trạm gốc và các trạm thuê bao dựa trên giao diện không gian được xác định trong chuẩn 802.16.

IEEE 802.16a . được thông qua tháng 1/2003.phiên bản này bổ sung cho thiếu sót của 802.16-2001 với việc bổ xung thêm dải tần số 2- 11 GHz. Giúp cho việc truyền sóng trong môi trường có vật cản và bị che khuất đễ dàng hơn.,bổ sung các kỹ thuật cho lớp vật lý giúp tối ưu kênh truyền theo bằng tần của ứng dụng

IEEE 802.16b: Chuẩn này hoạt động trên băng tầng từ 5 – 6 Ghz với mục đích cung ứng dịnh vụ với chất lượng cao (QoS). Cụ thể chuẩn ưu tiên truyền thông tin của những ứng dụng video, thoại, real-time thông qua những lớp dịch vụ khác nhau. Chuẩn này sau đó đã được kết hợp vào chuẩn 802.16a

IEEE 802.16c. được chấp nhận vào tháng 12/2002 đây là bản sửa đổi của chuẩn 802.16-2001 Chuẩn này định nghĩa thêm các profile mới cho dải băng tầng từ 10-66GHz với mục đích cải tiển thao tác gữa các phần(interoperability).

IEEE 802.16-2004 hay IEEE 802.16d được IEEE thông qua tháng 6/2004. Chuẩn này sử dụng băng tầng có bản quyền từ 2 – 11 Ghz. Đây là băng tầng thu hút được nhiều quan tâm nhất vì tín hiệu truyền có thể vượt được các chướng ngại trên đường truyền. 802.16a còn thích ứng cho việc triển khai mạng Mesh mà trong đó một thiết bị cuối (terminal) có thể liên lạc với BS thông qua một thiết bị cuối khác. Với đặc tính này, vùng phủ sóng của 802.16a BS sẽ được mở rộng.

IEEE 802.16-2004 Tập trung vào các ứng dụng cố định và lưu trú trong dải tần số 2 -11 GHz. Hai kỹ thuật điều chế đa sóng mang được hỗ trợ trong 802.16-2004:

OFDM với 256 sóng mang và

OFDMA với 2048 sóng mang.

Các hồ sơ chứng nhận đầu tiên của .Diễn đàn WiMAX đều dựa trên OFDM, như được định nghĩa trong phiên bản này của tiêu chuẩn . Các thiết bị WiMAX hiện tại có trên thị trường là dựa trên chuẩn này.

IEEE 802.16e được thông qua tháng 12/2005. Diễn đàn WiMAX sẽ bắt đầu quá trình chứng nhận thiết bị ban đầu trong các băng tần 3.3 đến 3.8 GHz và 5.7 đến 5.8 GHz.Với khả năng đáp ứng cả các ứng dụng cố định cũng như các dịch vụ di động, nên còn được gọi là WiMAX di động. Chuẩn này đã và đang được thử nghiệm ở nhiều nước. Hiện tại, WiMAX di động "Wave 2" dùng 2 ăng-ten phát và 2 ăng-ten thu đã cho tốc độ tối đa tầm 75Mbps.

IEEE 802.16e: Hỗ trợ cho việc khai thác sự kết hợp giữa dịch vụ cố định và di động tại các tần số dưới 6 GHz.

Tiêu chuẩn này mở ra sự hỗ trợ SOFDMA (một biến thể của OFDMA), nó tính đến số lượng các sóng mang có thể biến đổi, ngoài các phương thức OFDM và OFDMA đã được định nghĩa trước đây. Việc gán sóng mang trong các phương thức OFDMA được thiết kế để giảm thiểu tác động của can nhiễu tới thiết bị người dùng với các anten toàn hướng.

Tăng cường hỗ trợ cho MIMO (Multiple Input Multiple Output) và các hệ thống anten thích nghi (AAS), cũng như chuyển vị (handoff) cứng và mềm. Nó cũng đã cải thiện được các khả năng tiết kiệm nguồn cho các thiết bị di động và các tính năng an toàn mạnh hơn. Cả hai sản phẩm dựa trên OFDM và trên OFDMA đều có thể tận dụng các dung lượng mới mở rộng.

