Đồ án: Nghiên cứu về OFDM trong WiMAX - Đại học GTVT

Đồ án xây dựng hệ thống truyền thông OFDM trong WiMAX. Nghiên cứu chuyên sâu về kỹ thuật OFDM ứng dụng trong mạng WiMAX, tài liệu tham khảo hữu ích.

• Tác giả: Nguyễn Xuân Hải
• Người hướng dẫn: Th.s Lương Hoàng Anh
• Trường học: Đại học Công Nghệ Giao Thông Vận Tải
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thông Tin
• Đề tài: Nghiên cứu về OFDM trong WiMAX
• Loại tài liệu: Đồ án xây dựng các hệ thống truyền thông
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• DANH SÁCH BẢNG
• DANH SÁCH HÌNH ẢNH
• DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ WIMAX
• 1.1. Giới thiệu về Wimax

Tóm tắt

I. OFDM trong WiMAX Tổng Quan Về Công Nghệ Truyền Dẫn

Trong kỷ nguyên kết nối không dây, OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) đóng vai trò then chốt trong WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access). WiMAX, một chuẩn giao tiếp không dây, mang lại khả năng kết nối băng thông rộng ở phạm vi rộng lớn. OFDM tăng cường hiệu suất truyền dẫn và độ ổn định trong môi trường đa đường bằng cách chia tín hiệu thành nhiều sóng mang con có tần số khác nhau, giúp giảm thiểu ảnh hưởng của nhiễu và hiện tượng fading. Kỹ thuật này đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng yêu cầu tốc độ truyền dữ liệu cao và độ tin cậy, như truyền video trực tuyến, truy cập internet tốc độ cao và các ứng dụng doanh nghiệp. WiMAX sử dụng OFDM để cung cấp các dịch vụ cố định, di động và di động hạn chế, phục vụ cho nhiều đối tượng người dùng khác nhau. Việc hiểu rõ nguyên lý hoạt động và ứng dụng của OFDM trong WiMAX là rất quan trọng để tối ưu hóa hiệu suất mạng và cung cấp trải nghiệm người dùng tốt nhất. Sự linh hoạt và khả năng thích ứng của OFDM cho phép WiMAX hoạt động hiệu quả trong nhiều môi trường khác nhau, từ khu vực thành thị đến nông thôn, nơi các giải pháp có dây có thể không khả thi hoặc quá tốn kém. Theo tài liệu gốc, "WiMAX là công nghệ truyền thông băng thông rộng không dây dựa trên tiêu chuẩn IEE 802.16 cung cấp dữ liệu tốc độ cao trên một khu vực rộng". MIMO (Multiple Input Multiple Output) cũng đóng vai trò quan trọng trong WiMAX, sử dụng truyền đa đường để cải thiện tốc độ dữ liệu và cường độ tín hiệu.

1.1. Định Nghĩa và Ưu Điểm Của Công Nghệ WiMAX

WiMAX là một công nghệ truy cập không dây băng thông rộng tuân theo chuẩn IEEE 802.16, cho phép truyền dữ liệu tốc độ cao trong phạm vi rộng. Ưu điểm chính của WiMAX bao gồm chi phí triển khai thấp, khả năng triển khai nhanh chóng, hỗ trợ cả kết nối cố định và di động, và khả năng hoạt động hiệu quả trong môi trường không có tầm nhìn thẳng (NLOS). WiMAX thích hợp cho các ứng dụng như cung cấp truy cập internet băng thông rộng cho các khu vực nông thôn, hỗ trợ các mạng lưới doanh nghiệp, và cung cấp các dịch vụ di động tốc độ cao. Theo tài liệu, "Công nghệ WiMAX có thể đáp ứng nhu cầu của đông đảo người dùng từ các nước phát triển muốn lắp đặt một mạng dữ liệu tốc độ cao mới với chi phí rất rẻ mà không cần tốn kém chi phí và thời gian để lắp đặt mạng có dây, cho những người ở nông thôn cần truy cập nhanh". Công nghệ WiMAX cũng hỗ trợ nhiều mô hình sử dụng mạng khác nhau, từ truyền dữ liệu qua mạng của nhà cung cấp dịch vụ Internet (backhaul) đến truy cập Internet cho người dùng ở những vị trí cực kỳ xa xôi.

