Đề án Nghiên cứu về công nghệ Wimax và ứng dụng của công nghệ Wimax tại Việt Nam hiện nay

ể lên tới 50 km Tốc độ truyền có thể thay đổi và tối đa có thể lên tới 70 MB/s Hoạt động trong cả hai môi trường truyền dẫn: đường truyền tầm nhìn thẳng LOS (Line of Sight) và đường truyền che khuất NLOS (Non line of sight). Làm việc ở hai dải tần 2-11 Ghz và 10-66 Ghz Hướng truyền tin được chia thành 2 đường lên và xuống Cho phép sử dụng cả 2 công nghệ TDD và FDD Chuẩn 802.16e cho mạng di động được thông qua vào ngày 7/12/2005. (phổ tần số thấp hơn 6 GHz; không đòi hỏi tầm nhìn thẳng; kỹ thuật OFDMA-(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access); tốc độ truyền cực đại: dưới 75 Mbit/s với băng tần là 20 MHz; bán kính vùng phủ sóng của 1 cell là 1-3 km Indoor và 2-5 km Outdoor; tốc độ di chuyển của người dùng: dưới 100 km/h vẫn đảm bảo liên lạc tốt. Trong WiMax hướng truyền tin được chia thành hai đường lên và xuống. Đường lên có tần số thấp hơn đường xuống và đều sử dụng công nghệ OFDM để truyền. OFDM trong WiMax sử dụng tổng cộng 2048 sóng mang, trong đó có 1536 sóng mang dành cho thông tin được chia thành 32 kênh con mỗi kênh con tương đương với 48 sóng mang. WiMax sử dụng điều chế nhiều mức thích ứng từ BPSK, QPSK đến 256-QAM kết hợp các phương pháp sửa lỗi dữ liệu như ngẫu nhiên hoá, với mã hoá sửa lỗi Reed Solomon, mã xoắn tỷ lệ mã từ 1/2 đến 7/8. Cho phép sử dụng cả hai công nghệ TDD (time division duplexing) và FDD (frequency division duplexing) cho việc phân chia truyền dẫn của hướng lên (uplink) và hướng xuống (downlink). 3.3 Cấu trúc phân lớp Về cấu trúc phân lớp, hệ thống WiMax được phân chia thành 4 lớp : Lớp con tiếp ứng (Convergence), lớp đa truy nhập (MAC layer), lớp truyền dẫn (Transmission) và lớp vật lý (Physical). Các lớp này tương đương với hai lớp dưới của mô hình OSI và được tiêu chuẩn hoá để có thể giao tiếp với nhiều ứng dụng lớp trên như mô tả ở hình dưới đây. -Lớp con tiếp ứng (convergence): ) làm nhiệp vụ giao diện giữa lớp đa truy nhập và các lớp trên, -Lớp đa truy nhập (MAC ) :Chuẩn 802.16 của IEEE đưa ra cùng một lớp MAC cho tất cả lớp PHY (đơn sóng mang, 256 OFDM, 2048 OFDMA). Lớp MAC này là kết nối được định hướng và chuẩn bị cho kết nối TDM đường kết hợp với truy cập TDMA ở đường lên. Chuẩn này định nghĩa là hỗ trợ cho cả TDD(Time Division Duplexing) và FDD(Frequency Division Duplexing) và cho phép phương thức bán song công FDD (HD-FDD). TDD là một kỹ thuật mà ở đó hệ thống phát và nhận ở cùng kênh gán các khe thời gian cho phương thức phát và nhận. FDD yêu cầu hai phổ tần riêng rẽ. -Lớp truyền dẫn (transmission) -Lớp vật lý (physical): Lớp vật lý (PHY) được 802.16 định nghĩa có ba biến thể: Sóng mang đơn, OFDM 256 và OFDMA 2048. Lớp vật lý OFDM 256 được Diễn đàn WiMAX lựa chọn cho các mô tả đầu tiên dựa trên 802.16-2004 (trước đây là 802.16REVd). 3.4. Các băng tần cho Wimax. Các băng tần đang được thế giới đề xuất triển khai WiMAX bao gồm: + 2300-2400 MHz: Hồng Kông, Hàn Quốc, úc, Singapore + 2400-2483,5 MHz: Hồng Kông, Anh + 2500-2690 MHz: nhiều nước dự kiến cho IMT2000 + 3300-3400 MHz: ấn Độ +3400-3600MHz:HồngKông,TrungQuốc,châuÂu+ 5725-5850 MHz: Hồng Kông, Trung Quốc, Anh, Ailen Băng 3400 – 3600 MHz ( băng 3.5 GHz): Băng 3.5Ghz là băng tần đó được nhiều nước phân bổ cho hệ thống truy cập không dây cố định (Fixed Wireless Access – FWA) hoặc cho hệ thống truy cập không dây băng rộng (WBA). WiMax cũng được xem là một công nghệ WBA nên có thể sử dụng băng tần này cho WiMax. Vì vậy, WiMax Forum đó thống nhất lựa chọn băng tần này cho WiMax..Các hệ thống WiMax ở băng tần này sử dụng chuẩn 802.16-2004 để cung cấp các ứng dụng cố định và nomadic, độ rộng phân kênh là 3.5MHz hoặc 7MHz, chế độ song công TDD hoặc FDD. Một số nước qui định băng tần này chỉ dành cho các hệ thống cung cấp các dịch vụ cố định, không có ứng dụng nomadic, nên để triển khai được WiMax cần phải sửa đổi lại qui định này.Đối với Việt Nam, do băng tần này được ưu tiên dành cho hệ thống vệ tinh Vinasat nên hiện tại không thể triển khai cho WiMax. Băng 3600-3800MHz Băng 3600-3800MHz được một số nước châu Âu xem xét để cấp cho WBA. Tuy nhiên, do một phần băng tần này (từ 3.7-3.8GHz) đang được nhiều hệ thống vệ tinh viễn thông sử dụng (đường xuống băng C), đặc biệt là ở khu vực châu Á, nên ít khả năng băng tần này sẽ được chấp nhận cho WiMax ở châu Á. Băng 3300-3400MHz (băng 3.3 GHz) Băng tần này đó được phân bổ ở Ấn Độ, Trung Quốc và Việt Nam đang xem xét phân bổ chính thức. Do Ấn Độ và Trung Quốc là hai thị trường lớn, nên dù chưa có nhiều nước cấp băng tần này cho WBA, nhưng thiết bị WiMAX cũng đã được sản xuất. Chuẩn WiMax áp dụng ở băng tần này tương tự như với băng 3.5GHz, đó là WiMax cố định, chế độ song công FDD hoặc TDD, độ rộng kênh 3.5MHz hoặc 7MHz. Do Ấn Độ chỉ cho phép sử dụng đoạn băng tần 3316-3400MHz, nên các thiết bị WiMax hiện tại cũng chỉ làm việc trong đoạn này với tối đa 2x9 kênh 3.5MHz. Vì vậy, nếu cú 4 nhà khai thác sử dụng băng tần này thì thường mỗi nhà khai thác chỉ được cấp sử dụng 2x2 kênh 3.5MHz. Trong khi đó, theo ý kiến của các chuyên gia Alvarion, một trong những hãng cung cấp thiết bị WiMax, thì để khai thác hiệu quả, mỗi nhà khai thác nên được cấp ít nhất 2x3 kênh 3.5MHz. Băng 2500-2690MHz (băng 2.5 GHz) (dành cho di động)Băng tần này là băng tần được WiMax Forum ưu tiên lựa chọn cho WiMax di động theo chuẩn 802.16-2005. Có hai lý do cho sự lựa chọn này. Thứ nhất, so với các băng trên 3GHz điều kiện truyền sóng của băng tần này thích hợp cho các ứng dụng di động. Thứ hai là khả năng băng tần này sẽ được nhiều nước cho phép sử dụng WBA bao gồm cả WiMax. WiMax ở băng tần này có độ rộng kênh là 5MHz, chế độ song công TDD, FDD. Băng tần này trước đây được sử dụng phổ biến cho các hệ thống truyền hình MMDS trên thế giới, nhưng do MMDS không phát triển nên Hội nghị Thông tin Vô tuyến thế giới năm 2000 (WRC-2000) đã xác định có thể sử dụng băng tần này cho hệ thống di động thế hệ 3 (3G hay IMT-2000 theo cách đặt tên của ITU). Tuy nhiên, khi nào IMT-2000 được triển khai ở băng tần này cũng chưa có câu trả lời rõ ràng. Vì vậy, hiện đã có một số nước như Mỹ, Brazil, Mexico, Singapore, Canada, Liên hiệp Anh (UK), Australia cho phép sử dụng một phần băng tần tần này cho WBA. Trung Quốc và Ân Độ cũng đang xem xét. Ví