Đề tài: Mô hình hóa mạng Wimax cố định

Mục lục MỤC LỤC MỤC LỤC....................................................................................................I DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG.........................................................IV CHƯƠNG 1. ...............................................................................................1 CÔNG NGHỆ WIMAX...............................................................................1 1.1 Khái niệm chung về WiMAX .....................................................................1 1.1.1 Khái niệm WiMAX..................................................................................1 1.1.2 Các đặc điểm của WiMAX......................................................................2 1.1.3 Hoạt động của WiMAX .........................................................................3 1.2 Cấu hình mạng..............................................................................................4 1.2.1 Cấu hình mạng điểm – đa điểm (PMP)...................................................5 1.2.2 Cấu hình mạng mắt lưới (MESH)...........................................................6 1.3 Các dịch vụ của WiMAX.............................................................................7 1.3.1 Các tham số QoS cho luồng dịch vụ........................................................8 1.3.2 Dịch vụ cấp phát không theo yêu cầu (UGS)...........................................9 1.3.3 Dịch vụ kiểm tra vòng theo thời gian thực (rtPS) ...................................9 1.3.4 Dịch vụ kiểm tra vòng không theo thời gian thực (nrtPS) ....................10 1.3.5 Dịch vụ cố gắng tối đa (Best Effort ­ BE) ............................................11 1.4 Chuẩn WiMAX ...........................................................................................11 1.4.1 Hệ thống chuẩn IEEE 802.16................................................................11 1.4.2 Chuẩn WiMAX cố đinh (IEEE 802.16d) ..............................................13 1.4.3 Chuẩn WiMAX di động (IEEE 802.16e)...............................................14 1.4.4 Kiến trúc giao thức WiMAX..................................................................15 1.5 Truy nhập vô tuyến....................................................................................18 1.5.1 Môi trường truyền sóng LOS và NLOS.................................................18 1.5.2 Công nghệ OFDM cho truyền dẫn vô tuyến.........................................19 1.5.3 Đa truy nhập và kênh con hóa................................................................19 1.5.4 Kỹ thuật song công TDD và FDD .........................................................21 1.6 Điều chế và mã hóa....................................................................................22 1.6.1 Mã hóa kênh............................................................................................22 1.6.2 Điều chế.................................................................................................23 I Mục lục 1.7 Bảo mật........................................................................................................26 1.7.1 Kiến trúc bảo mật trong WiMAX .........................................................26 1.7.2 Bảo mật qua giao diện vô tuyến............................................................29 1.7.3 Mật mã hóa dữ liệu................................................................................30 1.8 Các mô hình ứng dụng WiMAX................................................................31 1.9 Các ưu điểm của mạng WiMAX .............................................................33 Tổng kết chương 1...........................................................................................36 CHƯƠNG 2. .............................................................................................37 BÀI TOÁN THIẾT KẾ MẠNG WIMAX ...............................................37 CỐ ĐỊNH & DI TRÚ CHO THÀNH PHỐ HÀ NỘI..............................37 2.1 Mục đích thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú ..............................37 2.2 Bài toán thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú .................................37 2.2.1 Các tham số hệ thống của mạng WiMAX cố đinh & di trú .................37 2.2.2 Các tham số dịch vụ cho WiMAX cố đinh & di trú...............................40 2.2.3 Phương pháp tính toán lưu lượng .........................................................41 2.2.4 Đánh giá khả năng triển khai mạng WiMAX cố đinh & di trú ............43 2.2.5 Các bước thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú ..............................43 2.3 Các yêu cầu thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú cho thành phố Hà Nội................................................................................................................45 2.3.1 Chỉ tiêu chất lượng cho mạng WiMAX cố đinh & di trú .....................45 2.3.2 Các yêu cầu thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú cho thành phố Hà Nội...................................................................................................................48 2.3.3 Lựa chọn thiết bị theo yêu cầu thiết kế................................................57 2.4 Tính toán suy hao ........................................................................................61 2.4.1 Tính toán suy hao đường truyền (path loss)...........................................61 2.4.2 Dự trữ suy hao phụ.................................................................................72 2.5 Tính toán phạm vi phủ sóng......................................................................75 2.5.1 Tính toán quỹ đường truyền..................................................................75 2.5.2 Tính toán phạm vi phủ sóng...................................................................78 2.6 Định cỡ mạng và quy hoạch vùng phủ sóng ...........................................80 2.6.1 Định cỡ mạng.........................................................................................80 2.6.2 Quy hoạch vùng phủ sóng......................................................................82 II Mục lục Tổng kết chương 2...........................................................................................84 CHƯƠNG 3. .............................................................................................86 MÔ HÌNH HÓA MẠNG WiMAX CỐ ĐỊNH.........................................86 