Công nghệ Wi-Fi IEEE 802.11 trong vài năm gần đây đã gặt hái được những thành công rực rỡ với minh chứng là Wi-Fi đã được triển khai rộng rãi khắp mọi nơi. Hầu như tất cả các máy tính cá nhân, điện thoại thông minh, PDA đều được tích hợp Wi-Fi. Tốc độ dữ liệu của Wi-Fi có thể đạt được 54 Mbps. Tuy nhiên vùng phủ sóng của Wi-Fi chỉ hạn chế ở tằm vài chục đến vài trăm mét. Để đáp ứng nhu cầu phủ sóng xa hơn, WiMAX (IEEE 802.16) đã ra đời.

Chuẩn WiMAX đầu tiên ra đời vào tháng 10 năm 2001. Khác với Wi-Fi chỉ sử dụng một băng tần, WiMAX có thể hoạt động trong băng tần từ 2 - 66 GHz. Các ứng dụng khác nhau sẽ dùng những băng tần khác nhau để tránh sự giao thoa. Cụ thể, các ứng dụng di động (802.16e) dùng băng tần từ 2 - 11 GHz. Ở nhiều nước châu Âu, băng tần 3,5 GHz được dành riêng cho WiMAX di động. Các ứng dụng cố định (802.16d) thì dùng băng tần từ 10 - 66 GHz.

I. Các chuẩn khác nhau của WiMAX

1. Chuẩn cơ bản 802.16 basic

Chuẩn 802.16 ban đầu được tạo ra với mục đích là tạo ra những giao diện (interface) không dây dựa trên một nghi thức MAC (Media Access Control) chung. Kiến trúc mạng cơ bản của 802.16 bao gồm một trạm phát (BS - Base Station) và người sử dụng (SS - Subscriber Station). Trong một vùng phủ sóng, trạm BS sẽ điều khiển toàn bộ sự truyền dự liệu (traffic). Điều đó có nghĩa là sẽ không có sự trao đổi truyền thông giữa hai SS với nhau. Nối kết giữa BS và SS sẽ gồm một kênh uplink và downlink. Kênh uplink sẽ chia sẻ cho nhiều SS trong khi kênh downlink có đặc điểm broadcast. Trong trường hợp không có vật cản giữa SS và BS (line of sight), thông tin sẽ được trao đổi trên băng tần cao. Ngược lại, thông tin sẽ được truyền trên băng tần thấp để chống nhiễu.

2. Các chuẩn bổ sung (amendments) của WiMAX

- 802.16a : Chuẩn này sử dụng băng tần có bản quyền từ 2 - 11 GHz. Đây là băng tần thu hút được nhiều quan tâm nhất vì tín hiệu truyền có thể vượt được các chướng ngại trên đường truyền. 802.16a còn thích ứng cho việc triển khai mạng Mesh mà trong đó một thiết bị cuối (terminal) có thể liên lạc với BS thông qua một thiết bị cuối khác. Với đặc tính này, vùng phủ sóng của 802.16a BS sẽ được nới rộng.

- 802.16b: Chuẩn này hoạt động trên băng tần từ 5 – 6 Ghz với mục đích cung ứng dịnh vụ với chất lượng cao (QoS). Cụ thể chuẩn ưu tiên truyền thông tin của những ứng dụng video, thoại, real-time thông qua những lớp dịch vụ khác nhau (class of service). Chuẩn này sau đó đã được kết hợp vào chuẩn 802.16a.

- 802.16c : Chuẩn này định nghĩa thêm các profile mới cho dãi băng tần từ 10-66GHz với mục đích cải tiến interoperability.

- 802.16d : Có một số cải tiển nhỏ so với chuẩn 802.16a. Chuẩn này được chuẩn hóa 2004. Các thiết bị pre-WiMAX có trên thị trường là dựa trên chuẩn này.

- 802.16e : Đang trong giai đoạn hoàn thiện và chuẩn hóa. Đặc điểm nổi bật của chuẩn này là khả năng cung cấp các dịch vụ di động (vận tốc di chuyển lớn nhất mà vẫn có thể dùng tốt dịch vụ này là 100km/h).