dụ, Singapore đã chia băng 2.5GHz thành 15 khối 6 MHz cho WBA để đấu thầu, theo đó nhà khai thác được cung cấp các dịch vụ cố định, nomadic và di động, không yêu cầu phải sử dụng một công nghệ cụ thể nào. Các nhà khai thác trúng thầu có trách nhiệm tự phối hợp với nhau và với các nhà khai thác của các nước láng giềng để tránh can nhiễu. Tại Mỹ, Ủy ban Truyền thông Liên bang (FCC) chia băng 2.5GHz thành 8 khối, mỗi nhà khai thác có thể được cấp 22.5MHz, gồm một khối phổ có độ rộng 16.5MHz kết hợp với khối 6MHz. Do ITU xác định băng tần này cho IMT-2000, nên WiMax Forum đang có kế hoạch tham gia vào các nhóm nghiên cứu của ITU để thúc đẩy việc đưa chuẩn 802.16 thành một nhánh của họ tiêu chuẩn IMT-2000. Với Việt Nam, Quy hoạch phổ vô tuyến điện quốc gia được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt cuối năm 2005 đã quy định băng tần 2500-2690 MHz sẽ được sử dụng cho các hệ thống thông tin di động thế hệ mới, không triển khai thêm các thiết bị khác trong băng tần này. Vì vậy, có thể hiểu công nghệ WiMax di động cũng là một đối tượng của quy định này, nhưng băng tần này sẽ được sử dụng cho loại hình công nghệ cụ thể nào vẫn còn để mở. Băng 2300-2400MHz (băng 2.3 GHz)(di động) Băng 2.3GHz cũng có đặc tính truyền sóng tương tự như băng 2.5GHz nên là băng tần được WiMax Forum xem xét cho WiMax di động. Hiện có một số nước phân bổ băng tần này cho WBA như Hàn Quốc (triển khai WiBro), Úc, Mỹ, Canada, Singapore. Singapore đã cho đấu thầu 10 khối 5MHz trong dải 2300-2350MHz để sử dụng cho WBA với các điều kiện tương tự như với băng 2.5GHz. Úc chia băng tần này thành các khối 7MHz, không qui định cụ thể về công nghệ hay độ rộng kênh, ưu tiên cho ứng dụng cố định. Mỹ chia thành 5 khối 10MHz, không qui định cụ thể về độ rộng kênh, cho phép triển khai cả TDD và FDD. Đối với Việt Nam, đây cũng là một băng tần có khả năng sẽ được sử dụng để triển khai WBA/WiMax. Băng 5725-5850MHz (băng 5.8 GHz) Băng tần này được WiMax Forum quan tâm vì đây là băng tần được nhiều nước cho phép sử dụng không cần cấp phép và với công suất tới cao hơn so với các đoạn băng tần khác trong dải 5GHz (5125-5250MHz, 5250-5350MHz), vốn thường được sử dụng cho các ứng dụng trong nhà. Theo WiMax Forum thì băng tần này thích hợp để triển khai WiMax cố định, độ rộng phân kênh là 10MHz, phương thức song công được sử dụng là TDD, không có FDD. Băng dưới 1GHz Với các tần số càng thấp, sóng vô tuyến truyền lan càng xa, số trạm gốc cần sử dụng càng ít, tức mức đầu tư cho hệ thống thấp đi. Vì vậy, WiMax Forum cũng đang xem xét khả năng sử dụng các băng tần dưới 1GHz, đặc biệt là băng 700-800MHz. Hiện nay, một số nước đang thực hiện việc chuyển đổi từ truyền hình tương tự sang truyền hình số, nên sẽ giải phúng được một phần phổ tần sử dụng cho WBA/WiMax. Ví dụ, Mỹ đó cấp đoạn băng tần 699-741MHz trước đây dùng cho kênh 52-59 UHF truyền hỡnh và xem xét cấp tiếp băng 747-801MHz (kênh 60-69 UHF truyền hình). Với Việt Nam, do đặc điểm có rất nhiều đài truyền hình địa phương nên các kênh trong giải 470-806MHz dành cho truyền hình được sử dụng dày đặc cho các hệ thống truyền hình tương tự. Hiện chưa có lộ trình cụ thể nào để chuyển đổi các hệ thống truyền hình tương tự này sang truyền hình số, nên chưa thấy có khả năng có băng tần để cấp cho WBA/WiMax ở đây. 3.5. Công nghệ OFDM cho việc truyền dẫn vô tuyến mạng OFDM là một công nghệ điều chế và mã hóa số, đã được sử dụng thành công trong các ứng dụng hữu tuyến như modem DSL và modem cáp. Các sản phẩm của các công ty thành viên Diễn đàn WiMAX đang sử dụng các hệ thống 802.16 dựa trên OFDM để vượt qua những thách thức của việc truyền sóng NLOS. Nhờ độ truyền, tỷ lệ lỗi bit, cũng như hiệu quả sử dụng phổ tần nên đã được IEEE chọn làm công nghệ truyền dẫn cho truyền thông vô tuyến băng rộng trong chuẩn IEEE 802.16e. Chú ý rằng môi trường truyền thông vô tuyến là một mỗi trường khắc nghiệt nhất trong truyền dẫn thông tin. Nó gây suy hao tín hiệu về biên độ cũng như suy hao lựa chọn tần số, kèm theo các hiệu ứng pha đinh đa đường. Sự suy hao này đặc biệt tăng nhanh theo khoảng cách và ở tần số cao, ngoài ra còn tùy thuộc vào địa hình là thành thị, đồng bằng hay miền núi mà sự suy giảm cũng khác nhau. Hình 3 và Bảng 1 ở dưới đây là nghiên cứu trên các hệ thống ISM tần số 2,4GHz và UNII tần số 5,4GHz minh hoạ sự suy giảm theo khoảng cách và trên các loại địa hình với các điều kiện truyền dẫn khác nhau. Hình 3: Suy giảm tín hiệu theo khoảng cách Mô tả Mức độ suy giảm Khu vực trung tâm thành phố nhiều nhà cao tầng 20dB thay đổi từ phố này tới phố khác Khu vực ngoại ô ít nhà cao tầng Tăng 10dB tín hiệu so với vùng trung tâm Khu nông thôn Tăng 20dB tín hiệu so với vùng ngoại ô Khu vực địa hình không đều và vùng nhiều cây cối Công suất tín hiệu thay đổi từ 3-12dB Trong môi trường truyền dẫn đa đường, nhiễu xuyên ký tự (ISI) gây bởi tín hiệu phản xạ có thời gian trễ khác nhau từ các hướng khác nhau từ phát đến thu là điều không thể tránh khỏi. ảnh hưởng này sẽ làm biến dạng hoàn toàn mẫu tín hiệu khiến bên thu không thể khôi phục lại được tín hiệu gốc ban đầu. Các kỹ thuật sử dụng trải phổ trực tiếp DS-CDMA như trong chuẩn 802.11b rất dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu đa đường vì thời gian trễ có thể vượt quá khoảng thời gian của một ký tự. OFDM sử dụng kỹ thuật truyền song song nhiều băng tần con nên kéo dài thời gian truyền một ký tự lên nhiều lần. Ngoài ra, OFDM còn chèn thêm một khoảng bảo vệ (guard interval - GI), thường lớn hơn thời gian trễ tối đa của kênh truyền, giữa hai ký tự nên nhiễu ISI có thể bị loại bỏ hoàn toàn. Nhiễu lựa chọn tần số cũng là một vấn đề gây ảnh hưởng lớn đến chất lượng truyền thông tín hiệu. Tuy nhiên, OFDM cũng mềm dẻo hơn CDMA khi giải quyết vấn đề này. OFDM có thể khôi phục lại kênh truyền thông qua tín hiệu dẫn đường (Pilot) được truyền đi cùng với dòng tín hiệu thông tin. Ngoài ra, đối với các kênh con suy giảm nghiêm trọng về tần số thì OFDM còn có một lựa chọn nữa để giảm tỷ lệ lỗi bit là giảm bớt số bít mã hoá cho một tín hiệu điều chế tại kênh tần số đó. Mặc dù vậy, OFDM không phải không có nhược điểm, đó là nó đòi hỏi khắt khe về vấn đề đồng bộ vì sự sai lệch về tần số, ảnh hưởng của hiệu ứng Doppler khi di chuyển và lệch pha sẽ gây ra nhiễu giao thoa tần số (Intercarrier