3.1 Các tham số đầu vào...................................................................................86 3.2 Mô hình hóa mạng WiMAX cố đinh & di trú trên bản đồ....................87 3.2.1 Mô hình mạng trên bản đồ địa lý...........................................................87 3.2.2 Mô hình mạng trên bản đồ kiến trúc.....................................................90 3.3 Mô hình chi tiết cho một cell ....................................................................92 3.4 Xác định vị trí đặt trạm gốc.....................................................................93 Tổng kết chương 3...........................................................................................94 CHƯƠNG 4. .............................................................................................95 CÁC CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG...................................................95 4.1 Chương trình tính toán suy hao.................................................................95 4.1.1 Tính toán suy hao theo mô hình COST 231 Hata ...................................95 4.1.2 Tính toán suy hao theo mô hình COST 231 Walfish­Ikegami ...............96 4.2 Chương trình tính toán phạm vi phủ sóng..............................................98 4.3 Chương trình tính toán định cỡ và mô phỏng mạng..............................99 KẾT LUẬN..............................................................................................102 TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................103 III Danh mục hình vẽ và bảng DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG Hình 1.1 Mạng WiMAX ............................................................................4 Hình 1.2 Cấu hình mạng PMP .................................................................6 Hình 1.3 Cấu hình mạng MESH ..............................................................7 Hình 1.4 Bộ tiêu chuẩn IEEE802.16........................................................12 Hình 1.5 Mô hình kiến trúc giao thức WiMAX......................................15 Hình 1.6 Cấu trúc khung OFDM với kỹ thuật song công TDD..........21 Hình 1.7 Bộ tạo mã giả ngẫu nhiên........................................................23 Hình 1.8 Chòm sao BPSK, QPSK, 16 QAM và 64 QAM.......................24 Hình 1.10 Lược đồ điều chế thích ứng..................................................26 Hình 1.11 Mô hình bảo mật.....................................................................28 Hình 1.12 Quá trình nhận thực thuê bao...............................................29 Hình 1.13 Quá trình trao đổi khóa dữ liệu...........................................29 Hình 1.14 Mật mã hóa dữ liệu...............................................................31 Hình 1.15 Khả năng mở rộng dung lượng của một trạm gốc BS.....35 Bảng 2.1 Bảng các tham số hệ thống tham khảo cho WiMAX cố đinh & di trú.......................................................................................................39 Bảng 2.2 Bảng các tham số dịch vụ tham khảo cho WiMAX cố đinh & di trú ......................................................................................................41 Hình 2.1 Sơ đồ các bước thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú...43 Hình 2.2 Chỉ tiêu chất lượng cho mạng Internet..................................46 Bảng 2.3 Bảng tiêu chuẩn chất lượng cho mạng WiMAX cố đinh & di trú...........................................................................................................47 Hình 2.3 Khu vực cần phủ sóng chụp từ vệ tinh..................................49 Hình 2.4 Khu vực cần phủ sóng trên bản đồ địa lý..............................50 Hình 2.5 Bản đồ kiến trúc Hà Nội chụp từ vệ tinh.............................54 Bảng 2.4 Tỉ lệ thuê bao trên từng ứng dụng.........................................56 Bảng 2.5 Tổng hợp thông số thiết bị lựa chọn....................................61 Hình 2.6 Bán kính cell với suy hao đường truyền.................................62 IV Danh mục hình vẽ và bảng Hình 2.7 Đồ thị suy hao sử dụng mô hình COST 231 Hata..................64 Hình 2.8 Mô hình COST 231 Walfisch­Ikegami môi trường NLOS.....66 Hình 2.9 Đồ thị suy hao sử dụng mô hình COST 231 Walfish­Ikegami .....................................................................................................................69 Bảng 2.6 Các tham số địa hình................................................................71 Hình 2.10 Đồ thị suy hao mô hình SUI ...................................................71 Bảng 2.7 Mức suy hao thâm nhập một số loại vật cản.......................74 Bảng 2.8 Tổng hợp các mức dự trữ suy hao phụ.................................75 Bảng 2.9 Quỹ đường truyền cho đường xuống...................................77 Bảng 2.10 Quỹ đường truyền cho đường lên.......................................78 Hình 2.11 Kết quả tính toán phạm vi phủ sóng ...................................79 Hình 2.12 Vùng phủ sóng tối đa của một sector 120o ..........................80 Bảng 2.11 Kết quả định cỡ mạng..........................................................82 Hình 2.13 Vùng phủ sóng của một sector 120o .....................................83 Hình 2.14 Mô hình mạng lưới cell lục giác ...........................................84 Bảng 2.12 Tổng hợp kết quả tính toán thiết kế mạng.......................85 Hình 3.1 Mô hình mạng trên bản đồ địa lý (chưa hiệu chỉnh)...........87 Hình 3.2 Mô hình mạng trên bản đồ địa lý (đã hiệu chỉnh)................89 Hình 3.3 Mô hình mạng WiMAX trên bản đồ kiến trúc .....................90 Hình 3.4 Mô hình mạng đường trục (backhaul) ..................................91 Hình 3.5 Chi tiết vùng phủ sóng cell 10.................................................93 Hình 3.6 Vị trí đặt trạm gốc cell 10........................................................93 Hình 4.1 Chương trình tính toán suy hao theo mô hình COST 231 Hata .....................................................................................................................95 Hình 4.2 Chương trình tính toán suy hao theo mô hình COST 231 W­I .....................................................................................................................96 Hình 4.3 Chương trình tính toán suy hao theo mô hình SUI ...............97 Hình 4.4 Chương trình tính toán phạm vi phủ sóng ............................98 Hình 4.5 Chương trình tính toán định cỡ và mô phỏng ....................100 V ... - tailieumienphi.vn