memory_forever
New Member
Tải Đề tài Nghiên cứu lớp Điều khiển truy nhập môi trường MAC trong công nghệ WIMAX
MỞ ĐẦU
Xu hướng phát triển của các mạng thế hệ sau được đặc trưng bởi khả năng hội tụ, tốc độ dữ liệu cao, hỗ trợ nhiều mức chất lượng dịch vụ (QoS) đi đôi với khả năng di động bên trong mạng hay giữa các mạng sử dụng các công nghệ khác nhau và giữa các nhà cung cấp dịch vụ với nhau. Một khía cạnh quan trọng trong xu hướng phát triển đó là việc chuẩn hóa, cho phép xây dựng kiểu mạng độc lập với thiết bị và khả năng tương tác giữa các kiểu mạng khác nhau ở mức cao. Một công nghệ đang được phát triển đáp ứng được những đặc tính kể trên, được chuẩn hóa bởi tổ chức IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) đó là công nghệ IEEE 802.16, thường được gọi là công nghệ WiMAX.
WiMAX được thiết kế nhằm mục đích bổ sung vào các công nghệ truy cập không dây hiện tại với ưu điểm tốc độ dữ liệu cao, hỗ trợ QoS linh hoạt, phạm vi phủ sóng rộng và chi phí triển khai thấp trong phạm vi vùng đô thị MAN (Metropolian Access Network).
Đồ án này tập trung vào việc nghiên cứu lớp Điều khiển truy nhập môi trường MAC trong công nghệ WIMAX. Đồ án sẽ trình bày những vấn đề cơ bản nhất về công nghệ WiMAX như các chuẩn WiMAX, các kỹ thuật được ứng dụng trong WiMAX, mô hình phân lớp và bảo mật trong WiMAX.
Ngoài ra, đồ án cũng giới thiệu một mô hình mô phỏng hoạt động của hệ thống WiMAX nhằm mục đích làm rõ quá trình làm việc của hệ thống WiMAX.
Đồ án bao gồm 5 chương như sau:
Chương 1: Giới thiệu chung về WiMAX.
Chương 2: Các kỹ thuật được sử dụng trong WiMAX.
Chương 3: Kiến trúc mạng truy cập WiMAX
Chương 4: Kiến trúc bảo mật chuẩn IEEE 802.16.
Chương 5: Mô phỏng hoạt động hệ thống WiMAX.
MỤC LỤC
Nội dung Trang
MỤC LỤC CÁC HÌNH VẼ
MỤC LỤC CÁC BẢNG
CÁC TỪ VIẾT TẮT
MỞ ĐẦU
Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ WiMAX
1.1. Giới thiệu chương 1
1.2. Khái niệm 1
1.3. Các chuẩn của WiMAX 5
1.3.1. Chuẩn IEEE 802.16 – 2001 5
1.3.2. Chuẩn IEEE 802.16a 5
1.3.3. Chuẩn IEEE 802.16 – 2004 6
1.3.4. Chuẩn IEEE 802.16e 6
1.4. Phổ WiMAX 8
1.4.1. Băng tần đăng ký 8
1.4.2. Băng tần không đăng ký 5GHz 9
1.5. Truyền sóng 9
1.6. Ưu điểm và nhược điểm của WiMAX 12
1.7. Tình hình triển khai WiMAX 14
1.7.1. Tình hình triển khai WiMAX trên thế giới 14
1.7.2. Tình hình triển khai WiMAX thử nghiệm tại Việt Nam 14
1.8. Kết luận chương 15
Chương 2: CÁC KỸ THUẬT ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG WiMAX
2.1. Giới thiệu chương 16
2.2. Kỹ thuật OFDM 17
2.2.1. Khái niệm 17
2.2.2. Sơ đồ khối OFDM 18
2.2.3. Chuỗi bảo vệ trong hệ thống OFDM 19
2.2.4. Nguyên tắc giải điều chế OFDM 21
2.2.5. Các ưu và nhược điểm của kĩ thuật OFDM 21
2.3. Kỹ thuật OFDMA 23
2.3.1. Khái niệm 23
2.3.2. Đặc điểm 23
2.3.3. OFDMA nhảy tần 24
2.3.4. Hệ thống OFDMA 26
2.4. Điều chế thích nghi 27
