Sự phát triển và tương lai của Wi-Fi – Phần 1

Quản trị mạng – Công nghệ Wi-Fi xuất hiện lần đầu vào năm 1997. Ngày nay công nghệ này đã được phát triển rất mạnh và hiện đang ở chuẩn 802.11n. Trong loạt bài này chúng tôi sẽ giới thiệu cho các bạn một số kiến thức cơ bản về công nghệ này, song song với đó là một phác thảo vắn tắt về sự phát triển của nó.

Giới thiệu

Chuẩn 802.11 là chuẩn được sử dụng cho công nghệ Wi-Fi bắt đầu từ năm 1997 do Institute for Electrical and Electronics Engineers (IEEE) ban bố. Theo thời gian chuẩn này đã được phát và ngày nay chúng ta đang có phiên bản 802.11n.

Institute for Electrical and Electronics Engineers (IEEE)

Chúng ta hãy bắt đầu với giới thiệu vắn tắt về IEEE là gì. IEEE là một tổ chức khoa học nghề nghiệp được xây dựng nhằm mục đích hỗ trợ các hoạt động nghiên cứu khoa học, thúc đẩy sự phát triển khoa học công nghệ trong các lĩnh vực điện tử, viễn thông, công nghệ thông tin, khoa học máy tính. Viện này gồm có nhiều kỹ sư điện và điện tử (nhiều người có bằng cấp cao đang làm việc tại các trường Đại học danh tiếng trên toàn thế giới), có thể nói họ là các chuyên gia trong từng lĩnh vực. Tổ chức các chuẩn này ra đời xuất phát từ sự cần thiết cần có các chuẩn được chấp thuận rộng rãi để bảo đảm khả năng tương thích giữa các thiết bị trên toàn thế giới. Đây chính là một trong những nhiệm vụ khó khăn nhất của IEEE, bảo đảm sự chấp thuận rộng rãi; một nhiệm vụ mà họ không phải lúc nào cũng thực hiện được. Các chuẩn được công bố bởi IEEE bao gồm tất cả các lĩnh vực kỹ thuật điện tử có liên quan đến mạng máy tính. Khi có ai đó phân tích các chuẩn, một điều quan trọng cần phải nhớ rằng hiệu suất thường không phải là mục tiêu thiết kế của các chuẩn. Trong thực tế, các chuẩn có thể không được hoàn hảo. Mặc dù vậy, như chúng tôi gợi ý ở trên, một chuẩn chỉ có giá trị nếu nó được chấp thuận rộng rãi; mục tiêu này chính là sợi chỉ đỏ xuyên suốt quá trình thiết kế các chuẩn.

Tiểu ban của IEEE mà loạt bài viết này giới thiệu về là tiểu ban LAN/MAN. Tiểu ban này đã được chỉ định bộ định danh 802, vì vậy mỗi một chuẩn được quyết định bởi tiểu ban này sẽ bắt đầu với bộ định danh 802. Chỉ số 11 trong 802.11 có nghĩa chuẩn có liên quan đến sự điều biến trong không gian; vì vậy tất cả các chuẩn 802.11 sẽ được công bố bởi tiểu ban 802 và sử dụng sự điều biến trong không gian. Bạn sẽ thường thấy chỉ số 802.11 và nhiều chuẩn khác cho chủ đề được viết cùng với thời gian phía sau bộ chỉ định, chẳng hạn như 802.11-1997. Thời gian được ghi này chính là thời điểm công bố chuẩn. Khi đưa ra một chuẩn, tiểu ban sẽ công bố những cập nhật mới nhất và thời gian này sẽ thay đổi theo công bố gần nhất. Thêm vào đó bạn cũng sẽ thường thấy các bộ định danh được miêu tả cùng với một chữ cái in thường, chẳng hạn như 802.11b. Ở đây các chữ cái in thường chỉ thị sự sửa đổi đối với chuẩn được công bố ban đầu. Trong trường hợp 802.11, chữ cái in thường được gán cho những sửa đổi đã được phê chuẩn nhằm trợ giúp công nghệ 802.11có được tốc độ lớn hơn, phạm vi rộng hơn, độ tin cậy tốt hơn, hoặc sự kết hợp cả ba yếu tố trên.

802.11-1997

Chuẩn được công bố đầu tiên cho Wi-Fi là 802.11-1997, đây là chuẩn được công bố vào năm 1997. Các bạn cần phải nhớ rằng khi chúng tôi nói IEEE không phải lúc nào cũng thành công trong mục tiêu chấp thuận rộng rãi? Đây là một trường hợp như vậy. Chuẩn ban đầu đã nhận được rất ít sự thừa nhận. Một phần là do tốc độ bit thấp của nó chỉ khoảng 1 hoặc 2MB/s. Tốc độ bit thực sự phụ thuộc vào liên kết vật lý được sử dụng để truyền tải dữ liệu. Chuẩn 802.11-1997 đã cho phép ba công nghệ khác nhau có thể sử dụng:

