Đồ Án Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng ở Việt Nam

LỜI MỞ ĐẦU

Khi thế giới bước vào kỷ nguyên của Internet, thiết bị di động và truyền tải
thông tin băng rộng thì có rất nhiều công nghệ mới được nghiên cứu, thử nghiệm
và đi vào sử dụng. Trong vài năm lại đây, sự bùng nổ WiMAX (Worldwide
Interoperability for Microwave Access) – tên thương mại của chuẩn 802.16 với
nghĩa là khả năng tương tác toàn cầu với viba – đã tạo ra sự quan tâm rất lớn đối
với những người trong ngành và các cơ quan chuyên môn.
Là một công nghệ vô tuyến tiên tiến, WiMAX có những đặc điểm vượt trội
như là khả năng truyền dẫn tốc độ cực cao, chất lượng dịch vụ tốt, an ninh đảm
bảo, dễ dàng lắp đặt chính vì vậy sự phát triển nhanh chóng của WiMAX là một
tất yếu.

WiMAXtruyền tải tốc độ dữ liệu cao nhờ công nghệ không dây bằng sóng
viba theo họ chuẩn 802.16. Nó được xây dựng trên nền tảng ghép kênh phân chia
theo tần số trực giao OFDM và lớp MAC linh hoạt, mềm dẻo
Trải qua các giai đoạn phát triển, họ 802.16 được đưa ra nhiều chuẩn công
nghệ như là 802.16a, 802.16b, 802.16c, 802.16d, 802.16e, 802.16g tuy nhiên
hiện nay các nhà khai thác đang thử nghiêm và sử dụng chủ yếu là họ chuẩn
802.16e do đây là họ chuẩn phù hợp với nhiều lĩnh vực kinh doanh trên thị trường
như là thiêt bị di động, thiết bị cầm tay, và cả thiết bị cố định chuẩn tấn số
WiMAX khá rộng và đa dạng, nhưng theo khuyến khích thì tần số sử dụng cho
WiMAX tốt nhất ở các dải tần như là: 2,3GHz, 2,4 GHz 2,5 GHz, 3,3 GHz, 3,5
GHz, 3,7 GHz, và 5,8 GHz. Đây là các tấn số áp dụng tốt nhất cho chuẩn 802.16e.
Trên thế giới tính đến ngày 16.10.2007 thì đã có 1272 giấy phép cấp cho
WiMAX, tăng gấp đôi so với năm trước , theo thăm dò ý kiến từ ngày 11.04.2007
đến ngày 11.05.2007 với 1388 người yêu thích công nghệ tại Đông Nam Á với độ
tuổi trung bình là 25 thì có tới 99,2% số người được hỏi cho biết họ muốn có
WiMAX tại nơi họ sinh sống. đây là số liệu điều tra của Motorola tại Hồng Kông,
Malasia và Philippin.

Chính vì những điều đó, em nhận thấy WiMAX là công nghệ đang có tiềm năng
nhất hiện nay với khả năng phát triển vững chắc và lâu dài cho nên em chọn đề
tài cho đồ án tốt nghiệp của mình là: “Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng
dụng ở Việt Nam”.
Trải qua một thời gian tìm hiểu, nghiên cứu, đúc kết dưới sự chỉ bảo tận
tình của các thầy cô giáo em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình đúng như
thời gian yêu cầu của nhà trường đặt ra.

Em xin bày tỏ long cảm ơn sâu sắc đến các thầy giáo, cô giáo đã giúp đỡ em
hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Th.S
Đàm Thuận Trinh, người trực tiếp hướng dẫn em làm đồ án này !
Xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, anh chị em cùng toàn thể bạn bè giúp đỡ để
hoàn thành bản đồ án trong thời gian sớm nhất !

Mục lục
Mục lục 1
LỜI MỞ ĐẦU . 5

Chương 1 Vô tuyến và bộ phận WiMAX trong vô tuyến . 7
1.1. Công nghệ vô tuyến 7
1.1.1. Công nghệ vô tuyến . 7
1.1.2. Xu thế phát triển của công nghệ vô tuyến . 7
1.1.3. Một số công nghệ vô tuyến hiện hành 11
1.1.3.1. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất.(1G). 11
1.1.3.2. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai. (2G). 12
1.1.3.4. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba. (3G). 14
1.1.3.5. Mạng lan không dây . 15
1.1.3.6. Mạch vòng vô tuyến nội hạt . 16
1.2. Wimax trong hệ thống các công nghệ vô tuyến . 17
1.2.1. Giới thiệu chung 17
1.2.2. Quá trình phát triển, xu thế chung và phân loại wimax 17