1.2. Vai Trò Của OFDM Trong Kiến Trúc WiMAX

Trong kiến trúc WiMAX, OFDM đóng vai trò then chốt ở lớp vật lý (PHY), đảm bảo truyền dữ liệu hiệu quả và ổn định. OFDM chia băng tần thành nhiều sóng mang con trực giao, cho phép truyền song song nhiều luồng dữ liệu, giảm thiểu ảnh hưởng của nhiễu và hiện tượng fading. Tính trực giao của các sóng mang con giúp giảm thiểu nhiễu giữa các kênh, tăng cường hiệu suất sử dụng băng tần. WiMAX sử dụng cả OFDM và OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) để hỗ trợ nhiều người dùng truy cập đồng thời vào mạng. OFDM cũng cho phép WiMAX thích ứng với các điều kiện kênh truyền khác nhau, tối ưu hóa tốc độ truyền dữ liệu và độ tin cậy. Theo tài liệu, "OFDM đã được tích hợp vào công nghệ WiMAX để cho phép nó cung cấp dữ liệu tốc độ cao mà không bị phai chọn lọc và các vấn đề khác của các dạng định dạng tín hiệu khác".

II. Thách Thức và Giải Pháp Vượt Qua Rào Cản OFDM trong WiMAX

Mặc dù OFDM mang lại nhiều lợi ích cho WiMAX, việc triển khai công nghệ này cũng đối mặt với một số thách thức. Các vấn đề như CFO (Carrier Frequency Offset), ICI (Inter-Carrier Interference) và ISI (Inter-Symbol Interference) có thể làm suy giảm hiệu suất của hệ thống. CFO xảy ra khi có sự sai lệch giữa tần số sóng mang của máy phát và máy thu, gây ra nhiễu giữa các sóng mang con. ICI xảy ra khi các sóng mang con không còn trực giao do ảnh hưởng của kênh truyền đa đường. ISI xảy ra khi các tín hiệu từ các symbol trước đó gây nhiễu cho symbol hiện tại. Để giải quyết những thách thức này, các kỹ thuật như ước lượng và bù CFO, sử dụng khoảng bảo vệ (guard interval) và cân bằng kênh (channel equalization) được áp dụng. Khoảng bảo vệ là một khoảng thời gian thêm vào giữa các symbol để giảm thiểu ISI. Cân bằng kênh được sử dụng để bù đắp cho các biến dạng do kênh truyền gây ra. Việc tối ưu hóa các tham số của hệ thống OFDM, như số lượng sóng mang con, độ dài khoảng bảo vệ và sơ đồ điều chế, cũng rất quan trọng để đạt được hiệu suất tốt nhất. Tài liệu gốc đề cập đến "việc loại bỏ nhiễu giao thoa bên thu cực kỳ phức tạp", làm nổi bật tầm quan trọng của việc giải quyết những thách thức này.

2.1. Ảnh Hưởng Của Nhiễu và Các Phương Pháp Giảm Thiểu

Nhiễu trong hệ thống OFDM có thể đến từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm nhiễu nhiệt, nhiễu giao thoa từ các hệ thống khác và nhiễu do các thành phần của chính hệ thống gây ra. Các phương pháp giảm thiểu nhiễu bao gồm sử dụng các kỹ thuật lọc nhiễu, tăng cường công suất phát, và sử dụng các sơ đồ điều chế mạnh mẽ hơn. Việc sử dụng các kỹ thuật mã hóa kênh cũng có thể giúp cải thiện khả năng chống nhiễu của hệ thống. Ngoài ra, các kỹ thuật như diversity (đa dạng) và beamforming (tạo chùm) có thể được sử dụng để cải thiện chất lượng tín hiệu và giảm thiểu ảnh hưởng của nhiễu. Theo tài liệu, "Trong OFDM, theo một số khuyến nghị, người ta còn kết hợp mã hoá với kỹ thuật xen rẽ (interleaving) trên giản đồ thời gian – tần số để khắc phục lỗi chùm (burst error) thường xuất hiện trong thông tin đa sóng mang do hiện tượng Fading lựa chọn tần số".