2.5. Công nghệ sửa lỗi 28
2.6. Điều khiển công suất 28
2.7. Các công nghệ anten tiên tiến 28
2.7.1. Phân tập thu và phát 29
2.7.2. Các hệ thống anten thích nghi 30
2.8. Kết luận chương 31
Chương 3: KIẾN TRÚC MẠNG TRUY CẬP WIMAX
3.1. Giới thiệu chương 32
3.2. Mô hình tham chiếu 32
3.3. Lớp điều khiển truy nhập môi trường (MAC) 34
3.3.1. Kết nối và địa chỉ 35
3.3.2. Lớp con hội tụ MAC 36
3.3.3. Lớp con phần chung MAC 37
3.3.4. Cơ chế yêu cầu và cấp phát băng thông 41
3.3.5. Cơ chế lập lịch dịch vụ và chất lượng dịch vụ (QoS) 43
3.3.6. Lớp con bảo mật 44
3.4. Lớp vật lý 44
3.5. Kết luận chương 46
Chương 4: KIẾN TRÚC BẢO MẬT CHUẨN IEEE 802.16
4.1. Giới thiệu chương 47
4.2. Kiến trúc bảo mật 47
4.2.1. Kết hợp bảo mật 49
4.2.2. Giao thức quản lí khóa PKM 49
4.3. Quy trình bảo mật 50
4.3.1. Xác thực 51
4.3.2. Trao đổi khóa dữ liệu 53
4.3.3. Mã hóa dữ liệu 54
4.4. Hạn chế của kiến trúc bảo mật IEEE 802.16 55
4.5. Kết luận chương 56
Chương 5: MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG WiMAX
5.1. Giới thiệu chương 57
5.2. Môi trường mô phỏng 57
5.3. Mô phỏng 59
5.3.1. Giả thuyết 59
5.3.2. Kịch bản mô phỏng 60
5.4. Phân tích kết quả mô phỏng 61
5.4.1. Hoạt động 61
5.4.2. Tính lượng băng thông được sử dụng trên BS 63
5.5. Nhận xét 65
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO 67
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
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 2.12. 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 sử dụng trong WiMAX để đạt các yêu cầu về tỉ số tín hiệu trên tạp âm hệ thống. Các thuật toán FEC, mã hóa xoắn và chèn được dùng để phát hiện và sửa các lỗi cải thiện thông lượng. Các công nghệ sửa lỗi mạnh 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 tỉ lệ lỗi bit (BER) đối với một mức ngưỡng như nhau.
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 ANTEN 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
Các lược đồ phân tập được sử dụng để lợi dụng các tín hiệu đa đường và phản xạ xảy ra trong các môi trường NLOS. Bằng cách sử dụng nhiều ăng ten (truyền và/hay nhận), fading, nhiễu và tổn hao đường truyền có thể được làm giảm. Phân tập truyền sử dụng mã thời gian không gian STC. Đối với phân tập nhận, các công nghệ như kết hợp tỷ lệ tối đa (MRC) mang lại ưu điểm của hai đường thu riêng biệt. Về MISO (nhiều đầu vào một đầu ra).
Hình 2.13. MISO
Mở rộng tới MIMO, sử dụng MIMO cũng sẽ nâng cao thông lượng và tăng các đường tín hiệu. MIMO sử dụng nhiều ăng ten thu và/hay phát cho ghép kênh theo không gian. Mỗi ăng ten 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 mối 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 2.14. MIMO
2.7.2. Các hệ thống anten thích nghi
Các hệ thống anten thích nghi (Adaptive Antenna systems – 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 muống từ các vị trí khác.