interference - ICI) mà kết quả là phá bỏ sự trực giao giữa các tần số sóng mang và làm tăng tỷ số bít lỗi (BER). Tuy nhiên OFDM cũng có thể giảm bớt sự phức tạp của vấn đề đồng bộ thông qua khoảng bảo vệ (GI). Sử dụng chuỗi bảo vệ (GI) cho phép OFDM có thể điều chỉnh tần số thích hợp mặc dù việc thêm GI cũng đồng nghĩa với việc giảm hiệu quả sử dụng phổ tần số. Ngoài ra OFDM chịu ảnh hưởng của nhiễu xung, có nghĩa là một xung tín hiệu nhiễu có thể tác động xấu đến một chùm tín hiệu thay vì một số ký tự như trong CDMA và điều này làm tăng tỷ lệ lỗi bit của OFDM so với CDMA. 3.6. Công nghệ truy nhập kênh OFDMA cho Wimax Hoạt động truy nhập kênh ở lớp MAC của WiMax hoàn toàn khác so với WiFi. WiMax hỗ trợ phương pháp truyền song công FDD và TDD sử dụng kỹ thuật truy nhập TDMA/OFDMA. Ưu điểm của phương pháp này là nó cho phép linh động thay đổi độ rộng băng tần lên hoặc xuống, dẫn đến có thể thay đổi tốc độ phát (Upload) hoặc thu (Download) dữ liệu chứ không phải là cố định như trong ASDL hay CDMA. Trong WiFi tất cả các trạm truy nhập một cách ngẫu nhiên đến điểm truy cập (Access point - AP), chính vì vậy khoảng cách khác nhau từ mỗi nút đến AP sẽ làm giảm thông lượng mạng. Ngược lại, ở lớp MAC của 802.16, lịch trình hoạt động cho mỗi thuê bao được định trước, do vậy các trạm chỉ có duy nhất một lần cạnh tranh kênh truyền dẫn là thời điểm gia nhập mạng. Sau thời điểm này, mỗi trạm được trạm phát gốc gắn cho một khe thời gian. Khe thời gian có thể mở rộng hay co hẹp lại trong quá trình truyền dẫn. ưu điểm của việc đặt lịch trình là chế độ truyền dẫn vẫn hoạt động ổn định trong trường hợp quá tải và số lượng thuê bao đăng ký vượt quá cho phép, và nó cũng có thể tăng được hiệu quả sử dụng băng tần. Việc sử dụng thuật toán lịch trình còn cho phép trạm phát gốc điều khiển chất lượng dịch vụ (Quality of Service -QoS) bằng việc cân bằng nhu cầu truyền thông giữa các thuê bao. Để làm được điều này, hệ thống WiMax thực hiện việc mã hoá và điều chế thích nghi (AMC-Adaptation Modulation and Coding) để tối ưu hoá băng thông tuỳ thuộc vào điều kiện của kênh truyền. Đối với kênh truyền tốt (có nghĩa là tỷ số tín hiệu trên tạp âm SNR cao) có thể điều chế ở 64-QAM. Nơi kênh ở chất lượng thấp hơn thì giảm dần mức điều chế xuống đến QPSK. Các kết quả nghiên cứu đã chứng minh được tính ưu việt của WiMax so với WCDMA như bảng sau: H×nh 4: So sánh một số tham số giữa OFDM và CDMA Công nghệ Số lượng thuê bao trong một trạm phủ sóng Thông lượng trung bình của mạng (Mbit/s) Thông lượng trung bình của một thuê bao (kbit/s) Trễ truyền dân trung bình của một gói (s) OFDM 40 4,45 1802 2,33 WCDMA (MMSE) 40 3,83 1170 3,56 WCDMA (Rake) 40 3,03 490 8,54 Kỹ thuật điều chế và mã hoá thích nghi là một trong những ưu việt của OFDM vì nó cho phép tối ưu hoá mức điều chế trên mỗi kênh con dựa trên chất lượng tín hiệu (tỷ lệ SNR) và chất lượng kênh truyền dẫn. Trong công nghệ đa truy nhập OFDMA, các thuê bao được phân chia tài nguyên vô tuyến thông qua việc truy nhập vào các sóng mang phụ khác nhau. Hình 4 chỉ ra cho ta thấy làm thế nào để kênh con được lựa chọn dựa trên mức độ chất lượng tính hiệu nhận được. H×nh 5: Lựa chọn kênh thích hợp cho mỗi user 3.7. Tính bảo mật của Wimax WiMAX hỗ trợ tốt nhất các đặc tính bảo mật lớp nhờ áp dụng các công nghệ tốt nhất đang sẵn có hiện nay. Nó hỗ trợ cho nhận thực giữa thiết bị/người dùng, giao thứcquản lý khoá lính động, mã hoá lưu lượng, bảo vệ bản tin mặt phẳng quản lý và tối ưu hoá giao thức bảo mật cho các chuyển giao nhanh. Các nội dung chính của đặc điểm bảo mật là: - Giao thức quản lý khoá. - Nhận thực thiết bị/người sử dụng. - Mã hoá lưu lượng. - Bảo vệ các bản tin điều khiển. - Hỗ trợ chuyển giao nhanh. 3.8. Các thiết bị cho wimax : Thế hệ CPE do Diễn đàn WiMAX chứng nhận đầu tiên sẽ là các trạm thuê bao được lắp đặt ngoài trời giống với các chảo vệ tinh nhỏ đã có cuối năm ngoái và đầu năm nay và giá khoảng 350USD mỗi bộ. Thế hệ CPE thứ 2 có thể là những modem có thể tự lắp trong nhà tương tự như modem cáp và DSL và có giá khoảng 250USD mỗi bộ và sẽ có mặt trên thị trường trong năm nay. Thế hệ CPE thứ 3 sẽ được tích hợp vào các laptop và các thiết bị xách tay khác, ước tính có giá 100USD và sẽ xuất hiện trong năm 2006 – 2007. Intel đã công bố sự có mặt của Intel® WiMAX Connection 2250, một hệ thống trên một chip thế hệ tiếp theo của Intel và lần đầu tiên được thiết kế nhằm hỗ trợ các mạng WiMAX di động cũng như các mạng WiMAX cố định. CHƯƠNG IV: CÁC ỨNG DỤNG CỦA WIMAX 4.1 Fix Wimax (802.16a/d): Phủ sóng trong phạm vi rộng, tốc độ truyền tin lớn, hỗ trợ đồng thời nhiều thuê bao và cung cấp các dịch vụ như VoIP, Video mà ngay cả ADSL hiện tại cũng chưa đáp ứng được là những đặc tính ưu việt cơ bản của Wimax. Các đường ADSL ở những khu vực mà trước đây đường dây chưa tới được thì nay đã có thể truy cập được Internet. Các công ty với nhiều chi nhánh trong thành phố có thể không cần lắp đặt mạng LAN của riêng mình mà chỉ cần đặt một trạm phát BTS phủ sóng trong cả khu vực hoặc đăng kí thuê bao hàng tháng tới công ty cung cấp dịch vụ. Để truy cập được mạng, mỗi thuê bao được cung cấp một mã số riêng và được hạn chế bởi quyền truy cập theo tháng hay theo khối lượng thông tin mà bạn nhận được từ mạng. Bên cạnh đó, hệ thống Wimax sẽ giúp cho các nhà khai thác di động không còn phải phụ thuộc vào các đường truyền phải đi thuê của các nhà khai thác mạng hữu tuyến, cũng là đối thủ cạnh tranh của họ. Hầu hết hiện nay đường truyền dẫn giữa BSC và MSC hay giữa các MSC chủ yếu được thực hiện bằng các đường truyền dẫn cáp quang hoặc các tuyến viba điểm-điểm. Phương pháp thay thế này có thể giúp các nhà khai thác dịch vụ thông tin di động tăng dung lượng để triển khai các dịch vụ mới với phạm vi phủ sóng rộng mà không làm ảnh hưởng đến mạng hiện tại. Ngoài ra, Wimax với khả năng phủ sóng rộng, khắp mọi ngõ ngách ở thành thị cũng như nông thôn, sẽ là một công cụ hỗ trợ đắc lực trong các lực lượng công an, lực lượng cứu hoả hay các tổ chức cứu hộ khác có thể duy trì thông tin liên lạc trong những điều kiện thời tiết, địa hình khác nhau. Thực chất, Wimax có 4 ứng dụng lớn sau: + Truyền thông đa phương tiện qua Internet (IMS). + Đàm thoại qua Internet. + Truyền hình mạng. + Ứng dụng của Mobile Wimax vào mạng điện thoại di động: Wimax hệ thống, hệ thống