Bài giảng truyền thông không dây

1

BÀI 1:

TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN THÔNG

KHÔNG DÂY

(Overview of Wireless Systems )

Facuty of Electronics & Telecommunications

Đặng Lê Khoa

Email:[email protected]

[email protected]

2

Nội dung trình bày:

1. Tổng quan về mạng không dây

Lịch sử phát triển

Các thử thách thiết kế

Các mạng hiện tại và tương lai

Mạng điện thoại tế bào

Mạng máy tính không dây

2. Hệ thống truyền thông số

Tại sao phải truyền thông số

Hệ thống truyền thông số cơ bản

3. Một số khái niệm

Facuty of Electronics & Telecommunications

3

1. Tổng quan về mạng không dây

Facuty of Electronics & Telecommunications

4

• Thời cổ: Khói thuốc, bồ câu đưa thư, …

• Sóng vô tuyến được phát minh 1880 bởi Marconi

• Nhiều hệ thống vô tuyến không dây được phát triển

công phu trong và sau chiến tranh thứ 2

• Điện thoại tế bào được phát triển từ 1988, đến nay

khoảng 3 tỉ thuê bao

Thúc đẩy phát triển thiết bị không dây

Tiếng nói, dữ liệu, truyền thông đa phương tiện có

mặt ở khắp nơi

• Sự thành công và phát triển mạnh của Wifi

Các mạng rộng khắp (vd: Wimax) và các mạng ở

khoảng cách ngắn như Bluetooth, UWB ít thành công

hơn

Facuty of Electronics & Telecommunications

Lịch sử Wireless

1. Tổng quan về mạng không dây

5

Truy cập Internet không dây

Thế hệ điện thoại tế bào thứ n

Các mạng không dây Ad Hoc

Thiết bị giải trí không dây

Ngôi nhà thông minh

…

Khó khăn hạn chế về thời

gian trễ

Khó khăn hạn chế năng lượng

Thông tin có mặt ở khắp nơi giữa người và thiết bị

Facuty of Electronics & Telecommunications

Các mạng không dây của tương lai

1. Tổng quan về mạng không dây

6

• Hạn chế của dung lượng kênh truyền

• Mô hình lưu thông, định vị user, điều kiện mạng luôn

thay đổi

• Các ứng dụng không đồng nhất

• Giới hạn về năng lượng và độ trễ của thiết kế khi đi

qua các lớp của hệ thống

Facuty of Electronics & Telecommunications

Các thử thách khi thiết kế

1. Tổng quan về mạng không dây

7

• Các hệ thống Wireless hiện tại

– 3G Cellular: ~200-300 Kbps.

– WLANs: ~450 Mbps (và đang phát triển).

• Đang thực hiện mạng thế hệ sau

– 4G Cellular: Khả năng OFDM/MIMO

– 4G WLANs, 3G vừa hoàn thành

• Các kỹ thuật quan tâm

– Hardware: Better batteries. Better circuits/processors.

– Link: Antennas, modulation, coding, adaptivity, DSP, BW.

– Network: Không nhiều: more efficient algorithms

– Application: Soft and adaptive QoS.

Facuty of Electronics & Telecommunications

Sự phát triển của các hệ thống hiện tại

1. Tổng quan về mạng không dây

8

Rate

Mobility

2G

3G

4G

802.11b WLAN

2G Cellular

Các vấn đề khác:

Rate vs. Coverage

Rate vs. Delay

Rate vs. Cost

Rate vs. Energy

Facuty of Electronics & Telecommunications

Thế hệ tương lai

1. Tổng quan về mạng không dây

9

Voice Data Video

Delay

Packet Loss

BER

Data Rate

Traffic

<100ms - <100ms

<1% 0 <1%

10-3 10-6 10-6

8-32 Kbps 1-100 Mbps 1-20 Mbps

Continuous Bursty Continuous

Facuty of Electronics & Telecommunications

Các yêu cầu cho truyền thông đa

phương tiện

1. Tổng quan về mạng không dây

Tất cả các yêu cầu trên phải thỏa

10

• Cellular Systems

• Wireless LANs

• WIMAX

• Satellite Systems

• Bluetooth

• Ultrawideband radios

• Zigbee radios

Các hệ thống hiện tại

Facuty of Electronics & Telecommunications

1. Tổng quan về mạng không dây

11

Hệ thống truyền thông không dây tế bào

Base Station (BS)

User Equipment (UE)

UE UE

UE

Facuty of Electronics & Telecommunications

1. Tổng quan về mạng không dây

12

Wireless Local Area Networks (WLANs)

• WLANs k

ết n

ối “local” các máy tính (kho

ảng 100m)

• Chia data thành các gói

• Truy c

ập kênh được chia s

ẽ (random access)

•

D

ựa trên cung c

ấp các dịch v

ụ Internet

-> Ch

ất lượng dịch v

ụ kém

ở

m

ột số ứng d

ụng (vd: video)

01011011

Internet

Access

Point

0101 1011

Facuty of Electronics & Telecommunications

1. T

ổng quan v

ề

m

ạng không dây

13

Các chuẩn của Wireless LAN

• 802.11b

– Băng tần 2.4GHz (80 MHz)

– Trải phổ trực tiếp (DSSS)

– Tốc độ 11 Mbps, khoảng 150m

• 802.11a/g

– Băng tần 5GHz (300 MHz)

– OFDM trong 20 MHz

– Tốc độ 54 Mbps, khoảng 30 – 60 m

• 802.11n

– Băng tần 2.4 GHz và 5 GHz

– Thích nghi OFDM /MIMO ở 20/40 MHz (2-4 antennas)

– Tốc độ đến 600Mbps, khoảng 60m

1. Tổng quan về mạng không dây

Facuty of Electronics & Telecommunications

14

Wimax (802.16)

•

M

ạng không dây di

ện r

ộng

– Ki

ến trúc h

ệ th

ống gi

ống nh

ư m

ạng t

ế bào

– Hy v

ọng tương thích v

ới m

ạng t

ế bào

–

K

ỹ thu

ật chính để truy

ền là OFDM/MIMO

• Ho

ạt động

ở b

ăng t

ần 2.5 và 3.5 MHz

– Ph

ụ thu

ộc vào t

ừng qu

ốc gia, còn có th

ể

s

ử

d

ụng 5.8

–

B

ăng thông là 3.5-10 MHz

• Fixed (802.16d) và Mobile (802.16e) Wimax

– Fixed: 75 Mbps (max), bán kín 80km

– Mobile: 15 Mbps (max), bán kín 1600m

1. T

ổng quan v

ề

m

ạng không dây

Facuty of Electronics & Telecommunications