Hình 2.15. Beam Shaping
Hình 2.16. AAS đường xuống
2.8. KẾT LUẬN CHƯƠNG
Chương 2 đã trình bày các đặc điểm kỹ thuật của WiMAX, nổi bật là các kỹ thuật OFDM, OFDMA, cùng với các kỹ thuật điều chế thích nghi, sửa lỗi và các hệ thống anten thông minh. Ở chương tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét đến kiến trúc mạng truy cập WiMAX.
Chương 3
KIẾN TRÚC MẠNG TRUY CẬP WIMAX
3.1. GIỚI THIỆU CHƯƠNG
Trong chương 2, chúng ta đã tìm hiểu về các kỹ thuật được sử dụng trong WiMAX, trong chương này, chúng ta sẽ tiếp tục tìm hiểu về cấu trúc của mạng WiMAX bao gồm mô hình tham chiếu, các phân lớp MAC (Media Access Control - Điều khiển truy nhập môi trường) và PHY (Physical Layer - Lớp vật lý).
3.2. MÔ HÌNH THAM CHIẾU
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 [5]
Hình 3. 2 Chức năng các lớp trong mô hình phân lớp chuẩn IEEE 802.16
Tại trạm thu, phần cứng WiMAX tiếp nhận dữ liệu từ các lớp cao. Hình 3.3 mô tả hướng di chuyển của luồng dữ liệu qua các lớp. Mỗi lớp sẽ thực hiện encapsulation (đóng gói) dữ liệu nhận được từ các lớp trên. Tại lớp thấp nhất, dữ liệu được truyền dưới dạng bit qua môi trường truyền đến nơi nhận. Tại trạm thu, dữ liệu sẽ được decapsulation (mở gói) để lấy các thông tin cần thiết và các thông tin này được gửi lên các lớp cao hơn.
Hình 3.3. Luồng dữ liệu qua các lớp
Giữa lớp con phần chung MAC và lớp con bảo mật không định nghĩa điểm truy nhập dịch vụ. Các packet từ lớp con phần chung MAC không được encapsulation tại lớp con bảo mật. Phần tiêu đề lớp con phần chung MAC sẽ biểu thị thông tin mã hóa payload. Quá trình mã hóa payload được thực hiện tại lớp con bảo mật.
3.3. LỚP ĐIỀU KHIỂN TRUY NHẬP MÔI TRƯỜNG (MAC)
Lớp MAC chuẩn IEEE 802.16 cung cấp giao diện hoạt động độc lập với lớp vật lý do giao diện lớp vật lý là giao diện vô tuyến. Phần chủ yếu của lớp MAC tập trung vào việc quản lý tài nguyên trên airlink (liên kết vô tuyến). Giải quyết được bài toán yêu cầu tốc độ dữ liệu cao trên cả hai kênh downlink và uplink. Các cơ chế điều khiển truy cập và thuật toán cấp phát băng thông hiệu quả có khả năng đáp ứng cho hàng trăm đầu cuối trên mỗi kênh.
Lớp MAC chuẩn IEEE 802.16 được xây dựng dựa trên kiến trúc tập trung, hỗ trợ mô hình Point-to-Point, Point-to-Multipoint (PMP) và Mesh. Trạm BS đóng vai trò trung tâm với một sectorized anten có khả năng điều khiển đồng thời nhiều sector độc lập.
Các giao thức lớp MAC chuẩn 802.16 là hướng kết nối. Vào thời điểm truy nhập mạng, mỗi SS sẽ tạo một hay nhiều kết nối để truyền tải dữ liệu trên cả hai hướng (downlink và uplink). Đơn vị lập lịch lớp MAC sẽ sử dụng tài nguyên airlink để cung cấp các mức QoS phân biệt. Lớp MAC cũng thực hiện chức năng tương thích liên kết (link adaption) và truyền lại tự động ARQ (Automatic Repeat Request) nhằm duy trì thông lượng dữ liệu đối đa với tỉ lệ lỗi bit BER (Bit Error Rates) chấp nhận được. L...