trả lời nhanh, TV qua mạng di động. Legacy "stovepipe" infrastructure cannot easily offer more than one service Để đi sâu vào từng ứng dụng của Wimax, ta sẽ đi theo các chuẩn của Wimax: ban đầu là chuẩn 802.16a tập trung vào khả năng truy cập băng rộng cố định; chuẩn mở rộng 802.16-2004, còn gọi là 802.16d, được đưa ra vào tháng 7/2004, cải tiến hơn 802.16a nhờ hỗ trợ cho CPE (thiết bị đầu cuối); và bây giờ là chuẩn di động 802.16e cho phép chuyển vùng và chuyển mạng. Chuẩn được thiết kế mới hoàn toàn với mục tiêu cung cấp với những trực kết nối trực tiếp trong mạng nội thị (Metropolitan Area Network-MAN) đạt băng thông tương đương cáp, DSL, trục T1 phổ biến hiện nay. Nhờ đặc tính không dây mà các nhà cung cấp dịch vụ và vận hành có thể triển khai đường trục dễ dàng, tiết kiệm chi phí đến những vùng hiểm trở, mở rộng năng lực mạng tại những tuyến cáp đường trục đang quá tải; đặc biệt đường phố không bị đào lên lấp xuống như hiện nay. Thiết bị phát IEEE 802.16a có thể nắp ngay trên nóc toà nhà chứ không cần đầu tư đặt trên tháp cao họăc đỉnh núi như những công nghệ khác. Hệ thống 802.16a chuẩn có thể đạt đến bán kính 48km bằng cách liên kết các trạm có bán kính làm việc 6-9km. Với tốc độ tải dữ liệu lên đến 75Mbps, một kênh đáp ứng của trạm 802.16a hoàn toàn đủ năng lực cùng lúc phục vụ 60 khách hàng kết nối cấp T1 và hàng trăm kết nối DSL gia đình, với băng thông kênh là 20Mhz. Trong thực tế, để đạt hiệu quả kinh tế, các nhà vận hành và cung cấp dịch vụ thường phải chấp nhận cân đối phục vụ thành phần khách hàng doanh nghiệp doanh thu cao với thành phần thuê bao gia đình số đông. Vì thế chuẩn 802.16a đã hỗ trợ thiết thực nhà vận hành mạng, cho phép cấu hình mức ưu tiên cho từng cấp dịch vụ. Như thế doanh nghiệp đặt chế độ ưu tiên dịch vụ cấp T1 cho doanh nghiệp hoặc dịch vụ tốc độ DSL cho người dùng gia đình. Đặc tả 802.16a còn bao gồm tính năng bảo mật và chất lượng phục vụ (QoS) cần thiết để hỗ trợ những dịch vụ thoại và video trực tuyến. Dịch vụ thoại 802.16 có thể dùng kỹ thuật thoại TDM (Time Division Multiplexed) hoặc VoIP (Void over IP). Ứng dụng thực tế Sau khi ra đời, 802.16a đã nhanh chóng được triển khai tại châu Âu, Mỹ và thể hiện một số lợi ích cụ thể: + Mạng trục: 802.16a là công nghệ không dây lí tưởng là mạng trục nối các điểm hotspot thương mại và LAN không dây với Internet. Công nghệ không dây 802.16a cho phép doanh nghiệp triển khai hotspot 802.11 linh hoạt khi gặp địa hình hiểm trở, đòi hỏi thời gian ngắn và nâng cấp linh hoạt theo nhu cầu của thị trường. Chuẩn 802.16a cho phép triển khai những mạng trục tốc độ cao, chi phí thấp. Tại châu Âu, nơi các nhà vận hành ít chấp nhận chia sẻ cáp trục với đối thủ cạnh tranh, mạng trục Wimax đã có đất phát triển và được sử dụng trong 80% tháp sóng. Riêng tại Mỹ, do có điều luật quy định các nhà cung cấp dịch vụ thứ ba phải thuê tuyến cáp trục từ nhà cung cấp mạng trục Internet nên tốc độ ứng dụng Wimax chậm hơn châu Âu. Tuy vậy, tỷ lệ ứng dụng Wimax làm mạng trục cũng đã chiếm đến 20% và sắp tới sẽ phát triển rất nhanh vì FCC đang chuẩn bị bỏ rang buộc về tuyến cáp trục với các nhà cung cấp dịch vụ thứ ba. Đối với các nước đang phát triển thì giải pháp kết nối không dây 802.16a cho phép nâng cấp năng lực dịch vụ nhanh chóng theo nhu cầu thực tế mà không phải lo ngại về vấn đề đào đường, thay đổi kiến trúc hạ tầng. + Kết nối mạng không dây doanh nghiệp: Chuẩn 802.16a được dùng làm cơ sở để liên thông các mạng LAN không dây, hotspot WiFi 802.11 hiện có. Doanh nghiệp có thể tự do mở rộng qui mô văn phòng mà môi trường mạng cục bộ vẫn được liên lạc nếu có mạng trung gian không dây chuẩn 802.16a. Nhìn rộng hơn, doanh nghiệp có thể triển khai mạng LAN không dây thống nhất cho tất cả văn phòng trong phạm vi một quốc gia. + Băng rộng theo nhu cầu: Hệ thống không dây cho phép triển khai hiệu quả ngay cả khi ngắn hạn. Với sự hỗ trợ của công nghệ 802.16a, hệ thống hotspot 802.11 vẫn đủ năng lực phục vụ dịch vụ kết nối tốc độ cao tại những hội chợ, triển lãm có đến hàng ngàn khách. Nhà cung cấp dịch vụ có thể nâng cấp hoặc giảm bớt năng lực phục vụ dịch vụ của hệ thống theo nhu cầu thực tế, giúp nâng cao hiệu quả kinh doanh, tính năng cạnh tranh của doanh nghiệp. + Mở rộng nhanh chóng, tiết kiệm: Hệ thống 802.16a cho phép phủ sóng đến những vùng hiểm trở, thiếu cáp trước đây. Do tuyến cáp DSL chỉ có thể đáp ứng trong bán kính 4,8km tính từ trạm điều phối trung tâm nên có nhiều vùng địa hình hiểm trở mà nhà cung cấp không thể với tới. Thống kê gần đây cho thấy có hơn 2.500 nhà cung cấp dịch vụ không dây (Wireless ISP) địa phương hoạt động hiệu quả trên 6.000 thị trường tại Mỹ. Không chỉ triển khai dịch vụ dữ liệu tốc độ cao, hệ thống còn cho phép triển khai dịch vụ thoại cho những người dùng ở vùng sâu vùng xa. Kể từ khi tung ra thị trường từ năm 2004 đến nay, BreezeMAXTM 3500 là sản phẩm theo chuẩn WiMAX cố định của hãng Alvarion được triển khai tại hơn 150 điểm lắp đặt ở hơn 30 quốc gia trên toàn thế giới và Alvarion đã trở thành công ty dẫn đầu trong thị trường WiMAX hiện nay. Công nghệ Wimax dành cho các thiết bị cố định được triển khai thử nghiệm tại tỉnh Lào Cai ở nước ta và thang 7/2006 được coi là sự thay thế tối ưu cho Internet băng rộng qua dây dẫn như cáp và DSL. Ở Việt Nam, tháng 3/2006, 4 doanh nghiệp là VNPT, FPT, VTC và Viettel vừa được Bộ Bưu chính Viễn thông ra quyết định cấp phép thử nghiệm cung cấp dịch vụ WiMax cố định (fixed Wimax). 4.2 Mobile Wimax (802.16e): Chuẩn 802.16e cho mạng di động được thông qua vào ngày 7/12/2005. (phổ tần số thấp hơn 6 GHz; không đòi hỏi tầm nhìn thẳng; kỹ thuật OFDMA-orthogonal frequency division multiplexing access); tốc độ truyền cực đại: dưới 75 Mb/s với băng tần là 20 MHz; bán kính vùng phủ sóng của 1 cell là 1-3 km Indoor và 2-5 km Outdoor; tốc độ di chuyển của người dùng: dưới 100 km/h vẫn đảm bảo liên lạc tốt. Tiêu chuẩn này sử dụng phương thức điều chế SOFDMA (Scalable Orthogonal Frequency Division Multiplexing), cho phép thực hiện các chức năng chuyển vùng và chuyển mạng, có thể cung cấp đồng thời dịch vụ cố định, nomadic, mang xách được (người sử dụng có thể di chuyển với tốc độ đi bộ), di động hạn chế và di động. Một nghiên cứu đối với các thành tựu của WiMAX di động cho thấy công nghệ này cho phép cung cấp các dịch vụ băng rộng di động mà sẽ tiến đến ứng dụng hàng loạt. Các yếu tố về chi phí đầu tư cho WiMAX di động tác động đến các nhà cung cấp dịch vụ gồm có: giao thức giao tiếp vô tuyến đổi mới cho phép giảm thiểu số lượng trạm gốc cần thiết do đó giảm các chi phí triển khai; khả năng bổ sung thêm ứng dụng đáp ứng yêu cầu dịch vụ; và tùy chọn triển khai khởi đầu là với mạng hạn chế và sau đó tăng dung lượng lên theo yêu cầu. Yếu tố quan trọng khác là khả năng chi phí thấp, các thiết bị đầu cuối cải tiến. