Đồ Án Nghiên cứu khả năng và ứng dụng triển khai Wimax trên mạng Viễn Thông Việt Nam

Chương 1
Tổng quan về
các chuẩn băng rộng không dây

Ngày nay tỉ lệ nười truy cập băn rộng cũn rất lớn, thấp hơn 20% dân số thế giới và thậm chí còn nhỏ hơn tỉ lệ này nhiều. Câu hỏi đặt ra là tại sao? Là do công nghệ DSL đang tồn tại, cáp vô tuyến cố định có các hạn chế như chi phí lắp đặt cao, có vấn đề lập vòng, tốc độ đường lên (upstream) cần nâng cấp, giới hạn LOS và tính hướng mở kém. Chính vì sự hạn chế này mà chúng ta đưa ra giải pháp truy cập internet băng rộng không dây cố định/di động có thể sẽ thay thế những công nghệ hiện nay và truy cập internet bất cứ nơi đâuvà bất cứ khi nào với tốc độ cao.
1.1 Giới thiệu chung về mạng không dây
1.1.1 Khái niệm
Trong công nghệ truyền thông vô tuyến hiện nay, truyền dẫn không dây là dùng sóng vô tuyến để truyền dẫn dữ liệu từ nơi này qua nơi khác. Hai loại sóng vô tuyến được sử dụng chủ yếu trong mạng không dây là sóng vô tuyến và sóng hồng ngoại.
Như ta đã biết, trước khi có sự ra đời của truyền thông không dây thì truyền thông có dây đã và đang có được sự phát triển rất tốt. Vậy vì sao chúng ta vẫn cần đến giải pháp mạng không dây, bên cạnh mạng có dây đã xuất hiện từ trước? Đó là vì, với việc khai thác mạng không dây thì nhiều người dùng máy tính cá nhân khác nhau có thể cùng chia sẻ truy cập internet, máy in, cũng như chia sẻ các tập tin, và các thiết bị điều khiển mọi lúc, mọi nơi xung quanh điểm truy cập. Với mạng không dây ta cũng có thể chia sẻ thoại và dữ liệu, kích hoạt các hệ thống điện tử khác nhau trong nhà bằng giọng nói . Ngoài ra, mạng không dây cũng rất thích hợp với môi trường làm việc di động. Ví dụ: truy cập không dây cho phép nhân viên của công ty có khả năng truy cập tới nguồn tin nhanh chóng và an toàn, trong khi di chuyển ở bất cứ chỗ nào trong công ty. Điều này sẽ cho phép ra quyết định nhanh chóng hơn và làm tăng hiệu suất công việc. Đặc biệt, chính chi phí đi và dỡ bỏ cáp mạng trong các toà nhà khi có văn phòng mới, hoặc ở những nơi khó triển khai lắp đặt hệ thống mạng giảm đi, cũng sẽ thúc đẩy việc ứng dụng rộng rãi mạng không dây, và làm cho mạng không dây trở nên cần thiết hơn.
Các hình thức truyền thông không dây khác nhau đã được sử dụng phổ biến trong thực tế là: hồng ngoại, hệ thống mạng không dây giữa các máy tính với nhau, hoặc giữa thiết bị máy tính với máy tính( chẳng hạn như chuột và bàn phím không dây có thể giao tiếp với máy tính qua không dây). Ngoài ra, các điện thoại di động tế bào (cung cấp kết nối cho các thiết bị xách tay và các ứng dụng di động cho cả người dùng cá nhân và doanh nghiệp), GPS (cho phép có thể định vị vị trí ở bất kì nơi đâu trên trái đất), truyền hình vệ tinh (cho phép người xem gần như có thể lựa chọn được hàng trăm kênh truyền hình khác nhau ở bất kì vị trí nào), và mạng cục bộ không dây-WLAN (cung cấp tính mềm dẻo và độ tin cậy cho những người dùng trong một mạng máy tính cục bộ), cũng đều được coi là các hình thức truyền thông không dây phổ biến.
Một mạng không dây được coi là tốt, khi nó đáp ứng được các tiêu chí sau đây:
+ Dung lượng cũng như tốc độ truy cập phải cao
+ Có khả năng chia sẻ truy cập internet/băng rộng cùng một lúc cho nhiều người dùng, cũng như chia sẻ các tập tin, các thiết bị điều khiển, máy in/máy quét.
+ Lắp đặt và thiết lập đơn giản.
+ Sử dụng.
+ Kinh tế.
Mạng không dây có thể được phân chia thành các loại sau đây:
+ Mạng không dây cố định: là mạng bao gồm các thiết bị hoặc các hệ thống không dây trong gia đình và công sở. Các thiết bị này cũng có thể được kết nối internet thông qua các modem chuyên dụng.
+ Mạng không dây di động: được sử dụng cho các hệ thống, hoặc các thiết bị không dây được cơ giới hoá trên các phương tiện di chuyển. Ví dụ như các máy truyền thông cá nhân(PSC), các điện thoại di động tế bào .
+ Mạng không dây xách tay: gồm những thiết bị hoặc hệ thống không dây hoạt động tự trị với khả năng tiêu thụ pin thấp, bên ngoài công sở hoặc gia đình. Ví dụ như các điện thoại tế bào cầm tay, PSC .
+ Mạng không dây hồng ngoại: được sử dụng cho các thiết bị truyền dữ liệu thông qua sự bức xạ sóng hồng ngoại.