Tỉ lệ chấp thuận thấp đối với chuẩn công nghệ này là do một phần tốc độ bit thấp, tuy nhiên nó cũng có một phần là sự đắt đỏ của công nghệ. Vào năm 1997, việc thiết kế các bộ thu và phát được yêu cầu để sử dụng chuẩn 802.11-1997 khá đắt tính trên đầu các máy tính, đặc biệt là các máy tính laptop, do khả năng di động của chúng yêu cầu cần phải có công nghệ Wi-Fi). Tuy nhiên về sau này, chuẩn 802.11 được cập nhật vào năm 1999 với các bộ định danh “a” và “b” đã nhận được sự đồng thuận nhiều hơn. Mặc dù 802.11a và 802.11b đều được phát hành đồng thời vào năm 1999 nhưng chỉ có 802.11b được chấp thuận một cách rộng rãi.

802.11a và 802.11b

802.11a là một chuẩn được cải thiện từ 802.11-1997. Trong khi 802.11-1997 chỉ có thể truyền tải dữ liệu với tốc độ 2MB/s thì 802.11a có thể truyền tải dữ liệu với tốc độ 54 MB/s. Việc tăng tốc độ truyền tải dữ liệu này là do sử dụng tần số 5GHz thay cho tần số 2.4GHz được sử dụng trong 802.11-1997 ( tần số được sử dụng cho các tùy chọn Frequency Hoping Spread Spectrum và the Direct Sequence Spread Spectrum; không có tùy chọn hồng ngoại). Ngoài việc tăng về tốc độ, một ưu điểm khác trong việc sử dụng tần số 5GHz là không có nhiều thiết bị sử dụng tần số này, vì vậy khả năng xuyên nhiễu giữa các thiết bị sẽ giảm. Mặc dù vậy việc sử dụng băng tần 5GHz cũng có một nhược điểm lớn. Do tần số 5GHz sử dụng sóng ngắn (tần số có tỷ lệ ngược với bước sóng; chính vì vậy tần số càng cao thì bước sóng sẽ càng ngắn) nên kỹ thuật này có phạm vi phủ sóng kém hơn và tín hiệu bị cản trở nhiều hơn bởi những vật cản như các bức tường; thậm chí không có nhiều bức tường nhưng nếu tín hiệu truyền trong không gian có nhiều đối tượng (bàn và ghế,…) cường độ tín hiệu bị suy giảm rất nhanh.

802.11b thừa hưởng Direct Sequence Spread Spectrum từ chuẩn 802.11-1997 ban đầu, cùng với tần số hoạt động 2.4 GHz. Việc tiếp tục sử dụng tần số 2.4 GHz có cả ưu điểm và nhược điểm. Ưu điểm ở đây là tần số này không bị điều chỉnh lại và vì vậy giá thành chi phí sản xuất sẽ rẻ hơn. Tuy nhiên nhược điểm là có nhiều thiết sử dụng sử dụng tần số này (điện thoại kéo dài, các bộ kiểm tra trẻ nhỏ), tất cả chúng đều có thể xuyên nhiễu lẫn nhau.

Thay đổi chủ yếu trong 802.11b là tốc độ dữ liệu tối đa. Tốc độ dữ liệu tối đa của 802.11b đạt khoảng 11MB/s, con số có thể so sánh với tốc độ Ethernet truyền thống ở những năm 1999 và 2000. Vơi tốc độ này, nhiều khách hàng có thể sử dụng Wi-Fi, thừa hưởng tất cả những ưu điểm về khả năng di động mà không bị các nhược điểm về tốc độ. Cùng với việc giảm được đánh kể giá thành trong công nghệ đã làm cho công nghệ 802.11b được sự chấp thuận một cách rộng rãi.

802.11g

Khi tốc độ Ethernet tăng, điều này đã tác động đến chuẩn 802.11. Vào năm 2003, IEEE đã phê duyệt chuẩn 802.11g. Chuẩn 802.11g này hoạt động ở tần số 2.4 GHz, giống như 802.11b và 802.11-1997, nhưng nó sử dụng kỹ thuật Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) đã được sử dụng bởi 802.11a. Kỹ thuật OFDM này đã cho phép 802.11g hoạt động ở tốc độ 54 MB/s; một sự tăng đáng kể về tốc độ so với 802.11b là 11 MB/s. Giống như 802.11b, 802.11g cũng được chấp thuận một cách rộng rãi cho cả khách hàng và doanh nghiệp.

802.11n

802.11n là chuẩn mới nhất hiện nay, chuẩn này vừa được phê chuẩn vào tháng 9 vừa qua. 802.11n sử dụng một công nghệ mới để tăng tốc độ dữ liệu đó là Multiple Input / Multiple Output (MI-MO). Chúng tôi sẽ giới thiệu sâu cho các bạn về chuẩn 802.11n trong phần tiếp theo của loạt bài này, tuy nhiên các bạn có thể đoán ngay từ MI-MO rằng 802.11n sẽ làm việc với nhiều bộ thu phát và điều này đã cho phép nó tăng được tốc độ dữ liệu.