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến tổng chi phí cho thiết bị mà còn là yếu tố tác động đến sự chấp thuận của khách hàng. Ví dụ như các thiết bị đầu cuối cải tiến có thể là các máy thu phát cầm tay thông minh tích hợp khả năng truyền video hoặc các máy tính xách tay, PDA với màn hình rộng. Khi sẵn có các thiết bị đầu cuối với chi phí thấp và đã được các nhà sản xuất khác nhau kiểm tra khả năng phối kết thì hoàn toàn có khả năng đưa ra ứng dụng WiMAX di động hàng loạt. Ngoài ra, mạng WiMAX di động IP hoàn toàn còn dựa trên các router IP hình thành mạng lõi với chi phí thấp. So với các loại mạng lõi khác thì một mạng IP hoàn toàn vận hành và bảo dưỡng đơn giản hơn nhiều.Khả năng mở rộng mạng lõi dựa trên nền tảng IP là một phần cơ bản của bất cứ mạng IP nào. Nó cho phép các nhà khai thác dịch vụ mạng phát triển khả năng trong mạng của họ nhằm đáp ứng yêu cầu của thuê bao. Do vậy, có thể thấy một ưu điểm rõ rệt về ứng dụng của công nghệ WiMAX di động dựa trên kiến trúc mạng IP hoàn toàn so với các thiết kế mạng lõi khác. Các hệ thống WiMax di động cung cấp khả năng mở rộng về cả công nghệ truy cập vô tuyến và kiến trúc mạng, do đó cung cấp khả năng linh động cao trong các lựa chọn phát triển mạng và cung cấp dịch vụ. Một số đặc điểm chính mà WiMAX di động hỗ trợ là: Tốc độ dữ liệu cao: Các kỹ thuật anten MIMO cùng với các nguyên lý chia nhỏ kênh (sub-channelization) linh hoạt, mã hoá và điều chế nâng cao, tất cả làm cho công nghệ WiMAX di động có khả năng hỗ trợ tốc độ dữ liệu đường xuống (Download) tối đa lên tới 63Mbps cho một sector và tốc độ dữ liệu đường lên (Upload) tối đa lên tới 28Mbps cho một sector trong một kênh 10MHz. Chất lượng dịch vụ (QoS): Tiền đề cơ bản của kiến trúc MAC (Media Access Control) trong IEEE 802.16 là QoS. Nó định nghĩa luồng dịch vụ (Service Flows) mà có thể ánh xạ đến các điểm mã DiffServ hoặc các nhãn luồng MPLS để cho phép kết nối đầu cuối tới đầu cuối (end-to-end) theo giao thức IP trên cơ sở QoS. Ngoài ra, các nguyên lý báo hiệu trên cơ sở kênh chi nhỏ kênh (sub-channelization) và MAP cung cấp một cơ chế linh động cho việc lập lịch tối ưu tài nguyên không gian, tần số và thời gian trên giao diện vô tuyến theo khung (frame by frame). Khả năng mở rộng: Hiện nay dải tần số cho mạng không dây băng rộng được cấp phát rất khác nhau. Vì thế để thỏa mãn sự khác biệt trên từng quốc gia, kỹ thuật Mobile WiMAX được thiết kế để có thể hoạt động trên nhiều kênh, từ 1.25 đến 20 MHz. Đây cũng là yếu tố giúp Mobile WiMAX phù hợp với nhiều mục tiêu, từ cung cấp đường truyền Internet cho nông thôn, cho đến triển khai mạng tốc độ cao ở các đô thị lớn. Khả năng bảo mật: Các đặc tính khả năng bảo mật trong WiMAX di động là tốt nhất trong lớp với sự xác thực trên theo EAP, mã hoá được xác thực theo AES-CCM, các nguyên bảo vệ bản tin điều khiển theo CMAC và HMAC. Các xác thực cho một tập các người dùng đang tồn tại bao gồm: thẻ SIM/USIM, các thẻ thông minh (Smart Card), các chứng chỉ số (Digital Certificate), các nguyên lý Username/Password theo các phương pháp EAP tương ứng cho kiểu nhận thực. Khả năng di động: WiMAX di động hỗ trợ các nguyên lý chuyển giao tối ưu với trễ nhỏ hơn 50 msec để đảm bảo các ứng dụng thời gian thực như VoIP với dịch vụ không bị suy giảm. Các nguyên lý quản lý khoá linh động mà bảo mật được duy trì trong quá trình chuyển giao. WiMAX di động được xây dựng nhằm đáp ứng các yêu cầu về ứng dụng mạng băng rộng di động do đó các ưu điểm của công nghệ này là sự kết hợp của cả hai công nghệ băng rộng và công nghệ di động. Các thuật toán IP di động và kiến trúc lõi của nó gồm các yếu tố chẳng hạn như các công ty phân phối trong nước cho phép chuyển giao các dịch vụ thuận tiện khi một thuê bao chuyển từ một vùng phủ sóng này sang một vùng phủ sóng khác Với hệ thống chức năng và các giao diện IP hoàn thiện, WiMAX di động cho phép phân phối các dịch vụ dựa trên nền IP trong khi vẫn đảm bảo chất lượng dịch vụ đầu cuối QoS. Các mạng lõi dựa trên các router và các khối chuyển mạch IP có chi phí thấp hơn, dễ dàng lắp đặt và vận hành hơn các mạng thay thế khác. Khi các dịch vụ đa phương tiện ngày nay đều dựa trên nền IP thì toàn bộ các mạng IP đều có thể hỗ trợ dễ dàng trong việc cung cấp các dịch vụ viễn thông và đảm bảo chất lượng cho các dịch vụ đa dạng. Công nghệ WiMAX di động giúp các nhà khai thác dịch vụ này có khả năng dành và tăng doanh thu. Với việc đưa ra các dịch vụ truyền thoại và băng rộng di động, trong khi vẫn khai thác lợi ích từ cơ sở hạ tầng backhauling sẵn có, các nhà khai thác hiện tại vẫn có thể cung cấp các dịch vụ truyền thoại, băng rộng và các dịch vụ khác sử dụng cơ sở hạ tầng vô tuyến. Đối với các nhà khai thác dịch vụ với thử thách mới thì mạng băng rộng di động là cách để tránh sử dụng cơ sở hạ tầng hiện đang hoạt động mà vẫn cung cấp các dịch vụ với giá cả cạnh tranh đòi hỏi đầu tư ban đầu thấp. Với các dịch vụ WiMAX di động, họ có thể đưa ra các dịch vụ tại các khu vực thành thị đông dân cư hoặc những vùng nông thôn xa xôi mà ở đó phủ sóng không tới được. WiMAX di động cũng có thể được sử dụng để backhaul tới các dịch vụ điểm nóng truy cập Wifi. Các nhà khai thác mạng di động đang tập trung và đầu tư vào công nghệ thế hệ thứ 3, là công nghệ tiếp theo của GSM và CDMA và kết quả dẫn đến sự hoạt động đồng bộ của 2 mạng khác nhau - (một mạng để thực hiện các cuộc gọi thoại và một mạng dành cho băng rộng). Khi bổ sung thêm băng rộng vào mạng truyền thoại điểm- điểm có thể dẫn đến hiện tượng quá tải mạng. Công nghệ WiMAX di động cho phép các nhà khai thác dịch vụ giảm tình trạng nghẽn mạng tại các khu vực cần thiết, bổ sung thêm dung lượng và khai thác các lợi ích từ kiến trúc IP hoàn toàn. Với hệ thống trạm gốc có sẵn, kiến thức về RF, thiết bị cơ bản, vv... các nhà khai thác dịch