- Ngoài ra còn có nhiều chuẩn bổ sung khác đang được triển khai hoặc đang trong giai đoạn chuẩn hóa như 802.16g, 802.16f, 802.16h...

{mospagebreak title=Đặc điểm nổi bật của WiMAX di động}

II. Đặc điểm nối bật của WiMAX di động

WiMAX di động cũng có những đặc điểm giống EV-DO hoặc HSxPA nhằm tăng tốc độ truyền thông (data rate). Những đặc điểm đó bao gồm: Mã hóa và điều chế thích nghi (Adaptive Modulation and Coding - AMC), kỹ thuật sữa lỗi bằng dò – lặp (Hybrid Automatic Repeat Request - HARQ), Phân bố nhanh (Fast Scheduling) và chuyển giao mạng (handover) nhanh và hiệu quả.

Không giống như công nghệ 3G dựa trên CDMA được xây dựng nhằm vào dịch vụ thoại, WiMAX được thiết kế để đáp ứng dịch vụ truyền dự liệu dung lượng lớn (trong đó có cả dịch vụ thoại VoIP). WiMAX sự dụng kỹ thuật trải phổ SOFDMA và hạ tầng mạng xây dựng trên nền IP.

WiMax cung cấp khả năng kết nối Internet không dây nhanh hơn so với WiFi, tốc độ uplink và downlink cao hơn, sử dụng được nhiều ứng dụng hơn, và quan trọng là vùng phủ sóng rộng hơn, và không bị ảnh hưởng bởi địa hình. WiMAX có thể thay đổi một cách tự động phương thức điều chế để có thể tăng vùng phủ bằng cách giảm tốc độ truyền và ngược lại. Để tăng vùng phủ, chuẩn WiMAX hoặc sử dụng mạng Mesh hoặc sử dụng antenna thông minh hoặc MIMO. Dự liệu truyền trong mạng WiMAX được phân chia thành 5 lớp dịch vụ với những ưu tiên khác nhau nhằm cung ứng QoS. Ngoài ra bảo mật cũng là một đặc điểm vượt trội của WiMAX so với WIFI.

Hình 1: Mối tương quan giữa vận tốc và dung lượng của WiMAX so với các công nghệ khác (source Cisco)

{mospagebreak title=Ứng dụng của WiMAX}

III. Ứng dụng của WiMAX

Nói tới WiMax , người ta có thể nghĩ tới rất nhiều giải pháp thay thế mà công nghệ này có thể mang lại. Đó chính là khả năng thay thế đường xDSL giúp tiếp cận nhanh hơn các đối tượng người dùng băng rộng mà không cần phải đầu tư lớn. Đặc biệt WiMAX rấ t hữu ích để cung cấp dịch vụ bang thông rộng ở những vùng xa xôi mà giải pháp ADSL hoặc cáp quang là rất tốn kém. Ở những nước đang phát triển như Việt Nam, nơi mà Internet băng thông rộng chưa phổ biến, WiMAX là một giải pháp kinh tế. Ngoài ra WiMAX còn giúp việc triển khai WiFi thêm nhanh chóng do các hotspot WiFi sẽ không cần đường leased-line mà sẽ nối trực tiếp với WiMAX BS. Khả năng roaming giữa các dịch vụ Wi-Fi và WiMax sẽ mang lại nhiều lợi ích cho người sử dụng.

Để có thể dùng dịch vụ Internet băng thông rộng của WiMAX (fixed WiMAX), nhà cung cấp dịch vụ chỉ cần lắp đặt một ang-ten BS ở giữa khu dân cư. Mỗi người dùng sẽ được cung cấp một ang-ten thu (CPE), lắp trên mái nhà/cửa sổ. CPE có thể được nối trực tiếp với máy vi tính hoặc thông qua một Access Point WiFi. Việc triển khai khá đơn giản, mà giá thành lại thấp hơn nhiều so với công nghệ hiện hành.