Download miễn phí Đề tài Nghiên cứu lớp Điều khiển truy nhập môi trường MAC trong công nghệ WIMAX
MỞ ĐẦU
Xu hướng phát triển của các mạng thế hệ sau được đặc trưng bởi khả năng hội tụ, tốc độ dữ liệu cao, hỗ trợ nhiều mức chất lượng dịch vụ (QoS) đi đôi với khả năng di động bên trong mạng hay giữa các mạng sử dụng các công nghệ khác nhau và giữa các nhà cung cấp dịch vụ với nhau. Một khía cạnh quan trọng trong xu hướng phát triển đó là việc chuẩn hóa, cho phép xây dựng kiểu mạng độc lập với thiết bị và khả năng tương tác giữa các kiểu mạng khác nhau ở mức cao. Một công nghệ đang được phát triển đáp ứng được những đặc tính kể trên, được chuẩn hóa bởi tổ chức IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) đó là công nghệ IEEE 802.16, thường được gọi là công nghệ WiMAX.
WiMAX được thiết kế nhằm mục đích bổ sung vào các công nghệ truy cập không dây hiện tại với ưu điểm tốc độ dữ liệu cao, hỗ trợ QoS linh hoạt, phạm vi phủ sóng rộng và chi phí triển khai thấp trong phạm vi vùng đô thị MAN (Metropolian Access Network).
Đồ án này tập trung vào việc nghiên cứu lớp Điều khiển truy nhập môi trường MAC trong công nghệ WIMAX. Đồ án sẽ trình bày những vấn đề cơ bản nhất về công nghệ WiMAX như các chuẩn WiMAX, các kỹ thuật được ứng dụng trong WiMAX, mô hình phân lớp và bảo mật trong WiMAX.
Ngoài ra, đồ án cũng giới thiệu một mô hình mô phỏng hoạt động của hệ thống WiMAX nhằm mục đích làm rõ quá trình làm việc của hệ thống WiMAX.
Đồ án bao gồm 5 chương như sau:
Chương 1: Giới thiệu chung về WiMAX.
Chương 2: Các kỹ thuật được sử dụng trong WiMAX.
Chương 3: Kiến trúc mạng truy cập WiMAX
Chương 4: Kiến trúc bảo mật chuẩn IEEE 802.16.
Chương 5: Mô phỏng hoạt động hệ thống WiMAX.
MỤC LỤC
Nội dung Trang
MỤC LỤC CÁC HÌNH VẼ
MỤC LỤC CÁC BẢNG
CÁC TỪ VIẾT TẮT
MỞ ĐẦU
Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ WiMAX
1.1. Giới thiệu chương 1
1.2. Khái niệm 1
1.3. Các chuẩn của WiMAX 5
1.3.1. Chuẩn IEEE 802.16 – 2001 5
1.3.2. Chuẩn IEEE 802.16a 5
1.3.3. Chuẩn IEEE 802.16 – 2004 6
1.3.4. Chuẩn IEEE 802.16e 6
1.4. Phổ WiMAX 8
1.4.1. Băng tần đăng ký 8
1.4.2. Băng tần không đăng ký 5GHz 9
1.5. Truyền sóng 9
1.6. Ưu điểm và nhược điểm của WiMAX 12
1.7. Tình hình triển khai WiMAX 14
1.7.1. Tình hình triển khai WiMAX trên thế giới 14
1.7.2. Tình hình triển khai WiMAX thử nghiệm tại Việt Nam 14
1.8. Kết luận chương 15
Chương 2: CÁC KỸ THUẬT ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG WiMAX
2.1. Giới thiệu chương 16
2.2. Kỹ thuật OFDM 17
2.2.1. Khái niệm 17
2.2.2. Sơ đồ khối OFDM 18
2.2.3. Chuỗi bảo vệ trong hệ thống OFDM 19
2.2.4. Nguyên tắc giải điều chế OFDM 21
2.2.5. Các ưu và nhược điểm của kĩ thuật OFDM 21
2.3. Kỹ thuật OFDMA 23
2.3.1. Khái niệm 23
2.3.2. Đặc điểm 23
2.3.3. OFDMA nhảy tần 24
2.3.4. Hệ thống OFDMA 26
2.4. Điều chế thích nghi 27
2.5. Công nghệ sửa lỗi 28
2.6. Điều khiển công suất 28
2.7. Các công nghệ anten tiên tiến 28
2.7.1. Phân tập thu và phát 29