vụ di động có thể nhanh chóng và dễ dàng triển khai mạng WiMAX di động. Do vậy, các báo cáo nghiên cứu ứng dụng WiMAX di động và kinh nghiệm của người sử dụng các dịch vụ băng rộng di động là cơ sở khẳng định WiMAX di động là giải pháp thế hệ tiếp theo cho toàn bộ các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông giúp tăng đáng kể doanh thu cho họ. Thế giới trong giai đoạn thử nghiệm WiMax Công nghệ này hiện mới chỉ được thử nghiệm rải rác ở một số khu vực trên thế giới. Tuy "sinh sau đẻ muộn", WiMax lại hứa hẹn những tiềm năng lớn, đặc biệt khi người ta chứng kiến những khó khăn về mặt kỹ thuật mà các thành phố như Philadelphia (Mỹ) phải đối mặt trong quá trình phủ sóng Wi-Fi trên diện rộng. Bảo mật, sự không phù hợp với các mạng kết nối Internet phạm vi hẹp sẵn có và việc sử dụng băng tần 2,4 GHz chỉ là một vài trong số nhiều vấn đề phát sinh khi triển khai Wi-Fi hiện nay. Nguồn: Motorola. Theo dự báo của Công ty Nghiên cứu thị trường công nghệ cao In-Stat thì đến năm 2009 sẽ có khoảng 3% tổng số các nhà thuê bao băng thông rộng, hay 8,5 triệu thuê bao trên toàn thế giới sẽ sử dụng các dịch vụ truy cập vô tuyến băng thông rộng sử dụng công nghệ WiMAX. Trong số đó, có gần 4,5 triệu nhà thuê bao vô tuyến băng thông rộng sẽ thuê bao cả các dịch vụ truy cập bằng giọng nói dựa trên cơ sở WiMAX. Hiện tại có nhiều thành phố trên thế giới như Mỹ, Nhật, Trung Quốc, Hàn Quốc v.v. đã có kế hoạch triển khai WiMax, và ngay cả Microsoft cũng quan tâm và coi WiMax như là một tiêu chuẩn và sẽ tích hợp vào trong các phần mềm của mình vào mạng. Tập đoàn Intel đã liên tục vận động và ủng hộ chuẩn WiMax 802.16. Mới đây họ đã đầu tư tới 600 triệu USD cho Clearwire, hãng cung cấp dịch vụ không dây tốc độ cao cho người tiêu dùng tại Mỹ. Chip Intel Rosedale 2, hỗ trợ cả công nghệ di động (Mobile WiMax) và cố định (Fixed WiMax), cũng đã được nhiều tập đoàn sản xuất thiết bị hàng đầu thế giới lựa chọn và dự định tích hợp vào laptop trong năm 2007. Một số tập đoàn truyền thông và dịch vụ Internet lớn trên thế giới như News Corporation hay Yahoo cũng để mắt đến WiMax và coi đây là công nghệ bổ sung cho mạng di động và băng rộng cố định. Tỷ phú Rupert Murdoch tuần trước tiết lộ khả năng ông sẽ đầu tư vào Clearwire. Tại Nhật, liên minh SoftBank - Motorola hiện rục rịch chuẩn bị triển khai WiMax di động trên rải tần 2,5 GHz bắt đầu từ tháng 9/2006. Trong khi đó, một đợt thử nghiệm công nghệ với quy mô lớn cũng đang diễn ra tại Nga. Hai hãng thiết bị công nghệ Avalcom và Aperto ở nước này đã kết hợp với nhiều nhà cung cấp dịch vụ để hiện thực hóa dự án tại nhiều khu vực như Moscow, Siberia... Cuối tháng 6, tập đoàn Samsung tuyên bố sẽ cho ra mắt dòng điện thoại di động tích hợp công nghệ không dây diện rộng. Còn Nokia từ giữa năm ngoái đã phối hợp với Intel để thực hiện ý tưởng tương tự. Riêng tại Hàn Quốc, do không muốn chứng kiến dấu hiệu "Intel Inside" tung hoành trên thị trường băng rộng không dây, Samsung đã tích cực ủng hộ phát triển một công nghệ tương tự mang tên WiBro nhằm gạt bỏ WiMax tại nước này. Các hãng viễn thông ở đây đã bắt đầu kinh doanh dịch vụ WiBro ở khu vực trung tâm, trường đại học và các tuyến giao thông công cộng chính trong Seoul. Hiện tại mạng đã phủ sóng di động có công nghệ tương tự WiMAX là WiBro của Hàn Quốc, một dạng của WiMAX di động (tính chất di động hạn chế <60 km/h), dự kiến đưa vào khai thác thương mại trong 6/2006. Mạng WiBro là mạng cung cấp dịch vụ Internet lưu động (Portable Internet Service) cung cấp truy nhập không dây tốc độ cao mọi lúc, mọi nơi. Đặc điểm nổi bật bao gồm 4 điểm chính: di động; giá thấp; tốc độ truyền dữ liệu cao; mọi lúc, mọi nơi. Mạng WiBro đáp ứng các xu thế về cung cấp các dịch vụ đa phương tiện và bản chất là WiBro cung cấp các dịch vụ đa phương tiện-truyền dữ liệu có tích hợp thoại, hình ảnh cho nên vai trò của dịch vụ thoại trong các mạng này không chiếm tỉ lệ chính (thậm chí được coi là dịch vụ giá trị gia tăng). Các dịch vụ chính gồm: thoại có hình ảnh (video-phone); tải nhạc; tải video; video theo yêu cầu; truyền hình hội nghị,v.v... Khách hàng sẽ mua thẻ trị giá từ 170 USD đến 300 USD để cài vào máy tính xách tay còn thẻ hỗ trợ những thiết bị di động khác như PDA và điện thoại thông minh sẽ có mặt trên thị trường vài tháng nữa. CHƯƠNG V: SO SÁNH ĐẶC TRƯNG CỦA CÁC CÔNG NGHỆ KHÔNG DÂY Hình 6: Một số đặc điểm của các công nghệ không dây hiện nay *Wimax có cạnh tranh với WiFi ? WiMAX và Wi-Fi sẽ cùng tồn tại và trở thành những công nghệ bổ sung ngày càng lớn cho cácứng dụng riêng. Đặc trưng của WiMAX là không thay thế Wi-Fi. Hơn thế WiMAX bổ sung cho Wi-Fi bằng cách mở rộng phạm vi của Wi-Fi và mang lại những thực tế của người sử dụng "kiểu Wi-Fi" trên một quy mô địa lý rộng hơn. Công nghệ Wi-Fi được thiết kế và tối ưu cho các mạng nội bộ (LAN), trong khi WiMAX được thiết kế và tối ưu cho các mạng thành phố (MAN). Trong khoảng thời gian từ 2006 - 2008, hy vọng cả 802.16 và 802.11 sẽ xuất hiện trong các thiết bị người sử dụng từ laptop tới các PDA, cả 2 chuẩn này cho phép kết nối vô tuyến trực tiếp tới người sử dụng - tại gia đình, trong văn phòng và khi đang di chuyển. * Wimax có loại trừ công nghệ 3G ? Wimax bổ sung và tương tác với 3G. Các nhà cung cấp hướng vào thoại thì 3G là lựa chon tốt. Các nhà cung cấp dịch vụ thuê bao băng rộng dữ liệu thì Wimax là lựa chọn. CHƯƠNG VI: TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG CỦA WIMAX TẠI VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI 6.1. Những ứng dụng trên thế giới Trên thế giới, công nghệ WiMax đang là xu hướng mới cho các tiêu chuẩn giao diện vô tuyến trong việc truy nhập không dây băng thông rộng cho cả thiết bị cố định, xách tay và di động. Theo đánh giá của các chuyên gia, WiMax sẽ nhanh chóng vượt qua những công nghệ hiện có như Wi-Fi hay 3G, bởi khả năng kết nối băng thông rộng tốc độ cao trong phạm vi rộng lớn. Hơn nữa, việc cài đặt WiMax dễ dàng, tiết kiệm chi phí cho các nhà cung cấp dịch vụ và giảm giá thành dịch vụ cho người sử dụng. Thêm vào đó, WiMax cũng tạo điều kiện thuận lợi hơn trong việc đưa các dịch vụ truyền dữ liệu về các khu vực nông thôn, vùng sâu, vùng xa và những nơi dân cư đông đúc khó triển khai hạ tầng cơ sở mạng dây dẫn băng rộng... Vì thế, WiMax được xem như công nghệ có hiệu quả kinh