mở đầu này, chúng ta đã cùng tìm hiểu những khái niệm cơ bản về Wimax, về chuẩn không dây toàn cầu 802. Trên cơ sở những đặc tính và ưu điểm của hệ thống Wimax trong thực tế triển khai, có thể z -22- khẳng định rằng công nghệ Wimax là công nghệ cách mạng trong lĩnh vực không dây. Việc ứng dụng và triển khai công nghệ Wimax tại Việt Nam là hoàn toàn cấp thiết, đúng với chủ trương “đi tắt đón đầu” trong Viễn thông và hoàn toàn phù hợp với hoàn cảnh kinh tế cũng như địa hình phức tạp, đa dạng của nước ta. Theo đó, Luận văn sẽ tập trung nghiên cứu hệ thống Wimax trong dải tần 2-11GHz.
z -23- Ch-¬ng II: Nghiªn cøu hÖ thèng FBWA - WiMAX d¶i tÇn 2-11GHz vµ nhiÔu cña hÖ thèng. tæng quan vÒ hÖ thèng WiMAX d¶i tÇn 2GHz -11GHz 2. Công nghệ không dây băng rộng 2. Nhu cầu sử dụng công nghệ băng rộng Như chúng ta đã biết, theo phương phức truy nhập truyền thống mà hiện nay vẫn được sử dụng chủ yếu, đặc biệt là tại Việt Nam là dùng cặp cáp đồng làm phương tiện truyền dẫn, như vậy mỗi thuê bao cần có một lượng khá lớn cáp đồng kết nối với tổng đài.
Mạng truy nhập truyền thống vốn được thiết kế cho việc truyền thông tín hiệu thoại, nó sử dụng chủ yếu là tín hiệu tương tự với dải tần hẹp (0,3 – 3,4KHz), chỉ thích hợp cho các cuộc gọi ngắn cỡ vài phút. Các cuộc gọi dài sẽ gây ra quá tải và tắc nghẽn trên mạng. Các thành phần, thiết bị của nó cũng chỉ được xây dựng để thích ứng với các điều kiện này. Điều này đã làm cho mạng truy nhập có hiệu suất rất thấp.
Băng tần của các đường dây cáp đồng không được khai thác triệt để, gây ra lãng phí lớn. Các đường dây cáp đồng có băng tần cỡ MHz nhưng chỉ được sử dụng một lượng rất nhỏ, từ 0,3 đến 3,4KHz. Với băng tần 0,3 – 3,4 KHz, về mặt lí thuyết 33,6Kbps là tốc độ tối đa có thể đạt được. Sau này một số công ty chế tạo Modem tìm cách lách khỏi các mạch lọc và có thể đưa tốc độ đường truyền lên tới 56Kbps theo chiều từ ISP về thuê bao nhưng chiều ngược lại thì vẫn chỉ có 33,6Kbps.
Ngày nay, nhu cầu của khách hàng ngày càng cao gia tăng. Người tiêu dùng không đơn thuần chỉ muốn truyền email, văn bản text, fax,… mà họ mong muốn sử dụng các dịch vụ đa phương tiện như âm thanh, hình ảnh… Khi đó tốc độ 33,6Kbps, thậm chí 56Kbps không thể đủ để triển khai các dịch vụ loại này. Hiện tại, khi mà tốc độ của mạng lõi đã được tăng đáng kể, khả năng xử lí tại đấu cuối phía khách hàng cũng ngày một mạnh thì việc mạng truy nhập vẫn hạn chế như vậy sẽ gây ra hiện tượng ngẽn cổ chai (bottleneck). Vấn z -24- đề được đặt ra là cần phải cải thiện nốt mạng truy nhập để nó đáp ứng được nhu cầu của cả nhà cung cấp dịch vụ lẫn khách hàng.
Công nghệ băng rộng chính là các công nghệ sinh ra để giải quyết vấn đề của mạng truy nhập. Đó là thuật ngữ chỉ bất kì loại truy cập internet tốc độ cao nào. Công nghệ băng rộng cho phép các cá nhân hoặc tổ chức có thể truy cập internet cả 24 giờ trong một ngày, tạo môi trường cho việc sử dụng hoặc cung cấp các dịch vụ chất lượng cao. Các công nghệ không dây Công nghệ WWAN - Wide Wireless Area Network: Đặc điểm của mạng WAN đó là khả năng bao phủ của nó trên một vùng địa lý rộng lớn.