2.2. Kỹ Thuật Cân Bằng Kênh và Ước Lượng Kênh Trong OFDM

Cân bằng kênh là một kỹ thuật quan trọng trong OFDM để bù đắp cho các biến dạng do kênh truyền gây ra. Kỹ thuật này sử dụng các thông tin về đáp ứng kênh để điều chỉnh tín hiệu thu được, giúp khôi phục lại tín hiệu gốc một cách chính xác hơn. Ước lượng kênh là quá trình xác định đáp ứng kênh truyền, thường được thực hiện bằng cách sử dụng các tín hiệu dẫn đường (pilot signals) được chèn vào tín hiệu OFDM. Các thuật toán ước lượng kênh khác nhau có thể được sử dụng, tùy thuộc vào đặc điểm của kênh truyền và yêu cầu về độ chính xác. Việc kết hợp cân bằng kênh và ước lượng kênh hiệu quả là rất quan trọng để đạt được hiệu suất tốt nhất trong hệ thống OFDM. Theo tài liệu, "để tính toán đáp ứng tần số của những sóng mang liên kết với kí tự OFDM thứ hai, ta có thể nội suy trong miền thời gian từ sự ước lượng cho kí tự OFDM thứ 1 và thứ 3".

III. OFDM và OFDMA Phân Biệt và Ứng Dụng Thực Tế Trong WiMAX

OFDM và OFDMA là hai kỹ thuật liên quan mật thiết, nhưng có những khác biệt quan trọng. OFDM là một kỹ thuật điều chế, trong khi OFDMA là một kỹ thuật đa truy cập dựa trên OFDM. OFDMA cho phép chia sẻ tài nguyên tần số và thời gian giữa nhiều người dùng bằng cách gán các sóng mang con và khe thời gian khác nhau cho mỗi người dùng. Điều này cho phép WiMAX hỗ trợ nhiều người dùng đồng thời và tối ưu hóa hiệu suất sử dụng băng tần. Trong các ứng dụng WiMAX, OFDM thường được sử dụng cho các kết nối điểm-điểm, trong khi OFDMA được sử dụng cho các kết nối điểm-đa điểm. Việc lựa chọn giữa OFDM và OFDMA phụ thuộc vào yêu cầu về số lượng người dùng, tốc độ truyền dữ liệu và độ phức tạp của hệ thống. "Sự phân chia sóng mang trong mô hình OFDMA được thiết kế để tối thiểu ảnh hưởng của nhiễu phía thiết bị người dùng với anten đa hướng" (theo tài liệu gốc).

3.1. So Sánh Chi Tiết Giữa OFDM và OFDMA Trong WiMAX

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) là phương pháp điều chế chia tín hiệu thành nhiều sóng mang con trực giao nhau. OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) mở rộng OFDM bằng cách cho phép nhiều người dùng chia sẻ các sóng mang con này. OFDM thường hiệu quả hơn cho các kết nối điểm-điểm, trong khi OFDMA tối ưu hóa cho nhiều người dùng truy cập đồng thời. OFDMA linh hoạt hơn trong việc phân bổ tài nguyên và quản lý QoS (Quality of Service), cho phép ưu tiên các ứng dụng khác nhau (ví dụ: thoại, video, dữ liệu). Về cơ bản, OFDMA cung cấp khả năng chia sẻ băng thông hiệu quả hơn so với OFDM trong môi trường đa người dùng của WiMAX.

3.2. Ưu Điểm của OFDMA So Với OFDM Trong Mạng WiMAX

Trong môi trường WiMAX, OFDMA vượt trội hơn OFDM trong nhiều khía cạnh. OFDMA cho phép quản lý tài nguyên linh hoạt hơn, gán các sóng mang con và khe thời gian cho từng người dùng dựa trên nhu cầu của họ. Điều này dẫn đến hiệu suất sử dụng băng thông cao hơn và khả năng phục vụ nhiều người dùng hơn. OFDMA cũng hỗ trợ tốt hơn các dịch vụ QoS, đảm bảo trải nghiệm người dùng tốt hơn cho các ứng dụng thời gian thực như thoại và video. Ngoài ra, OFDMA cho phép giảm công suất phát của thiết bị di động, kéo dài tuổi thọ pin. Mặc dù phức tạp hơn OFDM, OFDMA là lựa chọn ưu tiên cho các mạng WiMAX hiện đại.