Bên cạnh dịch vụ cố định, WiMAX còn cung ứng các dịch vụ di động. Trong tương lai, các thiết bị mobile mà hiện nay được tích hợp WiFi sẽ được tích hợp WiMAX. Khi đó, người dùng có thể kết nối mạng mọi lúc mọi nơi thông qua WiMAX, và đặc biệt là vẫn có thể dùng các dịch vụ giống như những dịch vụ của mạng cellular 3G. Hơn nữa, tốc độ truyền của WiMAX cao hơn hẳn 3G mà giá hứa hẹn sẽ rẻ. Đối với các nhà cung cấp mạng, giá thành của một WiMAX BS rẻ hơn rất nhiều so với giá của một BS UMTS. Do đó, có thể nhà cung ứng mạng 3G sẽ dùng WiMAX thay thế 3G ở những khu vực thưa dân cư.

{mospagebreak title=WiMAX trong mắt nhà đầu tư}

IV. WiMAX trong mắt nhà đầu tư

Giống như tất cả các công nghệ mới, Wimax tiến triển rất nhanh. Tính đến nay đã có hơn 140 công ty, tập đoàn tham gia vào trong WiMAX Forum. Đặc biệt tập đoàn sản xuất chip khổng lồ Intel đã không ngừng đẩy mạnh sự phát triển của công nghệ WiMAX. Intel dự toán sự bùng nổ của WiMAX trong 5 năm tới giống như sự bùng nổ của WiFi hiện nay. Intel đang đẩy nhanh việc cho ra đời chip Centrino WiMAX tích hợp vào máy tính xách tay và PDA trong năm tới 2007. Bên cạnh đó, Cisco và Alcatel cũng không ngừng nghiên cứu và triển khai công nghệ WIMAX di động. Dần dần các nhà cung cấp mạng bắt đầu quan tâm đến tính năng vượt trội của WiMAX cũng như e ngại sự cạnh tranh của nó.

Nhiều nghiên cứu thị trường ước liệu rằng dịch vụ WiMAX sẽ đạt được con sồ 8,5 triệu người dùng từ nay đến năm 2009 (3% thị trường băng thông rộng trên toàn thế giới). In-Stat, một tổ chức nghiên cứu của Mỹ cũng ước tính rằng dịch vụ thoại IP trên nền WiMAX (voice over WiMAX) sẽ là một dịch vụ chính của mạng WiMAX bởi giá thành của nó sẽ rẻ hơn nhiều so với dịch vụ thoại trên mạng cellular. Theo như một nghiên cứu của Institut Research and market, thị trường WiMAX trên thế giới sẽ đạt 2,2 tỉ đô (thậm chí 5 tỉ đối với một số nghiên cứu khả quan) vào năm 2009.

Những nước đang phát triển mạnh mà cơ sở hạ tầng mạng chưa được triển khai đầy đủ như Ấn Độ, Trung Quốc, Việt Nam,… sẽ là một thị trường béo bỡ cho việc triển khai WiMAX. Chính phủ Trung Quốc đã thỏa thuận với IEEE để triển khai WiMAX ở băng tần 3,5 GHz. Những nhà cung cấp mạng ở Trung Quốc đã sẵn sãng và họ đã ký hợp đồng với Alvarion, nhà cung cấp thiết bị WiMAX, để triển khai WiMAX thí điểm ở 6 thành phố. Ngoài ra pre-WiMAX cũng đang được triển khai thí điểm ở nhiều nước trên thế giới: Pháp, Mỹ, UK, Canada, Áo, Úc, Bazil, Phần Lan,...

