Giải thích về các tiêu chuẩn WiFi phổ biến nhất hiện nay

Chấn Phong

Khi mua một thiết bị mạng bạn sẽ phải đối mặt với rất nhiều lựa chọn. Các sản phẩm phù hợp với chuẩn không dây 802.11a, 802.11b/g/n hay 802.11ac được gọi là công nghệ WiFi. Vậy chuẩn WiFi 802.11 là gì, chúng khác gì nhau?

Bài viết này sẽ mô tả các chuẩn WiFi và những công nghệ có liên quan, so sánh để giúp bạn hiểu rõ hơn về sự phát triển của công nghệ WiFi, từ đó đưa ra quyết định đúng đắn trong khi thiết kế một mạng WiFi hay mua các thiết bị mạng phù hợp.

MU-MIMO là gì? Tại sao bộ định tuyến WiFi tiếp theo của bạn nên có MU-MIMO?

Bảng tóm tắt các chuẩn WiFi:

Bảng các chuẩn WiFi 802.11

Chuẩn WiFi đầu tiên 802.11

Năm 1997, IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) đã giới thiệu một chuẩn đầu tiên cho WLAN. Chuẩn này được gọi là 802.11 sau khi tên của nhóm được thiết lập nhằm giám sát sự phát triển của nó. Tuy nhiên, 802.11 chỉ hỗ trợ cho băng tần mạng cực đại lên đến 2Mbps – quá chậm đối với hầu hết các ứng dụng. Với lý do đó, các sản phẩm không dây thiết kế theo chuẩn 802.11 ban đầu dần không được sản xuất nữa.

Chuẩn WiFi 802.11b (tên mới WiFi 1)

IEEE đã mở rộng trên chuẩn 802.11 gốc vào tháng Bảy năm 1999, tạo ra chuẩn 802.11b. Chuẩn này hỗ trợ băng thông lên đến 11Mbps, tương đương với Ethernet truyền thống.

802.11b sử dụng tần số tín hiệu vô tuyến không được kiểm soát (2.4 GHz) giống như chuẩn ban đầu 802.11. Các nhà cung cấp thích sử dụng tần số này để giảm chi phí sản xuất. Các thiết bị 802.11b có thể bị xuyên nhiễu từ các thiết bị điện thoại không dây (kéo dài), lò vi sóng hoặc các thiết bị khác sử dụng cùng dải tần 2.4 GHz. Mặc dù vậy, bằng cách lắp các thiết bị 802.11b cách xa các thiết bị như vậy có thể giảm được hiện tượng xuyên nhiễu này.

Ưu điểm của 802.11b – giá thành thấp nhất; phạm vi tín hiệu tốt và không dễ bị cản trở.
Nhược điểm của 802.11b – tốc độ tối đa thấp nhất; các thiết bị gia dụng có thể gây trở ngại cho tần số vô tuyến mà 802.11b bắt được.

Chuẩn WiFi 802.11a (tên mới WiFi 2)

Trong khi 802.11b vẫn đang được phát triển, IEEE đã tạo một mở rộng thứ hai cho chuẩn 802.11 có tên gọi 802.11a. Vì 802.11b được sử dụng rộng rãi quá nhanh so với 802.11a, nên một số người cho rằng 802.11a được tạo sau 802.11b. Tuy nhiên trong thực tế, 802.11a và 802.11b được tạo một cách đồng thời. Do giá thành cao hơn nên 802.11a thường được sử dụng trong các mạng doanh nghiệp còn 802.11b thích hợp hơn với thị trường mạng gia đình.

802.11a hỗ trợ băng thông lên đến 54 Mbps và tín hiệu trong một phổ tần số quy định quanh mức 5GHz. Tần số của 802.11a cao hơn so với 802.11b chính vì vậy đã làm cho phạm vi của hệ thống này hẹp hơn so với các mạng 802.11b. Với tần số này, các tín hiệu 802.11a cũng khó xuyên qua các vách tường và các vật cản khác hơn.

Do 802.11a và 802.11b sử dụng các tần số khác nhau, nên hai công nghệ này không thể tương thích với nhau. Chính vì vậy một số hãng đã cung cấp các thiết bị mạng lai cho 802.11a/b nhưng các sản phẩm này chỉ đơn thuần là thực hiện hai chuẩn này song song (mỗi thiết bị kết nối phải sử dụng một trong hai, không thể sử dụng đồng thời cả hai).