IV. Nghiên Cứu Ứng Dụng Đánh Giá Hiệu Suất OFDM trong WiMAX

Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để đánh giá hiệu suất của OFDM trong các hệ thống WiMAX. Các nghiên cứu này thường tập trung vào các yếu tố như tốc độ truyền dữ liệu, độ tin cậy, hiệu suất sử dụng băng tần và khả năng chống nhiễu. Kết quả của các nghiên cứu này cho thấy rằng OFDM mang lại hiệu suất tốt trong nhiều môi trường khác nhau, đặc biệt là trong môi trường đa đường và môi trường có nhiễu cao. Tuy nhiên, hiệu suất của OFDM có thể bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như CFO, ICI và ISI, do đó việc áp dụng các kỹ thuật giảm thiểu các vấn đề này là rất quan trọng. "Bảng 4. So sánh hiệu suất giữa OFDM, OFDMA và SC-FDMA" (trích từ tài liệu gốc) cho thấy các so sánh cụ thể về hiệu suất của các kỹ thuật khác nhau.

4.1. Phân Tích Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Hiệu Suất OFDM

Hiệu suất của OFDM trong WiMAX bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố. Kênh truyền đa đường gây ra ISI và ICI, làm suy giảm chất lượng tín hiệu. CFO làm mất tính trực giao của các sóng mang con. Các kỹ thuật điều chế và mã hóa kênh được sử dụng cũng ảnh hưởng đến hiệu suất. Mật độ sóng mang con và độ dài khoảng bảo vệ cần được tối ưu hóa để đạt được hiệu suất tốt nhất. Ngoài ra, các yếu tố như công suất phát, độ nhạy của máy thu và chất lượng phần cứng cũng có thể ảnh hưởng đến hiệu suất.

4.2. Kết Quả Thực Nghiệm và Mô Phỏng Về Hiệu Suất OFDM

Các nghiên cứu thực nghiệm và mô phỏng cho thấy OFDM mang lại hiệu suất tốt trong nhiều môi trường WiMAX. Tốc độ truyền dữ liệu có thể đạt đến hàng chục Mbps trong điều kiện kênh truyền tốt. Hiệu suất sử dụng băng tần cao, cho phép phục vụ nhiều người dùng hơn. Tuy nhiên, hiệu suất giảm trong môi trường có nhiễu cao hoặc kênh truyền đa đường nghiêm trọng. Các kết quả này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc sử dụng các kỹ thuật giảm thiểu nhiễu và cân bằng kênh để cải thiện hiệu suất OFDM.

V. Xu Hướng Phát Triển Tương Lai Của OFDM trong WiMAX và Hơn Thế

Mặc dù WiMAX không còn là công nghệ phổ biến như trước, các nguyên tắc của OFDM vẫn tiếp tục được sử dụng trong các hệ thống truyền thông không dây hiện đại, chẳng hạn như LTE (Long-Term Evolution) và 5G. Các nghiên cứu hiện tại đang tập trung vào việc cải thiện hiệu suất của OFDM bằng cách sử dụng các kỹ thuật mới như MIMO-OFDM, FBMC (Filter Bank Multi-Carrier) và GFDM (Generalized Frequency Division Multiplexing). Các kỹ thuật này hứa hẹn sẽ mang lại tốc độ truyền dữ liệu cao hơn, độ tin cậy tốt hơn và hiệu suất sử dụng băng tần hiệu quả hơn. Tương lai của OFDM có vẻ rất hứa hẹn, với nhiều ứng dụng tiềm năng trong các lĩnh vực như truyền thông di động, internet of things (IoT) và truyền hình số. "Ứng dụng của WiMAX là Truy nhập cố định: Thiết bị của người sử dụng là cố định tại một vị trí trong suốt thời gian hoà mạng và luôn kết nối với cùng sector hay ô trạm gốc" (tài liệu gốc).