Chương 2 Công nghệ wimax . 20
2.1. Lịch sử, quá trình phát triển . 20
2.1.1. Lịch sử . 20
2.1.2. Quá trình phát triển . 21
2.2. Tầm nhìn chung 24
2.2.1. Thành phần hệ thống . 24
2.2.2.Thành phần công nghệ . 25
2.3. Ưu điểm, nhược điểm . 25
2.3.1. Ưu điểm . 25
2.3.2. Hạn chế, nhược điểm wimax . 28

2.4. Nguyên lý . 29
2.4.1. Sơ đồ nguyên lý . 29
2.4.2. Nguyên tắc hoạt động 29
2.5. Công nghệ . 31
2.5.1. Chuẩn IEEE802.16 31
2.5.2. Đặc trưng lớp MAC của IEEE802.16 . 32
2.5.2.1. Lớp con hội tụ dịch vụ đặc trưng . 32
2.5.2.2. Lớp con phần chung (MAC CPS) 33
2.5.3. Kỹ thuật OFDM 36
2.5.4. Mã hóa, tránh và sửa lỗi 37
2.5.4.1. FEC (Forward Error Correction) 37
2.5.4.2. Phương pháp kiểm tra sai dùng ARQ 40
2.6. Kỹ thuật OFDM . 43
2.6.1 Kỹ thuật OFDM nói chung. . 43
2.6.1.1. Sự ảnh hưởng của môi trường đến việc truyền dẫn . 43
2.6.1.2. Công nghệ OFDM với khả năng hạn chế nhiễu . 44
2.6.2. Kĩ thuật OFDMA cho mạng WIMAX 46
2.6.2.1. Nguyên lý cơ bản . 46
2.6.2.2. Những đặc tính vượt trội 47
2.7. Wimax trong mối quan hệ với các công nghệ không dây đặc điểm tương tự
wimax 47
2.7.1. Wimax và WLAN . 47
2.7.2. Wimax và Wifi 48

Chương 3 Wimax di dộng 49
3.1. Giới thiệu chung, sự ra đời và phát triển 49
3.1.1. Giới thiệu chung 49
3.1.2. Tiềm năng 51
3.2. Công nghệ . 51
3.2.1. Lớp vật lý 51
3.2.1.1. OFDM 51
3.2.1.2. Cấu trúc lớp ký hiệu OFDM và phân kênh con . 53
3.2.1.3. OFDM theo tỷ lệ 55
3.2.1.4. Cấu trúc khung TDD 56
3.2.1.5. Các đặc trưng ưu điểm của lớp vật lý 57
3.2.1.6. So sánh OFDM và OFDMA 60
3.2.2. Chất lượng dịch vụ QoS 62
3.2.2.1. Chất lượng dịch vụ . 62
3.2.2.2. MAC . 63
3.2.2.3. Quản lý . 65
3.2.2.4. Bảo mật . 67
3.2.3. Ưu việt so với wimax cố định . 68
3.2.3.1. Công nghệ anten thông minh . 68
3.2.3.2. Dùng lại tần số phân đoạn 70
3.2.3.3. Dịch vụ đa hướng và quảng bá (MBS) 72
3.2.4. Các vấn đề khác . 73
3.2.4.1. Nền IP . 73
3.2.4.2. Hiệu suất wimax di động 77
3.2.4.3. Hiệu năng giữa wimax – evdo – hspa 90

Chương 4. Ứng dụng . 98
4.1. Sự ra đời, phát triển và ứng dụng trên phạm vi thế giới 98
4.1.1. Khó khăn . 98
4.1.2. Tình hình trên thế giới nói chung 100
4.1.3. Quy mô toàn cầu của wimax . 107
4.2. Ứng dụng ở Việt Nam 110
4.2.1. Ưu điểm . 110
4.2.2. Thách thức . 110
4.2.3. Tình hình thực tế. 114

Chương 5. Tiềm năng phát triển 118
5.1. Sơ lược tiềm năng phát triển trên quy mô thế giới 118
5.2. Xu hướng của wimax trong thời gian tới trên quy mô thế giới . 120
5.3. Sự phát triển công nghệ viễn thông và di động ở việt nam . 121
5.4. Tiềm năng cho wimax ở việt nam 122
5.4.1. WiMAX cố định 122
5.4.2. WiMAX di động 123
5.5. Ý kiến đánh giá của tác giả 123

Kết luận 124
Thuật ngữ viết tắt 126
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN . 131
Tài liệu tham khảo . 132