tế cao cho việc triển khai nhanh trong các khu vực mà các công nghệ khác khó có thể cung cấp dịch vụ băng thông rộng. Hiện tại có nhiều thành phố trên thế giới như Mỹ, Nhật, Trung Quốc, Hàn Quốc v.v. đã có kế hoạch triển khai WiMax, và ngay cả Microsoft cũng quan tâm và coi WiMax như là một tiêu chuẩn và sẽ tích hợp vào trong các phần mềm của mình vào mạng. Công nghệ này hiện mới chỉ được thử nghiệm rải rác ở một số khu vực trên thế giới. Tuy "sinh sau đẻ muộn", WiMax lại hứa hẹn những tiềm năng lớn, đặc biệt khi người ta chứng kiến những khó khăn về mặt kỹ thuật mà các thành phố như Philadelphia (Mỹ) phải đối mặt trong quá trình phủ sóng Wi-Fi trên diện rộng. Bảo mật, sự không phù hợp với các mạng kết nối Internet phạm vi hẹp sẵn có và việc sử dụng băng tần 2,4 GHz chỉ là một vài trong số nhiều vấn đề phát sinh khi triển khai Wi-Fi hiện nay. 6.2. Tại Việt Nam Theo Vụ Viễn thông, để sử dụng một cách hiệu quả tài nguyên viễn thông, tránh lãng phí và để phù hợp với quy hoạch, Bộ BCVT hiện chỉ cấp phép thử nghiệm WiMAX cố định tiêu chuẩn 802.16-2004 Rev d ở băng tần 3,3 GHz-3,4 GHz nhằm đánh giá được công nghệ và khả năng thương mại các dịch vụ trên nền WiMAX. Hiện có 4 doanh nghiệp được cấp phép thử nghiệm công nghệ WiMAX cố định băng tần 3,3 GHz gồm: Bộ TT&TT đã cấp phép thử nghiệm dịch vụ WiMAX di động cho 4 doanh nghiệp là EVN Telecom, Viettel, FPT và VTC tại băng tần số 2,3 - 2,4 GHz. Riêng VNPT được thử nghiệm WiMAX di động tại băng tần 2,5 GHz - 2,69 GHz. Việc cấp phép thiết lập mạng cung cấp dịch vụ viễn thông công nghệ WiMAX sẽ được xem xét sau khi đánh giá các khía cạnh của báo cáo thử nghiệm Trước đây, Tổng công ty Bưu chính Viễn thông Việt Nam (VNPT) cũng đã thử nghiệm Wimax nhưng là chuẩn khác, không phải là chuẩn mới hiện nay. Chuẩn hiện nay liên quan nhiều hơn đến di động và đến mạng thế hệ mới NGN. Chính vì vậy, VNPT đang làm Dự án về dịch vụ Wimax. Phần truy nhập vô tuyến sẽ do các Bưu điện tỉnh làm. Công ty Điện toán và Truyền số liệu (VDC) triển khai dịch vụ Internet. Một số đơn vị khác như Công ty Phần mềm và Truyền thông (VASC) sẽ triển khai dịch vụ nội dung. Dự kiến, đến thời điểm năm 2008-2010, VNPT sẽ triển khai rộng khắp mạng thế hệ mới NGN cho hạ tầng mạng nội hạt. Như vậy, chắc chắn vào thời gian này, các dịch vụ Wimax cũng sẽ được phổ biến. FPT Telecom đang hướng tới cung cấp 2 loại hình là Wimax di động và Wimax cố định, nhưng sẽ tập trung chủ yếu vào Wimax di động. Nhưng Công ty này cũng cho biết chi phí triển khai Wimax sẽ rất tốn kém, vì thế đối tượng hướng tới của Công ty sẽ là những khách hàng có thu nhập cao. Chiều 11/12/2006, Công ty điện thoại đường dài Viettel chính thức khai trương cung cấp thử nghiệm dịch vụ truy cập Internet băng thông rộng không dây (WiMax) tại địa bàn thủ đô với bán kính phủ sóng 2 km (trong điều kiện có nhà cao tầng) và bán kính 32 km (không có vật cản). Thông lượng truy cập đạt từ 1 Mbps đến 3 Mbps trong khi di chuyển với tốc độ tối đa lên tới 100 km/giờ. Từ tháng 8, Viettel bắt đầu công bố thử nghiệm WiMax đợt 1 với một trạm phát sóng. Đến tháng 10, công ty này triển khai thử nghiệm giai đoạn 2 với quy mô lớn hơn về số lượng và chủng loại gồm 10 trạm phát sóng và 72 khách hàng là doanh nghiệp, văn phòng, điểm truy cập dịch vụ Internet như cafe Internet, hộ gia đình tại các quận ở Hà Nội. Viettel cho biết, công nghệ kết nối băng thông rộng không dây có nhiều điểm tương đồng với dịch vụ điện thoại di động nên họ hoàn toàn có thể tận dụng cơ sở hạ tầng là các trạm thu phát sóng (BTS) của Viettel Mobile. Dự kiến, Viettel bắt đầu cung cấp WiMax ra thị trường vào giữa năm 2007. Sau khi được Chính phủ cho phép cung cấp dịch vụ, VTC đang tích cực triển khai Wimax cố định. Hiện, Tổng công ty này đang trong giai đoạn tìm đối tác cung cấp thiết bị cho việc thử nghiệm của mình. Tại Lào Cai: Sáng ngày 27/10/2006, đại diện Intel, công ty VDC và Cơ quan Hợp tác Phát triển Quốc tế Hoa Kỳ tại Việt Nam (USAID) đã cùng với UBND tỉnh Lào Cai chính thức khai trương dự án thử nghiệm dịch vụ mạng WiMAX đầu tiên tại Việt Nam. Theo thỏa thuận hợp tác này, một trạm phát sóng và khoảng 20 thiết bị thu đầu cuối (CPE) dành cho người sử dụng đã được lắp đặt để triển khai các ứng dụng truy nhập Internet tốc độ cao và gọi điện thoại bằng công nghệ VoIP nhằm mục đích hỗ trợ quản lý hành chính và phát triển kinh tế xã hội tại Lào Cai và các khu vực lân cận. Dịch vụ điện thoại VoIP sẽ được cung cấp thông qua sự hợp tác giữa USAID và LignUp, một công ty phần mềm của Hoa Kỳ chuyên cung cấp các dịch vụ và các thiết bị điện thoại VoIP chất lượng cao. 19 khách hàng dùng cuối đã được xác định và sẽ được trang bị một CPE và các thành phần khác như máy tính, điện thoại VoIP… nhằm thử nghiệm các lợi ích mà mạng WiMAX mang lại (ví dụ như tiến hành gọi và nhận cuộc gọi từ các điện thoại VoIP khác cũng như các điện thoại analog phổ thông khác tại các địa điểm gần và xa). Những khách hàng dùng cuối trong dự án thí điểm này gồm các trường học, các trung tâm y tế, bưu điện, một cửa hàng café Internet, một hộ gia đình, một khách sạn và một số địa điểm dịch vụ công cộng được chọn lựa tại tỉnh Lào Cai. Việc thử nghiệm thành công Dự án ứng dụng công nghệ WiMAX tại Lào Cai sẽ bổ sung thêm một phương thức kết nối Internet tốc độ cao, truyền dữ liệu không dây cho những vùng nông thôn, miền núi, rất khó khăn trong việc triển khai cơ sở hạ tầng viễn thông. Đây cũng là cơ hội để đồng bào các dân tộc vùng sâu vùng xa, vùng nông thôn, vùng đặc biệt khó khăn của Lào Cai cũng như của cả nước nhanh chóng được tiếp cận với khoa học công nghệ hiện đại và tri thức của nhân loại. Dự án thử nghiệm WiMax được triển khai tại Lào Cai là kết quả của sự hợp tác giữa Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam (VNPT), đại diện là công ty điện toán và truyền số liệu VDC, Tập đoàn Intel và cơ quan hỗ trợ phát triển quốc tế Hoa Kì (USAID) để cùng triển khaio công nghệ băng thông rộng không dây thế hệ mới tới vùng sâu vùng xa của Việt Nam. Tại địa phương có hai đơn vị tham gia hỗ trợ triển khai dự án là Bưu điện tỉnh Lào Cai (đơn vị thành viên của VNPT) và trung tâm CNTT tỉnh Lào Cai (LCTT). Lào Cai là một tỉnh miền núi cao, sát biên giới Trung Quốc. Thành phố Lào Cai có một địa hình phức tạp, song Hồng chảy qua trong lòng thành phố. Bên cạnh