5.1. Các Công Nghệ Mới Nổi Liên Quan Đến OFDM

MIMO-OFDM kết hợp các lợi ích của MIMO (đa đầu vào đa đầu ra) và OFDM để tăng dung lượng và độ tin cậy của kênh truyền. FBMC và GFDM là các kỹ thuật đa sóng mang thay thế cho OFDM, giải quyết một số hạn chế của OFDM, chẳng hạn như độ nhạy với CFO. Các kỹ thuật này sử dụng các bộ lọc để giảm nhiễu giữa các sóng mang con và cải thiện hiệu suất trong môi trường có kênh truyền thay đổi nhanh chóng. Nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực này đang tiếp tục thúc đẩy các giới hạn của truyền thông không dây.

5.2. Ứng Dụng Tiềm Năng Của OFDM Trong Tương Lai

OFDM tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng truyền thông không dây. Các mạng 5G sử dụng các biến thể của OFDM để cung cấp tốc độ dữ liệu cao và độ trễ thấp. IoT (Internet of Things) hưởng lợi từ khả năng của OFDM trong việc hỗ trợ nhiều thiết bị kết nối với hiệu suất năng lượng cao. Truyền hình số và các ứng dụng phát trực tuyến khác cũng dựa vào OFDM để cung cấp nội dung chất lượng cao. Với sự tiến bộ liên tục trong công nghệ, OFDM sẽ tiếp tục là một thành phần thiết yếu của hệ sinh thái truyền thông không dây.

VI. Kết Luận OFDM Nền Tảng Vững Chắc Cho Truyền Thông Không Dây

Tóm lại, OFDM là một công nghệ truyền thông không dây mạnh mẽ và linh hoạt, đã đóng góp đáng kể vào sự phát triển của WiMAX và các hệ thống truyền thông không dây khác. Mặc dù WiMAX không còn phổ biến như trước đây, các nguyên tắc của OFDM vẫn tiếp tục được sử dụng và cải tiến trong các hệ thống hiện đại. Các nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực này đang tiếp tục thúc đẩy các giới hạn của truyền thông không dây, hứa hẹn sẽ mang lại tốc độ truyền dữ liệu cao hơn, độ tin cậy tốt hơn và hiệu suất sử dụng băng tần hiệu quả hơn. Việc hiểu rõ nguyên lý hoạt động và ứng dụng của OFDM là rất quan trọng đối với các kỹ sư và nhà nghiên cứu trong lĩnh vực truyền thông không dây.

6.1. Tầm Quan Trọng Của Việc Nghiên Cứu OFDM

Nghiên cứu về OFDM vẫn rất quan trọng trong bối cảnh truyền thông không dây phát triển nhanh chóng. Các thách thức như kênh truyền đa đường, CFO, và ICI đòi hỏi các giải pháp sáng tạo. Việc nghiên cứu các biến thể mới của OFDM và các kỹ thuật giảm thiểu nhiễu là rất quan trọng để cải thiện hiệu suất của các hệ thống truyền thông không dây trong tương lai. Ngoài ra, việc nghiên cứu ứng dụng của OFDM trong các lĩnh vực mới, chẳng hạn như IoT và thực tế ảo, có thể mở ra những cơ hội mới.

6.2. Hướng Đi Trong Nghiên Cứu và Phát Triển OFDM

Các hướng đi trong nghiên cứu và phát triển OFDM bao gồm: Phát triển các kỹ thuật mới để giảm thiểu nhiễu và cải thiện hiệu suất trong môi trường có kênh truyền thay đổi nhanh chóng. Nghiên cứu các sơ đồ điều chế và mã hóa kênh tiên tiến hơn. Khám phá các ứng dụng của OFDM trong các lĩnh vực mới. Phát triển các hệ thống OFDM có hiệu suất năng lượng cao hơn. Tiếp tục tối ưu hóa các tham số của hệ thống OFDM để đạt được hiệu suất tốt nhất trong các điều kiện khác nhau. Sự kết hợp giữa các kỹ thuật OFDM với các công nghệ khác, như trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy (ML), có thể mang lại những cải tiến đáng kể.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ WIMAX 1. Giới thiệu về Wimax Công nghệ WiMAX là công nghệ truyền thông băng thông rộng không dây dựa trên tiêu chuẩn IEE 802.16 cung cấp dữ liệu tốc độ cao trên một khu vực rộng. Các chữ cái của WiMAX là viết tắt của Khả năng tương tác trên toàn thế giới cho truy cập vi sóng (AXess), và nó là công nghệ kết nối mạng không dây điểm tới đa điểm. Công nghệ WiMAX có thể đáp ứng nhu cầu của đông đảo người dùng từ các nước phát triển muốn lắp đặt một mạng dữ liệu tốc độ cao mới với chi phí rất rẻ mà không cần tốn kém chi phí và thời gian để lắp đặt mạng có dây, cho những người ở nông thôn cần truy cập nhanh.