2.7.2. Các hệ thống anten thích nghi 30
2.8. Kết luận chương 31
Chương 3: KIẾN TRÚC MẠNG TRUY CẬP WIMAX
3.1. Giới thiệu chương 32
3.2. Mô hình tham chiếu 32
3.3. Lớp điều khiển truy nhập môi trường (MAC) 34
3.3.1. Kết nối và địa chỉ 35
3.3.2. Lớp con hội tụ MAC 36
3.3.3. Lớp con phần chung MAC 37
3.3.4. Cơ chế yêu cầu và cấp phát băng thông 41
3.3.5. Cơ chế lập lịch dịch vụ và chất lượng dịch vụ (QoS) 43
3.3.6. Lớp con bảo mật 44
3.4. Lớp vật lý 44
3.5. Kết luận chương 46
Chương 4: KIẾN TRÚC BẢO MẬT CHUẨN IEEE 802.16
4.1. Giới thiệu chương 47
4.2. Kiến trúc bảo mật 47
4.2.1. Kết hợp bảo mật 49
4.2.2. Giao thức quản lí khóa PKM 49
4.3. Quy trình bảo mật 50
4.3.1. Xác thực 51
4.3.2. Trao đổi khóa dữ liệu 53
4.3.3. Mã hóa dữ liệu 54
4.4. Hạn chế của kiến trúc bảo mật IEEE 802.16 55
4.5. Kết luận chương 56
Chương 5: MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG WiMAX
5.1. Giới thiệu chương 57
5.2. Môi trường mô phỏng 57
5.3. Mô phỏng 59
5.3.1. Giả thuyết 59
5.3.2. Kịch bản mô phỏng 60
5.4. Phân tích kết quả mô phỏng 61
5.4.1. Hoạt động 61
5.4.2. Tính lượng băng thông được sử dụng trên BS 63
5.5. Nhận xét 65
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO 67
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
. Luồng thứ nhất là tín hiệu có ích được đưa đến bộ cân bằng kênh. Luồng thứ hai là mẫu tin dẫn đường được đưa vào bộ khôi phục kênh truyền, sau đó lại được đưa đến bộ cân bằng kênh để khôi phục lại tín hiệu ban đầu.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 2.12. 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 sử dụng trong WiMAX để đạt các yêu cầu về tỉ số tín hiệu trên tạp âm hệ thống. Các thuật toán FEC, mã hóa xoắn và chèn được dùng để phát hiện và sửa các lỗi cải thiện thông lượng. Các công nghệ sửa lỗi mạnh 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 tỉ lệ lỗi bit (BER) đối với một mức ngưỡng như nhau.
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 ANTEN 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
Các lược đồ phân tập được sử dụng để lợi dụng các tín hiệu đa đường và phản xạ xảy ra trong các môi trường NLOS. Bằng cách sử dụng nhiều ăng ten (truyền và/hay nhận), fading, nhiễu và tổn hao đường truyền có thể được làm giảm. Phân tập truyền sử dụng mã thời gian không gian STC. Đối với phân tập nhận, các công nghệ như kết hợp tỷ lệ tối đa (MRC) mang lại ưu điểm của hai đường thu riêng biệt. Về MISO (nhiều đầu vào một đầu ra).
Hình 2.13. MISO
Mở rộng tới MIMO, sử dụng MIMO cũng sẽ nâng cao thông lượng và tăng các đường tín hiệu. MIMO sử dụng nhiều ăng ten thu và/hay phát cho ghép kênh theo không gian. Mỗi ăng ten 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 mối 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 2.14. MIMO
2.7.2. Các hệ thống anten thích nghi
Các hệ thống anten thích nghi (Adaptive Antenna systems – 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 muống từ các vị trí khác.