đó Lào Cai được xem như là một trong những tỉnh đia đầu trong cả nước về ứng dụng CNTT vào việc vận hành của hệ thống chính quyền cũng như trong cuộc sống của người dân. Việc lựa chọn thành phố Lào Cai để thử nghiệm triển khai nhằm mục đích đánh giá khả năng triển khai của công nghệ WiMax tại những địa bàn phức tạp, nhiều đồi núi sông suối. Mô hình triển khai dịch vụ cho Lào Cai Dự án thử nghiệm WiMax tại Lào Cai sử dụng thiết bị theo chuẩn 802.16 Rev D chạy ở tần số 3.3 - 3.4 GHz của hãng Alvarion, được triển khai ở 19 điểm đầu cuối bao gồm: 01 điểm bưu điện Văn hoá xã, 02 điểm truy cập cafe Internet, 06 trường học, 02 cơ sở y tế, 02 doanh nghiệp vừa và nhỏ, 05 trụ sở chính quyền địa phương, 01 hộ nông dân. Hệ thống được triển khai 2 ứng dụng: Internet tốc độ cao và gọi điện thoại VoIP. Truy cập Internet tốc độ cao: với dịch vụ này, người dung có thể truy cập Internet tốc độ cao tương đương và lớn hơn dịch vụ ADSL. Bên cạnh đó, hệ thống WiMax tạo nền tảng cho người dùng đầu cuối có thể sử dụng bất cứ dịch vụ Internet nào mà nhà cung cấp dịch vụ có thể cung cấp. Gọi điện VoIP: đây là hình thức gọi điện thoại trên Internet dung công nghệ SIP. Người dùng đầu cuối có thể gọi giữa các thuê bao VoIP với nhau. Các kết quả thử nghiệm: WiMax tại Lào Cai đã đạt được những thành công ban đầu như: Khả năng bao phủ của mạng: Các đầu cuối của dự án được triển khai trong bán kính 5 Km xung quanh trạm gốc BTS, tuy nhiên kết quả đo kiểm hệ thống do Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện tiến hành cho thấy mạng hoạt động tốt ở trạm viba Cam Đường với khoảng cách 9,5Km. Tính cơ động: Hệ thống Wimax Lào Cai có kích thước nhỏ gọn, rất dễ dàng cho việc lắp đặt bảo trì, bảo hành. Các thiết bị Wimax chỉ dùng nguồn điện thông thường, rất thuận tiện cho việc triển khai và vận hành. Khả năng quản lí của mạng: Hệ thống WiMax được kết nôío với một Server có thể quản lí được việc truy nhập vào ra của các SU. Hệ thống quản lí có chức năng qui định các mức chất lượng và lưu lượng khác nhau cho từng SU Đánh giá chung về tình hình hoạt động của hệ thống WiMax Hệ thống đã được lắp đặt và hoạt động khá ổn định Các thiết bị khách hàng CPE (Customer Premises Equipment) được lắp đặt hiện tại đều nằm trong tầm nhìn thẳng nên có công suất thu được lớn. Khi hoạt động ở tốc độ cao CPE và BS có thể sử dụng các kiểu điều chế tốc độ cao như QAM16, QAM64 với tỉ lệ lỗi cụm thấp. Tốc độ download, upload dữ liệu lớn đáp ứng được các yêu cầu dịch vụ Internet. Hệ thống WiMaxcos khả năng cung cấp truy cập tốc độ tối đa lên đến 10 Mbps theo thiết kế và trong thức tế đạt được 4-5 Mbps trong quá trình thử thiết bị. Các thuê bao trong dự án được cung cấp mức dịch vụ khác nhau tuỳ vào ứng dụng tại từng địa điểm thử nghiệm, với tốc độ tối đa khác nhau từ 512 Kbps tới 4Mbps, hoặc là cam kết về thời gian trễ ít nhất với thuê bao thiên về ứng dụng VoIP như tại nhà ông Vương Trung Thìn. Khoảng cách giữa CPE và BS (Base Station): Trong điều kiện tầm nhìn thẳng (LOS): tín hiệu vẫn thu được với khoảng cách giữa CPE và BS lên tới 9,5 Km và có thể lớn hơn. Trong điều kiện tầm nhìn không thẳng (NLOS): khả năng hoạt động của hệ thống tùy thuộc vào địa hình, địa vật giữa CPE và BS. Hệ thống đã hoạt động được với khoảng cách 2.2km và có thể lớn hơn. Anten của CPE là anten định hướng nên SU chỉ thu tốt với những vị trí phù hợp. Tại cùng vị trí đặt SU ở các góc khác nhau, công suất thu, tỉ lệ lỗi bit BER của CPE khác nhau. Hệ thống điện thoại VoIP trên nền WiMax Đối với chất lượng thoại VoIP trên nền Công nghệ WiMAX, theo khảo sát của Viện khoa học Kỹ thuật Bưu điện, VDC và Bưu điện tỉnh Lào Cai và Trung tâm CNTT tỉnh Lào Cai cũng như người sử dụng đánh giá thì chất lượng dịch vụ VoIP trên nền công nghệ WiMAX là rất tốt, âm thanh rõ ràng, không có tiếng vọng, không có hiện tượng vỡ tiếng. Các thuê bao VoIP đặt tại BĐ-VHX Vạn Hoà, một xã vùng sâu vùng xa là hoạt động nhiều nhất, phục vụ cho nhu cầu của những hộ dân của xã này. Trung bình mỗi ngày tại đây phát sinh hơn 10 cuộc gọi. Những người dân xung quanh đây chưa có điều kiện trang bị các thuê bao điện thoại PSTN cũng như rất nghèo, nên hệ thống của thử nghiệm đã phát huy tác dụng rất tốt tại điểm này. Các điện thoại VoIP thực hiện nhiều cuộc gọi nhất là tại các điểm Bưu điện Lào Cai, BĐ-VHX Vạn Hòa, Khách sạn Hoa Vinh, Trường THCS Lê Quí Đôn, Trường chuyên cấp 2 Ngô Văn Sở, Trạm y tế xã Bắc Cường và hộ nông dân Vương Trung Thìn. Các điểm BĐ-VHX, điểm truy nhập Internet công cộng, các trường học, trạm y tế xã và các hộ dân là những điểm thử nghiệm hết sức thành công, nhu cầu sử dụng Internet và điện thoại VoIP qua hệ thống WiMAX tại những địa điểm thử nghiệm này rất lớn. Các cơ quan chính quyền do đã có sẵn điện thoại PSTN nên nhu cầu sử dụng điện thoại VoIP trong thực tế chưa lớn như mong muốn. Do là công nghệ không dây nên việc triển khai hệ thống diễn ra một cách nhanh chóng, nhất là ở những vùng sâu vùng xa, những nơi mà việc kéo cáp viễn thông là hết sức khó khăn. Toàn bộ thời gian để triển khai tại trạm gốc và 10 điểm đầu cuối chỉ diễn ra trong vòng 1 tuần. Cơ cấu đất tại Lào Cai thường hay diễn ra sạt lở đất thì ưu điểm không dây càng thể hiện rõ hơn. Các kết quả triển khai thử nghiệm WiMAX tại Lào Cai là những sở cứ kỹ thuật rất cần thiết trong quá trình lựa chọn những giải pháp phát triển cơ sở hạ tầng viễn thông. WiMAX là một công nghệ mới, đang trong quá trình xây dựng, thử nghiệm để tiến tới hoàn thiện. Việc lựa chọn công nghệ, giải pháp và thiết bị sẽ do các nhà khai thác quyết định. Theo ông Luca Rocco, Giám đốc kỹ thuật về WiMAX của Siemens, thì vấn đề quan trọng hiện nay của các nhà khai thác Việt Nam là việc lựa chọn được thiết bị hợp chuẩn và tần số cấp phép. Sự thành công của WiMAX cần thời gian để có câu trả lời và nếu thử nghiệm thành công thì đây sẽ là một cơ hội tốt cho Việt Nam để đi tắt đón đầu, triển khai các dịch vụ với công nghệ hiện đại và để tham gia thị trường sản xuất công nghiệp các thiết bị phục vụ cho công nghệ này. KẾT LUẬN DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Các website: bantincongnghe.com google.com.vn tapchibcvt.gov.vn internet.com vnexpress.com 2. Tạp chí bưu chính viễn thông và công nghệ thông tin - Thứ hai, 13/03/2006, tháng 5/20063. Tài liệu về Wimax của Viettel MỤC LỤC Trang