trong đó các giải pháp có dây có thể không khả thi do khoảng cách và chi phí liên quan, cung cấp hiệu quả băng thông rộng WiMAX. Ngoài ra, nó đang được sử dụng cho các ứng dụng di động, cung cấp dữ liệu tốc độ cao cho người dùng khi đang di chuyển. Công nghệ WIMAX là gì? Tiêu chuẩn cho công nghệ WiMAX là một tiêu chuẩn cho Mạng Khu vực Đô thị Không dây (WMAN) đã được phát triển bởi nhóm công tác số 16 của IEEE 802, chuyên về truy cập không dây băng thông rộng điểm đến đa điểm.16a được phát triển và đưa ra, nhưng bây giờ nó đã được hoàn thiện thêm.16-2004 được phát hành như một phiên bản tinh chỉnh của tiêu chuẩn 802.16a nhằm vào các ứng dụng cố định. Một phiên bản khác của tiêu chuẩn, 802.16-2005 cũng được phát hành và nhắm vào thị trường chuyển vùng và di động.

Công nghệ băng thông rộng WiMAX sử dụng một số công nghệ chính để cho phép nó cung cấp tốc độ dữ liệu tốc độ cao: OFDM (Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao): OFDM đã được tích hợp vào công nghệ WiMAX để cho phép nó cung cấp dữ liệu tốc độ cao mà không bị phai chọn lọc và các vấn đề khác của các dạng định dạng tín hiệu khác. MIMO (Multiple Input Multiple Output): Công nghệ WiMAX sử dụng truyền đa đường bằng MIMO. Bằng cách sử dụng nhiều đường dẫn tín hiệu tồn tại, việc sử dụng MIMO có thể cho phép hoạt động với mức cường độ tín hiệu thấp hơn hoặc cho phép tốc độ dữ liệu cao hơn. Các dịch vụ của WIMAX WiMax là công nghệ băng thông rộng có thể cung cấp các truy nhập/dịch vụ cố định (fixed), nomadic, portable, di động hạn chế và di động.

Trong đó, các ứng dụng được WiMax Forum định nghĩa như sau: - Truy nhập cố định: Thiết bị của người sử dụng là cố định tại một vị trí trong suốt thời gian hoà mạng và luôn kết nối với cùng sector hay ô trạm gốc. - Truy nhập nomadic: thiết bị của người sử dụng là cố định tại một vị trí trong thời gian đang điễn ra việc kết nối mạng. Nếu người sử dụng di chuyển đến một vị trí khác, chẳng hạn ô hay sector khác, trong cùng một mạng thì thiết bị của người sử dụng sẽ được nhận dạng và có thể thiết lập kết nối với mạng. Khi kết nối, thiết bị người sử dụng có thể lựa chọn trạm gốc tốt nhất và trong khi đang kết nối nó sẽ kết nối với cùng sector hay ô trạm gốc.

- Mang xách được (portable): thiết bị của người sử dụng luôn luôn kết nối với mạng khi người sử dụng di chuyển với tốc độ đi bộ trong vùng phủ sóng của mạng. Khả năng chuyển vùng hạn chế có thể thực hiện được khi người sử dụng di chuyển từ vùng phủ của ô này sang ô khác trong cùng mạng. - Di động hạn chế: thiết bị người sử dụng có thể kết nối với mạng với các ứng dụng phi thời gian thực trong khi di chuyển với tốc độ ô tô trong vùng phủ sóng của mạng. Chức năng chuyển vùng giữa các sector và các trạm gốc cho phép việc kết nối được liên tục đối với các ứng dụng phi thời gian thực.