Có thể là một khu vực rộng, một quốc gia, thậm chí toàn cầu. Chính vì vậy, mạng này ra đời chủ yếu với mục đích xây dựng nên các hệ thống thông tin di động. Kể từ khi ra đời từ năm 80 tới nay, các mạng di động đã phát triển hết sức nhanh chóng trên phạm vi toàn cầu. Kết quả thống kê ở một số nước cho thấy số lượng các thuê bao di động đã vượt xa các thuê bao cố định.
Trong tương lai, con số này sẽ vẫn tăng cùng với nhu cầu của thuê bao. Điều này đã khiến cho các nhà khai thác cũng như các tổ chức viễn thông không ngừng nghiên cứu, cải tiến, đưa ra các giải pháp kĩ thuật nhằm nâng cao khả năng của mạng di động. Cho đến nay, mạng WWAN đã trải qua 3 thế hệ với các giai đoạn khác nhau. Và mỗi thế hệ đều có những cải tiến vượt bậc so với thế hệ đi trước.Tất cả các hệ thống 1G sử dụng phương pháp đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA.
Các hệ thống mạng di động 1G chỉ được dùng để sử dụng cho dịch vụ thoại với chất lượng khá thấp nguyên do tình trạng nghẽn mạch và nhiễu xảy ra thường xuyên. Các hệ thống mạng di động 1G bao gồm các hệ thống: AMPS (Advaced Mobile Phone System), ETACTS (Enhanced Total Access Cellular System) và NMT(Nordic Mobile Telephone System). z -25- Hệ thống thông tin di động thứ 2 (2G) Hệ thống mạng 2G được triển khai vào năm 1990 và hiện nay vẫn được sử dụng rộng rãi. Là một mạng thông tin di động số băng hẹp, sử dụng phương pháp chuyển mạch (circuit switching) là chủ yếu.
Phương pháp đa truy cập TDMA (Time Division Multiple Access) và CDMA (Code Division Multiple Access) được sử dụng kết hợp FDMA. Hệ thống mạng di động 2G sử dụng cho dịch vụ thoại và truyền số liệu. Hệ thống mạng 2G bao gồm các hệ thống như PCS (Personal Communication System), TDMA(Time Division Multiple Access), CDMA (Code Division Multiple Access), GSM(Global System for Mobile Communication) Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2.5 G) Đặc điểm của hệ thống mạng 2.5G là mạng chuyển tiếp giữa hệ thống mạng di động thế hệ thứ 2 (2G) và thứ 3 (3G). Hệ thống hoàn toàn dựa trên cơ chế chuyển mạch gói.
Ưu điểm củ hệ thống di động 2.5G là tiết kiệm được không gian và tăng tốc độ truyền dẫn. Việc nâng cấp hệ thống mạng 2G lên 2.5G nhanh hơn và có chi phí thấp hơn so với việc nâng cấp mạng từ 2G lên 3G .5G như một bước đệm chuyển tiếp, không đòi hỏi môt sự thay đổi có tính chất đột biến. Các hệ thống mạng 2.5G gồm có GPRS (Generic Packet Radio Services), EDGE (Enhanced Data Rate for Global Evolution) Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (3G) Đây là thế hệ thông tin di động số cho phép chuyển mạng bất kỳ, có khả năng truyền thông đa phương tiện chất lượng cao. Các hệ thống 3G được xây dựng trên cơ sở CDMA hoặc CDMA kết hợp với TDMA, có khả năng cung cấp một băng tần rộng theo yêu cầu, do đó có thể hỗ trợ các dịch vụ có nhiều tốc độ khác nhau.