{mospagebreak title=WiMAX ở Việt Nam}

V. WiMAX sẽ được triển khai ở Việt Nam?

Đầu năm nay, sau khi có sự đồng ý của Thủ tướng Chính phủ, đã có bốn doanh nghiệp là Tập đoàn Bưu chính Viễn thông VNPT, Tổng công ty Viễn thông quân đội Viettel, công ty FPT Telecom và Tổng công ty truyền thông đa phương tiện VTC được phép mở dịch vụ WiMAX di động và cố định. Công ty VDC (thuộc VNPT) là đơn vị đầu tiên triển khai các loại hình dịch vụ và công nghệ tiên tiến này tại Lào Cai. WiMAX do VDC triển khai thử nghiệm hoạt động trong dải tần từ 3,3 GHz đến 3,4 GHz, với thiết bị nhập từ hãng Alvarion. Tất cả 4 công ty này đã được cấp phép thử nghiệm WiMAX trong vòng 1 năm. Hiện tại Alvarion là nhà cung cấp thiết bị WiMAX lớn nhất. Ngoài ra có các công ty khác cung cấp thiết bị WiMAX với giá thành rẻ hơn như Infinet, Siemens, Aperto...

Ở Việt Nam, khi mà công nghệ 3G chưa được triển khai, mà công nghệ WiMAX lại hứa hẹn những tính năng giống và vượt 3G, bài toán đặt ra là nên triển khai công nghệ nào cho hiệu quả. Phải nhìn nhận một đều rằng công nghệ 3G trên thế giới vẫn đang được triễn khai với tốc độ rất chậm. Nguyên do chính là kinh phí đầu tư cơ sở hạ tầng mạng rất lớn (không thể nâng cấp từ mạng 2G) trong khi đó rất ít người dùng dịch vụ này do giá cả đắt và tốc độ truyền không cho phép triển khai các dịch vụ multimedia. Nói thêm là mạng 2G chỉ có thể nâng cấp lên GPRS hoặc EDGE, nhưng tốc độ truyền dự liệu không cao. GPRS và EDGE sẽ được triển khai ở Việt Nam cuối năm nay bởi VinaPhone và MobiFone.

Mạng WiMAX cũng đòi hỏi nhà cung cấp mạng phải xây dựng một hạ tầng mạng mới. Ở thời điểm hiện tại, WiMAX mobile vẫn chưa ra đời, nên những khả năng của WiMAX vẫn mang tính lý thuyết. Chúng ta nên chọn công nghệ nào, hay cùng lúc triển khai cả hai công nghệ này? Nếu cả hai công nghệ cùng tồn tại, câu hỏi đặt ra là chùng sẽ hộ trợ nhau hay độc lập nhau? Câu trả lời nằm ở nhà cung cấp mạng và liệu kỹ thuật có cho phép chuyển giao giữa hai loại hình mạng này hay không? Ngoài ra cũng không nên bỏ qua nhu cầu thực sự của người dùng trước khi quyết định triển khai một công nghệ mạng mới.

Trong khi chúng ta chưa có 3G, 3G LTE đã và đang bắt đầu được chuẩn hóa. 3G LTE đang định nghĩa một radio interface hòan tòan mới và một kiến trúc mạng mới, đơn giản hơn nhiều so với 3G hiện tại. Điều này có nghĩa là lại phải xây dựng một cơ sở hạ tầng mạng hòan toàn mới…Các nhà cung cấp mạng ở Việt Nam sẽ làm gì để Việt Nam đuổi kịp sự phát triển của viễn thông thế giới?

Nguyễn Vương Quốc Thịnh

PhD student, France

vntelecom.org

Tài liệu tham khảo

1. White Paper (Intel), "IEEE 802.16 and Wimax – broadband wireless access for everyone" July 2003.
2. IEEE P802.16e/D10, "Part 16: Air Interface for fixed and mobile broadband wireless access system", August 2005.
3. IEEE Std 802.16, "Part 16: Air Interface for fixed and mobile
   broadband wireless access system", October 2004.
4. Mobile WiMAX – Part II: A Comparative Analysis [wimaxforum.org]
5. Mobile WiMAX – Part I: A Technical Overview and Performance Evaluation [wimaxforum.org]
6. www.wimaxforum.org
7. WiMAX Has Potential to Transform Telecom Markets [instat.com]