- Di động: thiết bị luôn được kết nối khi người sử dụng di chuyển với tốc độ cao trong vùng phủ sóng của mạng. Chức năng chuyển vùng cho phép dịch vụ được liên tục với mọi ứng dụng. Lịch sử WIMAX Lịch sử của WiMAX bắt đầu từ những năm 1990 với nhận thức rằng sẽ có sự gia tăng đáng kể lưu lượng dữ liệu qua các mạng viễn thông. Với việc mạng viễn thông có dây rất đắt tiền, đặc biệt là ở các khu vực xa trung tâm và không được lắp đặt ở nhiều quốc gia, các phương pháp cung cấp băng thông rộng không dây đã được nghiên cứu.

Lịch sử WiMAX bắt đầu với những cuộc điều tra này về kết nối dặm cuối cùng, các phương pháp cung cấp dữ liệu tốc độ cao cho một số lượng lớn người dùng có thể không có kết nối có dây hiện có. Khả năng kết nối dặm cuối cùng với chi phí thấp cùng với khả năng của một hệ thống có thể xử lý backhaul qua một liên kết không dây được chứng minh là một lý lẽ thuyết phục để phát triển một hệ thống liên kết dữ liệu không dây mới. Nhóm làm việc theo tiêu chuẩn 802.16 được IEEE thành lập vào năm 1999 dưới sự quản lý của Ủy ban tiêu chuẩn IEEE 802 LAN / MAN.16 đầu tiên được phê duyệt vào tháng 12 năm 2001 và sau đó là hai lần sửa đổi đối với tiêu chuẩn cơ bản 802. Những sửa đổi này giải quyết các vấn đề về phổ vô tuyến và khả năng tương tác và được đặt dưới tên gọi 802.

Vào tháng 9 năm 2003, một dự án sửa đổi lớn đã được bắt đầu. Điều này nhằm mục đích điều chỉnh tiêu chuẩn với tiêu chuẩn Châu Âu / ETSI HIPERMAN. Nó cũng nhằm kết hợp các thông số kỹ thuật kiểm tra sự phù hợp trong tiêu chuẩn tổng thể. Dự án được hoàn thành vào năm 2004 và tiêu chuẩn được phát hành là 802.16d, mặc dù nó thường được gọi là 802.16-2004 theo quan điểm của ngày phát hành.

Với việc phát hành tiêu chuẩn 802.16 trước đó, bao gồm các sửa đổi a, b và c đã được rút lại.16-2001 được hoàn thành vào tháng 10/2001 và được công bố vào 4/2002, định nghĩa đặc tả kỹ thuật giao diện không gian WirelessMAN™ cho các mạng vùng đô thị. Đặc điểm chính của IEEE 802.16 – 2001:  Giao diện không gian cho hệ thống truy nhập không dây băng rộng cố định họat động ở dải tần 10 – 66 GHz, cần thỏa mãn tầm nhìn thẳng.  Lớp vật lý PHY: WirelessMAN-SC.  Tốc độ bit: 32 – 134 Mbps với kênh 28 MHz.

 Điều chế QPSK, 16 QAM và 64 QAM.  Các dải thông kênh 20 MHz, 25 MHz, 28 MHz.  Bán kính cell: 2 – 5 km.  Kết nối có định hướng, MAC TDM/TDMA, QoS, bảo mật.16a Vì những khó khăn trong triển khai chuẩn IEEE 802.16, hướng vào việc sử dụng tần số từ 10 – 66 GHz, một dự án sửa đổi có tên IEEE 802.16a đã được hoàn thành vào tháng 11/2002 và được công bố vào tháng 4/2003.

Chuẩn này được mở rộng hỗ trợ giao diện không gian cho những tần số trong băng tần 2–11 GHz, bao gồm cả những phổ cấp phép và không cấp phép và không cần thoả mãn điều kiện tầm nhìn thẳng. Đặc điểm chính của IEEE 802.16a như sau:  Bổ sung 802.16, các hiệu chỉnh MAC và các đặc điểm PHY thêm vào cho dải 2 – 11 GHz (NLOS).  Tốc độ bit: tới 75Mbps với kênh 20 MHz.  Điều chế OFDMA với 2048 sóng mang, OFDM 256 sóng mang, QPSK, 16 QAM, 64 QAM.