Trong phần sau, chúng ta coi các định dạng của 802.16e WiMAX chủ yếu như là việc chấp nhận SOFDMA, còn các định dạng 802.16-2004 như là việc sử dụng OFDM với 256 sóng mang. Phiên bản mới của tiêu chuẩn 802.16 có tính tương thích ngược, cho nên các yêu cầu kỹ thuật mới của phương thức OFDM là tương thích với các phiên bản trước. Tuy nhiên, các hương thức OFDM và SOFDMA sẽ không tương thích nếu chúng dựa trên hai kỹ thuật điều chế khác nhau. Kết quả là, loại CPE của OFDM chế độ đơn mode (single mode) sẽ không làm việc được trong một mạng SOFDMA và ngược lại, một CPE của SOFDMA sẽ không làm việc trong một mạng OFDM.Đây cugnx là một hạn chế của

IEEE 802.16j: Bây giờ IEEE đang bắt tay vào chuẩn hóa 802.16j để phục vụ cho việc Relay (WiMAX Mesh network).

Mô hình mạng Mesh trong WiMAX

Lợi ích của việc dùng những relay BS đã được liệt kê trong hình vẽ. Có thể kể đến các lợi ích sau:

• Thay vì liên lạc trực tiếp với BS, người dùng có thể liên lạc thông qua nhiều Relay BS với đường truyền tốt hơn và tốc độ cao hơn, hiệu quả truyền cao hơn, v.v..
• Relay BS có thể dùng để tăng vùng phủ sóng của mạng WiMAX (relay BS rẻ hơn lắp đặt BS WiMAX)
• Người dùng sẽ không cần tiêu tốn một năng lượng lớn để liên lạc với BS (tiết kiệm năng lượng tiêu thụ ở thiết bị di động).

802.16m: Đang được nghiên cứu và chuẩn hóa. Chuẩn này hướng tới tăng tốc độ truyền của WiMAX lên 1Gbps bằng cách dùng MIMO trên nền công nghệ đa truy nhập OFDMA với số lượng ăngten phát và thu nhiều hơn WiMAX di động « Wave 2 ». 802.16m trang bị 4 ăng-ten phát và 4 ăng-ten thu sẽ có thể đẩy tốc độ truyền lên lớn hơn 350Mbps,và vẫn tương thích với WiMAX cố định và di động đã và đang được triển khai Theo dự kiến, WiMAX Release 2 với sự hoàn thiện của 802.16m sẽ hoàn thành vào cuối năm 2009 và có thể bắt đầu triển khai dịch vụ từ 2010

Ngoài ra còn có nhiều chuẩn bổ sung khác đang được triển khai hoặc đang trong giai đoạn chuẩn hóa như 802.16g, 802.16f, 802.16h...

Điểm khác nhau giữa các phiên bản 802.16 như 802.16a,802.16-2004 và 802.16e

• Chuẩn 802.16a của IEEE tập trung vào truy cập băng rộng cố định.
• Chuẩn mở rộng 802.16-2004 của IEEE cải tiến hơn nhờ hỗ trợ cho CPE trong nhà.
• Chuẩn802.16e là một mở rộng của chuẩn 802.16-2004. Mục đích của chuẩn 802.16e là để bổ sung khả năng di động dữ liệu cho chuẩn hiện thời, mà ban đầu thiết kế chủ yếu dành cho cố định.

WiMAX 802.16-2004. Chuẩn này dựa trên phiên bản 802.16-2004 của IEEE 802.16 và ETSI - HiperMAN. Nó sử dụng Ghép kênh Phân chia theo tần số trực giao (OFDM -Orthogonal Frequency Division Multiplexing), hỗ trợ truy nhập cố định và di trú trong các môi trường Trực thị (LOS - Line of Sight ) và Không trực thị (NLOS – Non Line of Sight). Các hãng sản xuất đang triển khai Thiết bị khách hàng (CPE) trong nhà và ngoài trời và thẻ PCMCIA cho laptop. Các định dạng (profile) ban đầu của Diễn đàn WiMAX trong băng tần 3,5 GHz và 5,8 GHz. Các sản phẩm được chứng nhận đầu tiên đã xuất hiện vào cuối năm 2005.