Hình 2.15. Beam Shaping
Hình 2.16. AAS đường xuống
2.8. KẾT LUẬN CHƯƠNG
Chương 2 đã trình bày các đặc điểm kỹ thuật của WiMAX, nổi bật là các kỹ thuật OFDM, OFDMA, cùng với các kỹ thuật điều chế thích nghi, sửa lỗi và các hệ thống anten thông minh. Ở chương tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét đến kiến trúc mạng truy cập WiMAX.
Chương 3
KIẾN TRÚC MẠNG TRUY CẬP WIMAX
3.1. GIỚI THIỆU CHƯƠNG
Trong chương 2, chúng ta đã tìm hiểu về các kỹ thuật được sử dụng trong WiMAX, trong chương này, chúng ta sẽ tiếp tục tìm hiểu về cấu trúc của mạng WiMAX bao gồm mô hình tham chiếu, các phân lớp MAC (Media Access Control - Điều khiển truy nhập môi trường) và PHY (Physical Layer - Lớp vật lý).
3.2. MÔ HÌNH THAM CHIẾU
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 [5]
Hình 3. 2 Chức năng các lớp trong mô hình phân lớp chuẩn IEEE 802.16
Tại trạm thu, phần cứng WiMAX tiếp nhận dữ liệu từ các lớp cao. Hình 3.3 mô tả hướng di chuyển của luồng dữ liệu qua các lớp. Mỗi lớp sẽ thực hiện encapsulation (đóng gói) dữ liệu nhận được từ các lớp trên. Tại lớp thấp nhất, dữ liệu được truyền dưới dạng bit qua môi trường truyền đến nơi nhận. Tại trạm thu, dữ liệu sẽ được decapsulation (mở gói) để lấy các thông tin cần thiết và các thông tin này được gửi lên các lớp cao hơn.
Hình 3.3. Luồng dữ liệu qua các lớp
Giữa lớp con phần chung MAC và lớp con bảo mật không định nghĩa điểm truy nhập dịch vụ. Các packet từ lớp con phần chung MAC không được encapsulation tại lớp con bảo mật. Phần tiêu đề lớp con phần chung MAC sẽ biểu thị thông tin mã hóa payload. Quá trình mã hóa payload được thực hiện tại lớp con bảo mật.
3.3. LỚP ĐIỀU KHIỂN TRUY NHẬP MÔI TRƯỜNG (MAC)
Lớp MAC chuẩn IEEE 802.16 cung cấp giao diện hoạt động độc lập với lớp vật lý do giao diện lớp vật lý là giao diện vô tuyến. Phần chủ yếu của lớp MAC tập trung vào việc quản lý tài nguyên trên airlink (liên kết vô tuyến). Giải quyết được bài toán yêu cầu tốc độ dữ liệu cao trên cả hai kênh downlink và uplink. Các cơ chế điều khiển truy cập và thuật toán cấp phát băng thông hiệu quả có khả năng đáp ứng cho hàng trăm đầu cuối trên mỗi kênh.
Lớp MAC chuẩn IEEE 802.16 được xây dựng dựa trên kiến trúc tập trung, hỗ trợ mô hình Point-to-Point, Point-to-Multipoint (PMP) và Mesh. Trạm BS đóng vai trò trung tâm với một sectorized anten có khả năng điều khiển đồng thời nhiều sector độc lập.
Các giao thức lớp MAC chuẩn 802.16 là hướng kết nối. Vào thời điểm truy nhập mạng, mỗi SS sẽ tạo một hay nhiều kết nối để truyền tải dữ liệu trên cả hai hướng (downlink và uplink). Đơn vị lập lịch lớp MAC sẽ sử dụng tài nguyên airlink để cung cấp các mức QoS phân biệt. Lớp MAC cũng thực hiện chức năng tương thích liên kết (link adaption) và truyền lại tự động ARQ (Automatic Repeat Request) nhằm duy trì thông lượng dữ liệu đối đa với tỉ lệ lỗi bit BER (Bit Error Rates) chấp nhận được. L...