Ưu điểm của 802.11a – tốc độ cực nhanh; tần số được kiểm soát nên tránh được sự xuyên nhiễu từ các thiết bị khác.
Nhược điểm của 802.11a – giá thành đắt; phạm vi hẹp và dễ bị cản trở.

Chuẩn WiFi 802.11g (tên mới WiFi 3)

Vào năm 2002 và 2003, các sản phẩm WLAN hỗ trợ một chuẩn mới hơn đó là 802.11g, được đánh giá cao trên thị trường. 802.11g là một nỗ lực để kết hợp những ưu điểm của chuẩn 802.11a và 802.11b. Nó hỗ trợ băng thông lên đến 54Mbps và sử dụng tần số 2.4 Ghz để có phạm vi rộng. 802.11g có khả năng tương thích với các chuẩn 802.11b, điều đó có nghĩa là các điểm truy cập 802.11g sẽ làm việc với các adapter mạng không dây 802.11b và ngược lại.

Ưu điểm của 802.11g – tốc độ cực nhanh; phạm vi tín hiệu tốt và ít bị cản trở.
Nhược điểm của 802.11g – giá thành đắt hơn 802.11b; các thiết bị có thể bị xuyên nhiễu từ những đồ gia dụng sử dụng cùng tần số tín hiệu vô tuyến không được kiểm soát.

Chuẩn WiFi 802.11n (tên mới WiFi 4)

802.11n (đôi khi được gọi tắt là Wireless N) được thiết kế để cải thiện cho 802.11g trong tổng số băng thông được hỗ trợ bằng cách tận dụng nhiều tín hiệu không dây và các anten (công nghệ MIMO).

802.11n đã được phê chuẩn vào năm 2009 với các đặc điểm kỹ thuật như cung cấp băng thông tối đa lên đến 600 Mbps. 802.11n cũng cung cấp phạm vi tốt hơn những chuẩn WiFi trước đó do cường độ tín hiệu của nó đã tăng lên, và 802.11n có khả năng tương thích ngược với các thiết bị 802.11b, 802.11g.

Ưu điểm của 802.11n – tốc độ tối đa nhanh nhất và phạm vi tín hiệu tốt nhất; khả năng chống nhiễu tốt hơn từ các nguồn bên ngoài.
Nhược điểm của 802.11n – giá thành đắt hơn 802.11g; việc sử dụng nhiều tín hiệu có thể gây nhiễu với các mạng dựa trên chuẩn 802.11b và 802.11g ở gần.

802.11n

802.11n là một tiêu chuẩn công nghiệp của IEEE về truyền thông mạng không dây WiFi. Mặc dù 802.11n được thiết kế để thay thế các công nghệ WiFi 802.11a, 802.11b và 802.11g cũ hơn, nhưng nó đã được thay thế bởi chuẩn 802.11ac. Mỗi tiêu chuẩn mới thường nhanh và đáng tin cậy hơn so với tiêu chuẩn trước đó. Trên bất kỳ thiết bị WiFi nào bạn mua sẽ phản ánh tiêu chuẩn nào sẽ hỗ trợ thiết bị đó.

Công nghệ không dây chính trong 802.11n

802.11n sử dụng nhiều ăng-ten không dây song song để truyền và nhận dữ liệu. Thuật ngữ MIMO (Multiple Input, Multiple Output) liên quan đề cập đến khả năng của 802.11n và các công nghệ tương tự để phối hợp nhiều tín hiệu vô tuyến đồng thời. 802.11n hỗ trợ tối đa 4 luồng đồng thời. MIMO giúp tăng cả phạm vi và thông lượng của mạng không dây.

Một kỹ thuật bổ sung được sử dụng bởi 802.11n liên quan đến việc tăng băng thông kênh. Như trong kết nối mạng 802.11a/b/g, mỗi thiết bị 802.11n sử dụng kênh WiFi đặt sẵn để truyền phát. Chuẩn 802.11n sử dụng dải tần số lớn hơn các tiêu chuẩn trước đó, giúp tăng thông lượng dữ liệu.

Hiệu suất 802.11n

Kết nối 802.11n hỗ trợ băng thông mạng tối đa trên lý thuyết lên tới 300Mbps tùy thuộc chủ yếu vào số lượng radio không dây được tích hợp trong các thiết bị. Các thiết bị 802.11n hoạt động ở cả băng tần 2.4 GHz và 5 GHz.