Ở thế hệ thứ 3, các hệ thống thông tin di động có xu thế hoà nhập thành một tiêu chuẩn chung duy nhất và phục vụ lên đến 2Mbps. Mặc dù 3G được tính toán sẽ là một chuẩn mang tính toàn cầu nhưng chi phí xây dựng cơ sở hạ tầng cho hệ thống này rất tốn kém. z -26- Các hệ thống mạng 3G gồm WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access), UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) Công nghệ WMAN: Đặc điểm của công nghệ này là phạm vi bao phủ của nó từ vài đến vài chục km. Công nghệ này thích hợp cho việc triển khai các ứng dụng trong phạm vi một thành phố, hoặc một vùng ngoại ô,… Công nghệ này đặc biệt có ý nghĩa trong việc đưa thông tin tới các vùng sâu, vùng xa hoặc những nơi mà việc đi cáp đến thực sự khó khăn.
Hiện nay có hai tổ chức chính thực hiện việc chuẩn hóa công nghệ này là IEEE với 802.16 và ETSI với HiperAccess/HiperMAN Công nghệ WLAN: WLAN là hệ thống liên kết, chia sẻ và trao đổi dữ liệu giữa các máy tính sử dụng sóng radio hoặc hồng ngoại nhằm thay thế mạng LAN truyền thống. Tổ chức chuẩn hóa các mạng WLAN chủ yếu vẫn là IEEE và ETSI. Các hệ thống WLAN có thể đạt tới tốc độ hàng chục Mbps trong khoảng cách vài chục mét. Thiết bị WLAN đã được lắp đặt tại nhiều địa điểm nhất là những nơi tập trung dân cư như khách sạn, trạm, nhà ga,… Một số lợi ích cơ bản của WLAN là: cho phép thay đổi, di chuyển, thu hẹp và mở rộng một mạng một cách rất đơn giản, tiết kiệm, có thể thành lập một mạng có tính chất tạm thời với khả năng cơ động mềm dẻo cao, thiết lập được mạng ở những khu vực rất khó nối dây, tiết kiệm chi phí đi dây tốn kém.
Bên cạnh đó, việc cài đặt mạng WLAN cũng khá dễ dàng và công nghệ WLAN cũng rất dễ hiểu và dễ sử dụng. LAN và WLAN chỉ khác nhau ở một số đặc điểm nhưng nhìn chung tất cả những công nghệ áp dụng trong LAN thì cũng đều đều áp dụng được cho WLAN. Chúng có các tính năng giống nhau và thường được nối chung với mạng Ethernet đi dây. WLAN ngày càng phát triển theo xu hướng “nhanh hơn, tốt hơn, rẻ hơn”, tốc độ của WLAN đã lên tới vài chục Mbps, khoảng cách hàng kilomet còn giá thành thì ngày càng giảm.
Thậm chí sự phát triển của nó đã làm nó vượt khỏi ranh giới mạng LAN thông thường Ở Việt Nam hiện nay, WLAN vẫn chưa phát triển, chỉ có một số rất ít nơi lắp đặt hệ thống WLAN do cơ sở hạ tầng, giá thành chưa phù hợp. Nhưng z -27- trong tương lai không xa, WLAN sẽ là một công nghệ thay thế cho các công nghệ LAN truyền thống. Công nghệ WPAN: Cùng với sự phát triển ngày càng mạnh mẽ của khoa học, công nghệ, sự ra đời của các thiết bị ngoại vi cho máy tinh, các thiết bị hỗ trợ cá nhân ngày càng nhiều, nhu cầu trao đổi, chia sẻ thông tin giữa chúng cũng ngày càng trở nên cần thiết. Các thiết bị này có đặc điểm là đơn giản, chuyên dụng, không đòi hỏi tốc độ quá cao, khả năng xử lí phức tạp cho nên việc sử dụng các công nghệ mạng có sẵn thực hiện những giao tiếp này trở nên đắt tiền và không phù hợp.
Mạng PAN ra đời cũng nhằm đáp ứng những đòi hỏi đó. PAN là một mạng kết nối giữa các thiết bị ở rất gần với nhau cho phép chúng chia sẻ thông tin và các dịch vụ. Điểm đặc biệt của mạng này là được ứng dụng trong khoảng cách rất ngắn, thông thường chỉ khoảng vài mét, công suất rất nhỏ,… nó rất thích hợp để nối các thiết bị ngoại vi vào máy tính. Các mạng PAN cũng được dùng để giao tiếp giữa các thiết bị cá nhân như điện thoại, PDA,… hoặc để kết nối với các mạng cấp cao hơn như mạng LAN, WAN, thậm chí cả Internet.