WiMAX 802.16e. Tối ưu hoá cho các kênh vô tuyến di động, phiên bản này dựa trên sự hiệu chỉnh 802.16e và hỗ trợ chuyển vị (handoff) và chuyển vùng (roaming). Nó sử dụng Truy nhập ghép kênh phân chia theo tần số trực giao có thể mở rộng thang độ (SOFDMA – Scalable Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access), một kỹ thuật điều chế đa sóng mang có sử dụng tạo kênh phụ (sub-channelization). Các nhà cung cấp dịch vụ đang triển khai 802.16e cũng có thể sử dụng mạng này để cung cấp dịch vụ cố định. Việc cấp chứng chỉ dự kiến sẽ được bắt đầu vào giữa năm 2006, khi khai trương các phòng thí nghiệm chứng nhận WiMAX di động, với các sản phẩm được cấp chứng chỉ đầu tiên đã có mặt năm 2007

10.2.3. Mô hình ứng dụng WiMAX

Mô hình cố định sử dụng các thiết bị theo tiêu chuẩn IEEE.802.16-2004. Tiêu chuẩn này gọi là “không dây cố định” vì thiết bị thông tin làm việc với các anten đặt cố định tại nhà các thuê bao. Anten đặt trên nóc nhà hoặc trên cột tháp tương tự như chảo thông tin vệ tinh

Tiêu chuẩn IEEE 802.16-2004 cũng cho phép đặt anten trong nhà nhưng tất nhiên tín hiệu thu không tốt bằng anten ngoài trời. Băng tần công tác (theo quy định và phân bổ của quốc gia) trong băng 2,5GHz hoặc 3,5GHz. Độ rộng băng tầng là 3,5MHz. Trong mạng cố định, WiMAX thực hiện cách tiếp nói không dây đến các modem cáp, đến các đôi dây thuê bao của mạch xDSL hoặc mạch Tx/Ex (truyền phát/chuyển mạch) và mạch OC-x (truyền tải qua sóng quang).

WiMAX cố định có thể phục vụ cho các loại người dùng như: các xí nghiệp, các khu dân cư nhỏ lẻ, mạng cáp truy nhập WLAN công cộng nối tới mạng đô thị, các trạm gốc BS của mạng thông tin di động và các mạch điều khiển trạm BS. Về cách phân bố theo địa lý, người dùng có thể phân tán tại các địa phương như nông thôn và các vùng sâu vùng xa khó đưa mạng cáp hữu tuyến đến đó.

Mô hình ứng dụng WiMAX di động

Mô hình ứng dụng WiMAX di động

Mô hình WiMAX di động sử dụng các thiết bị phù hợp với tiêu chuẩn IEEE 802.16e được thông qua trong năm 2005.Tiêu chuẩn 802.16e bổ sung cho tiêu chuẩn 802.16-2004 hướng tới các người dùng cá nhân di động, làm việc trong băng tần thấp hơn 6GHz. Mạng lưới này phối hợp cùng WLAN, mạng di động cellular 3G có thể tạo thành mạng di động có vùng phủ sóng rộng. Hy vọng các nhà cung cấp viễn thông hiệp đồng cộng tác để thực hiện được mạng viễn thông số truy nhập không dây có phạm vi phủ sóng rộng thỏa mãn được các nhu cầu đa dạng của thuê bao.

Việc lựa chọn triển khai trên diện rộng với WIMAX di động hay cố định là câu hỏi của nhiều nước.Sự so sánh dưới đây sẽ làm rõ sự khác biệt giữa 2 chẩn này

Mô hình cấu trúc hệ thống Wimax

WiMAX gồm 2 mặt phẳng tham chiếu là:

Mặt phẳng quản lý: là mặt phẳng chứa các thực thể để quản trị mạng như quản lý và tính cước.

Mặt phẳng truyền tin :Mặt phẳng này tương đương với hai lớp dưới của mô hình OSI đảm bảo cho việc truyền tin gữa 2 trạm trong 1 cuộc kết nối và được tiêu chuẩn hoá để có thể giao tiếp với nhiều ứng dụng lớp trên