Thiết bị mạng 802.11n so với các tiêu chuẩn trước đó

Trong vài năm trước khi 802.11n chính thức được phê chuẩn, các nhà sản xuất thiết bị mạng đã bán cái gọi là thiết bị N thử nghiệm, dựa trên bản nháp sơ bộ của tiêu chuẩn này. Phần cứng này thường tương thích với thiết bị 802.11n hiện tại, mặc dù có thể cần phải nâng cấp firmware cho các thiết bị cũ này.

Thế hệ tiếp nối của 802.11n

802.11n đóng vai trò là chuẩn WiFi nhanh nhất trong 5 năm trước khi giao thức 802.11ac được phê duyệt vào năm 2014. 802.11ac cung cấp tốc độ từ 433Mbps đến vài gigabit mỗi giây, gần bằng tốc độ và hiệu suất của các kết nối có dây. Nó hoạt động hoàn toàn trong băng tần 5MHz và hỗ trợ lên đến 8 luồng đồng thời.

Chuẩn WiFi 802.11ac (tên mới WiFi 5)

802.11ac là chuẩn WiFi mới nhất, được sử dụng phổ biến nhất hiện nay. 802.11ac sử dụng công nghệ không dây băng tần kép, hỗ trợ các kết nối đồng thời trên cả băng tần 2.4 GHz và 5 GHz. 802.11ac cung cấp khả năng tương thích ngượ với các chuẩn 802.11b, 802.11g, 802.11n và băng thông đạt tới 1.300 Mbps trên băng tần 5 GHz, 450 Mbps trên 2.4GHz.

Chuẩn WiFi 6

WiFi 6 là hệ thống đặt tên tiêu chuẩn không dây của WiFi Alliance. WiFi Alliance lập luận rằng thuật ngữ 802.11 gây nhầm lẫn cho người tiêu dùng. Họ đã đúng - cập nhật một hoặc hai chữ cái không cung cấp cho người dùng nhiều thông tin để làm việc.

Hệ thống đặt tên WiFi Alliance chạy đồng thời với quy ước IEEE 802.11. Đây là cách các tiêu chuẩn đặt tên tương quan:

WiFi 6E: 11ax (2021)
WiFi 6: 11ax (2019)
WiFi 5: 11ac (2014)
WiFi 4: 11n (2009)
WiFi 3: 11g (2003)
WiFi 2: 11a (1999)
WiFi 1: 11b (1999)
Legacy: 11 (1997)

WiFi 6 đã trở thành một tiêu chuẩn WiFi phổ biến trong suốt năm 2020. Nhưng đến cuối năm 2020, một tiêu chuẩn "mới" khác đã bắt đầu tăng tốc. WiFi 6E là một phần mở rộng của WiFi 6. Bản cập nhật cho phép kết nối WiFi phát qua băng tần 6GHz mới.

Trước đây, tất cả các kết nối WiFi đều bị hạn chế ở hai băng tần là 2.4GHz và 5GHz. Hai dải tần đó đều bận rộn, mỗi dải được chia nhỏ thành các kênh nhỏ hơn. Ví dụ, nếu bạn sống trong một tòa nhà chung cư, bạn có thể có nhiều router WiFi đang cố gắng phát sóng trên cùng một tần số, sử dụng cùng một kênh.

WiFi 6E tạo ra 14 kênh 80MHz mới và 7 kênh 160Mhz, tăng đáng kể dung lượng mạng khả dụng cho người dùng. Những người dùng ở những khu vực đông đúc, tắc nghẽn sẽ có nhiều băng thông hơn đáng kể để sử dụng, giảm nhiễu WiFi. Nói tóm lại, WiFi 6E tăng gấp 4 lần dung lượng có sẵn cho kết nối WiFi của bạn.

Vì vậy, khi nào bạn có thể sử dụng router WiFi 6E mới? Một số router đầu tiên được trang bị WiFi 6E đã bắt đầu xuất hiện trong năm 2021 và Netgear là một trong những nhà sản xuất đầu tiên đưa một router này ra thị trường.

Chuẩn WiFi 7

Bạn vừa mới "đập hộp" router WiFi 6E của mình thì mọi người trên Internet đã nói về WiFi 7. Tuy nhiên, bạn chưa phải lo lắng về thế hệ WiFi tiếp theo, vì thông số kỹ thuật chính thức của WiFi 7 vẫn chưa được hoàn thiện. IEEE dự kiến sẽ hoàn thiện các thông số kỹ thuật của WiFi 7 vào đầu năm 2024, điều đó có nghĩa là chúng ta khó có thể thấy các thiết bị sử dụng WiFi 7 cho đến ít nhất là năm 2025.

Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa là chúng ta không thể xem xét các tính năng có thể có của WiFi 7:

Băng thông và tốc độ tăng: WiFi 7 được thiết kế để mang lại thông lượng tối đa lên tới 40Gbps và 46Gbps, nhanh hơn 3 lần so với 9,6Gbps của WiFi 6.
Kênh 320 MHz: WiFi 7 sẽ hỗ trợ băng thông kênh rộng hơn, lên tới 320 MHz, so với mức tối đa 160 MHz trên WiFi 6. Điều này cho phép truyền dữ liệu hiệu quả hơn và có thể tăng thông lượng đáng kể.
Multi-Link Operation (MLO): Tính năng này cho phép các thiết bị truyền và nhận dữ liệu trên nhiều dải tần cùng một lúc. MLO có thể cải thiện độ tin cậy và giảm độ trễ bằng cách chuyển đổi liền mạch giữa các băng tần tùy thuộc vào điều kiện mạng. MLO là một bước phát triển rất thú vị dành cho WiFi 7, cho phép các thiết bị kết nối hiệu quả với nhiều băng tần và tăng cường đáng kể tiềm năng truyền dữ liệu.
Thứ tự điều chế (Order Modulation) cao hơn: WiFi 7 dự kiến sẽ hỗ trợ 4096-QAM (Quadrature Amplitude Modulation), một bước tiến so với 1024-QAM được sử dụng trong WiFi 6. Nói tóm lại, nhiều dữ liệu hơn có thể được truyền đi với mỗi tín hiệu, làm tăng tốc độ dữ liệu tổng thể, nghĩa là kết nối Internet có cảm giác nhanh hơn.

Như đã nói, thông số kỹ thuật cuối cùng của WiFi 7 vẫn chưa hoàn chỉnh, nhưng chúng ta có thể yên tâm rằng những thông số kỹ thuật này sẽ xuất hiện ở sản phẩm cuối cùng.

Chuẩn WiFi 8

Chắc hẳn bạn đang thắc mắc WiFi 7 chưa ra thì làm sao có thể nói về WiFi 8 chứ? Sự thật là hầu hết các cuộc thảo luận về WiFi 8 chỉ là lý thuyết; không có thông số kỹ thuật hoạt động chính thức nào cho WiFi 8 và cũng chưa có thông tin rò rỉ hoặc chi tiết chính thức nào. Tuy nhiên, WiFi 8 có thể sẽ tập trung vào một số lĩnh vực chính giúp WiFi nhanh hơn:

Tăng băng thông và tốc độ: WiFi 8 được kỳ vọng sẽ tăng tốc độ WiFi một cách đáng kể, có khả năng đẩy tốc độ lên tới 100Gbps ở mức tối đa theo lý thuyết (một lần nữa, nghe có vẻ khó tin nhưng tốc độ thực tế có thể sẽ chậm hơn).
Kênh WiFi lớn hơn: Với sự gia tăng của thế hệ trước, WiFi 8 có thể sẽ mang lại các kênh WiFi lớn hơn, cho phép thông lượng dữ liệu lớn hơn.
Tích hợp các băng tần mới: Mặc dù không có gì chắc chắn nhưng một số phân tích cho thấy WiFi 8 có thể bao gồm các băng tần WiFi mới, khác nhau trong thông số kỹ thuật của nó. Ví dụ, WiFi Now lưu ý rằng "đã có nhiều tranh luận về việc đưa các dải tần số cao hơn như 60 GHz vào chuẩn 802.11bn", điều này sẽ cho phép WiFi 8 truy cập vào sóng milimet (5G không di động) và tốc độ cực nhanh.

Như đã nói, tất cả chỉ là lý thuyết, nhưng WiFi 8 sẽ xuất hiện nhanh hơn chúng ta nghĩ. Ngày ra mắt WiFi 8 dự kiến vào khoảng năm 2028, mặc dù giống như tất cả các tiêu chuẩn WiFi mới, những thiết bị sử dụng công nghệ mới sẽ mất thời gian để tung ra thị trường. Bạn có thể phải chờ đến năm 2030 để có thể sử dụng router WiFi 8!