Công nghệ không dây hiện nay đang có tốc độ tăng trưởng rất nhanh, và đang hoạt động với vai trò ngày càng tăng trong cuộc sống của con người trên khắp thế giới. Thực tế cho thấy mạng không dây đang phát triển từ mức “nếu có thì vui” sang “nhất thiết phải có” đối với rất nhiều tổ chức doanh nghiệp.
1.1.2 Các công nghệ chủ yếu của mạng không dây
Trong quá trình nghiên cứu và phát triển, đã có rất nhiều công nghệ không dây được công bố và đưa vào ứng dụng rộng rãi trong thực tế. Trước hết là công nghệ Bluetooth & IEEE 802.15: Bluetooth là một phát minh dành cho các mạng cá nhân không dây (WPAN), cung cấp một cách thức để kết nối và trao đổi thông tin giữa các thiết bị như : các điện thoại di động, các máy tính xách tay, các thiết bị cá nhân, các máy in, và các máy ảnh kỹ thuật số ., qua tần số sóng vô tuyến phạm vi ngắn, không phải đăng kí. Bluetooth có các đặc điểm là phạm vi hoạt động ngắn (chỉ một vài mét), công suất thấp, giá thành thấp, và chỉ là các mạng nhỏ hay là các thiết bị truyền thông trong phạm vi không gian hoạt động cá nhân. IEEE 802.15 là một tiêu chuẩn hoá của bluetooth. Phiên bản đầu tiên của nó là IEEE 802.15.1, tuơng thích hoàn toàn với bluetooth 1.1 (hoạt động ở dải tần 2.4 GHz, với tầm phủ là 10cm đến 10m). Tiếp đó, IEEE đã thực hiện nghiên cứu cải thiện các chuẩn bluetooth và đề xuất ra hai loại chuẩn 802.15: Phiên bản 802.15.4 có tốc độ thấp (tốc độ dữ liệu vào khoảng 20Kb/s hoặc 250 Kb/s) và phiên bản 802.15.3 có tốc độ cao (tốc độ dữ liệu khoảng 20Mb/s hoặc lớn hơn), dành cho các ứng dụng đa phuơng tiện.
Một công nghệ mạng không dây nữa được nhắc đến nhiều nhất hiện nay, đó là các mạng cục bộ không dây (WLAN) & IEEE 802.11. Với công nghệ này, mạng có dây sẽ được mở rộng hơn nữa bởi các kết nối không dây tốc độ cao. Công nghệ này được nghiên cứu và phát triển bởi IEEE. Nhìn chung, có các phương án chính của chuẩn là: IEEE 802.11a (hoạt động ở dải tần 5GHz và dựa trên công nghệ OFDM), và IEEE 802.11b (hoạt động ở dải tần 2.4GHz và dựa trên công nghệ trải phổ DSSS kết hợp với phương thức điều chế CCK ), IEEE 802.11g (dải tần 2.4GHz, dựa trên công nghệ OFDM, tương thích với chuẩn IEEE 802.11b), và chuẩn IEEE 802.11n (dải tần 2.4GHz và 5GHz, dựa trên công nghệ OFDM kết hợp với MIMO, sẽ được phát hành chính thức trong thời gian không xa).
Một công nghệ nữa cũng đang thu hút được nhiều sự chú ý hiện nay là: WiMAX & IEEE 802.16. Công nghệ này cung cấp các kết nối không dây với tốc độ truy cập và tầm phủ sóng rộng hơn nhiều so với công nghệ IEEE 802.11. Công nghệ này có thể tăng tốc độ truyền dẫn dữ liệu lên tới 70Mb/s trong phạm vi hoạt động 2-10km ở các khu vực thành thị, và 50km tại những vùng hẻo lánh. Công nghệ này sẽ được tập trung làm rõ ở mục dưới và trong chương 2 của đồ án.
Ngoài ra, còn có công nghệ không dây 3G. Đây là một khái niệm chung được sử dụng cho các công nghệ điện thoại di động thế hệ thứ ba. 3G sẽ đưa ra các kết nối với tốc độ thực sự cao cho các điện thoại tế bào. Nhờ đó, ta sẽ có khả năng thực hiện được các cuộc hội nghị truyền hình, cũng như các ứng dụng khác đòi hỏi kết nối Internet băng thông rộng. Tổ chức quản lý sóng vô tuyến thế giới đã ấn định phổ tần là 230MHz tại tần số 2GHz cho các mạng 3G đa phương tiện. Các mạng này phải có khả năng truyền dữ liệu không dây với tốc độ 144kb/s cho nguời dùng di động, 384Kb/s cho người dùng di chuyển với tốc độ chậm, và khoảng 2Mb/s cho các vị trí cố định. Hiện nay, 3G đã được triển khai ở rất nhiều quốc gia trên thế giới, đặc biệt ở Việt Nam cũng đã chính thức sử dụng với 3 nhà cung cấp là Mobile phone, Vinaphone và Viettel.
Phạm vi hoạt động cũng như dải tần của các công nghệ được minh hoạ như ở Hình 1.1. Bảng 1.1 đưa ra sự so sánh giữa các công nghệ mạng không dây khác nhau đã xuất hiện trong thị trường mạng không dây từ trước đến nay (công nghệ WLAN, HomeRF, Bluetooth) về tốc độ truyền dữ liệu, dải tần làm việc, và vị thế trên thị trường của công nghệ.