 Dải thông kênh có thể thay đổi giữa 1,25MHz và 20MHz.  Bán kính cell: 6 – 9 km.  Lớp vật lý PHY: WirelessMAN-OFDM, OFDMA, SCa. Các chức năng MAC thêm vào: hỗ trợ PHY OFDM và OFDMA, hỗ trợ công nghệ Mesh, ARQ.16 - 2004 Tháng 7/2004, chuẩn IEEE 802.16d được chấp thông qua, kết hợp của các chuẩn IEEE 802.16a, ứng dụng LOS ở dải tần số 10 - 66 GHz và NLOS ở dải 2 - 11 GHz.

Khả năng vô tuyến bổ sung như là “beam forming” và kênh con OFDM.16e Đầu năm 2005, chuẩn không dây băng thông rộng 802.16e với tên gọi Mobile WiMAX đã được phê chuẩn, cho phép trạm gốc kết nối tới những thiết bị đang di chuyển. Chuẩn này giúp cho các thiết bị từ các nhà sản xuất này có thể làm việc, tương thích tốt với các thiết bị từ các nhà sản xuất khác.16e họat động ở các băng tần nhỏ hơn 6 GHz, tốc độ lên tới 15 Mbps với kênh 5 MHz, bán kính cell từ 2 – 5 km.16e có hỗ trợ handoff và roaming. Sử dụng SOFDMA, một công nghệ điều chế đa sóng mang. Các nhà cung cấp dịch vụ mà triển khai 802.16e cũng có thể sử dụng mạng để cung cấp dịch vụ cố định.16e hỗ trợ cho SOFDMA cho phép số sóng mang thay đổi, ngoài các mô hình OFDM và OFDMA.

Sự phân chia sóng mang trong mô hình OFDMA được thiết kế để tối thiểu ảnh hưởng của nhiễu phía thiết bị người dùng với anten đa hướng.16e đưa ra hỗ trợ cải tiến hỗ trợ MIMO và AAS, cũng như các handoff cứng và mềm. Nó cũng cải tiến các khả năng tiết kiệm công suất cho các thiết bị di động và các đặc điểm bảo mật linh hoạt hơn.16-2005 Hoàn thiện vào Hoàn thiện vào tháng 6- Tình trạng Hoàn thiện vào tháng 12-2005 tháng 12-2001 2004 2-11 GHz cho cố định; Dải tần 10-66 GHz 2-11 GHz 2-6 GHz cho di động Cố định, tầm Cố định, không nhìn thẳng Cố định và di động, không nhìn Ứng dụng nhìn thẳng (NLOS) thẳng (NLOS) (LOS) Cấu trúc Điểm – đa điểm, Điểm – đa điểm, mạng lưới Điểm – đa điểm, mạng lưới lớp MAC mạng lưới Mô hình Đơn sóng mang Đơn sóng mang, 256 Đơn sóng mang, 256 OFDM hoặc S-OFDM với 128, 512, truyền sóng OFDM, 2048 OFDM 1024, 2048 sóng mang con. Điều chế QPSK, 16QAM, QPSK, 16QAM, 64QAM QPSK, 16QAM, 64QAM 64QAM Tổng tần số dữ liệu 32-134.4 Mbps 1-75 Mbps 1-75 Mbps Ghép kênh Khối Khối TDM/TDMA/OFDMA Khối TDM/TDMA/OFDMA TDM/TDMA Song công TDD và FDD TDD và FDD TDD và FDD Độ rộng kênh 1.75 (MHz) Giao diện WirelessMAN- WirelessMAN-SCa, WirelessMAN-SCa, không gian WirelessMAN-OFDM, WirelessMAN-OFDM, SC WirelessMAN-OFDMA WirelessMAN-OFDMA Xử lý 256-OFDM như là WiMAX S-OFDMA như là WiMAX di WiMAX Không cố định động Bảng 1. Thông tin các chuẩn 1.

Các phiên bản Kể từ khi hình thành ban đầu, các ứng dụng mới cho WiMAX đã được phát triển và kết quả là có hai phiên bản của công nghệ WiMAX: Hai phiên bản của công nghệ băng thông rộng WiMAX được sử dụng cho các ứng dụng khác nhau và mặc dù chúng dựa trên cùng một tiêu chuẩn, việc triển khai mỗi loại đã được tối ưu hóa để phù hợp với ứng dụng cụ thể của nó.16d - Thay thế DSL Phiên bản 802.