Bluetooth và phần còn lại

Ngoài những chuẩn WiFi chung ở trên, vẫn còn một vài công nghệ mạng không dây khác vẫn tồn tại.

Các chuẩn của nhóm 802.11 giống như 802.11h và 802.11j là các mở rộng của công nghệ WiFi, mỗi một chuẩn phục vụ cho một mục đích cụ thể.
Bluetooth là một công nghệ mạng không dây khác. Công nghệ này hỗ trợ trong mọt phạm vi rất hẹp (xấp xỉ 10m) và băng thông thấp (1-3Mbps) được thiết kế cho các thiết bị mạng năng lượng thấp giống như các máy cầm tay. Giá thành sản xuất thấp của phần cứng Bluetooth cũng hấp dẫn các hãng sản xuất trong lĩnh vực này. Bạn có thể tìm thấy Bluetooth trong kết nối mạng PDA hoặc các điện thoại di động với các máy tính PC, nhưng nó hiếm khi được sử dụng cho mục đích kết nối mạng WLAN nói chung do phạm vi và tốc độ.
WiMax cũng được phát triển riêng với WiFi. WiMax được thiết kế nhằm có thể kết nối mạng trong phạm vi rộng hơn (trải rộng đến hàng dặm hoặc km).

Các tiêu chuẩn IEEE 802.11 sau đây tồn tại hoặc đang được phát triển để hỗ trợ việc tạo ra các công nghệ cho WLAN:

802.11a - 54 Mbps, tín hiệu 5 GHz (được phê chuẩn 1999)
802.11ac - 3.46Gbps, hỗ trợ tần số 2.4 và 5GHz thông qua 802.11n
802.11ad - 6.7Gbps, tín hiệu 60GHz (2012)
802.11ah - tạo ra các mạng Wifi có phạm vi mở rộng vượt ra ngoài tầm của mạng 2.4-5GHz thông thường
802.11aj - được phê chuẩn năm 2017, được sử dụng chủ yếu ở Trung Quốc.
802.11ax - đang chờ được phê chuẩn, dự là trong năm 2018, nếu được thông qua đây chính là chuẩn Wifi 6 đang được mọi người mong chờ.
802.11ay - đang chờ được phê chuẩn, dự là trong năm 2019
802.11az - đang chờ, mong đợi được phê chuẩn vào năm 2019
802.11b - Chuẩn 11 Mbps, tín hiệu 2.4 GHz (1999)
802.11c - hoạt động của các kết nối bridge (chuyển sang 802.1D)
802.11d - tiêu chuẩn toàn cầu đối với các quy định sử dụng phổ tín hiệu không dây (2001)
802.11e - hỗ trợ Chất lượng Dịch vụ (QoS) (chưa được phê chuẩn)
802.11F - Inter-Access Point Protocol, được đề xuất cho giao tiếp giữa các điểm truy cập để hỗ trợ roaming client (2003)
802.11g - 54 Mbps, tín hiệu 2.4 GHz (2003)
802.11h - phiên bản nâng cao của 802.11a để hỗ trợ các yêu cầu quy định của châu Âu (2003)
802.11i - cải tiến an ninh cho dòng 802.11 (2004)
802.11j - cải tiến cho tín hiệu 5 GHz để hỗ trợ các yêu cầu quy định của Nhật Bản (2004)
802.11k - quản lý hệ thống WLAN
802.11l - bỏ qua để tránh nhầm lẫn với 802.11i
802.11m - nâng cấp tài liệu hướng dẫn cho chuẩn 802.11
802.11n - cải thiện 100+ Mbps trên 802.11g (2009)
802.11o - đã bỏ qua
802.11p - truy cập không dây cho môi trường xe cộ
802.11q - bỏ qua
802.11r - hỗ trợ chuyển vùng nhanh qua Chuyển tiếp dịch vụ cơ bản
802.11s - mạng lưới ESS cho các điểm truy cập
802.11T - dự đoán Hiệu suất Không dây - đề xuất cho các tiêu chuẩn và chỉ số thử nghiệm
802.11u - liên mạng với mạng 3G, mạng di động và các dạng mạng bên ngoài khác
802.11v - quản lý mạng không dây, cấu hình thiết bị
802.11w - tăng cường bảo mật cho các frame quản lý được bảo vệ
802.11x - bỏ qua (tên chung cho cả dòng tiêu chuẩn 802.11)
802.11y - giao thức dựa trên bối cảnh để tránh xung đột