Wi-Fi có chuẩn mới

Dù ra đời khá lâu và có nhiều công nghệ cạnh tranh nhưng Wi-Fi vẫn là một công nghệ thu hút được nhiều sự chú ý của người dùng bởi tính phổ biến và tiện dụng của nó. Với kỹ thuật và công nghệ luôn được cập nhật và cải tiến, Wi-Fi tiếp tục tiến lên một tầm cao mới với chuẩn IEEE 802.11n. Chuẩn mới này có gì cải tiến so với các chuẩn trước nó (802.11a/b/g)?

Điểm mới của chuẩn 802.11n

Một trong những điều mong đợi nhất của người dùng thiết bị đầu cuối Wi-Fi không gì khác ngoài tốc độ và tầm phủ sóng. Theo đặc tả kỹ thuật, chuẩn 802.11n có tốc độ lý thuyết lên đến 600Mbps (cao hơn 10 lần chuẩn 802.11g) và vùng phủ sóng rộng khoảng 250m (cao hơn chuẩn 802.11g gần 2 lần, 140m). Hai đặc điểm then chốt này giúp việc sử dụng các ứng dụng trong môi trường mạng Wi-Fi được cải tiến đáng kể, phục vụ tốt cho nhu cầu giải trí đa phương tiện, nhiều người dùng có thể xem phim chất lượng cao (HD, Full HD, Full HD 3D...), gọi điện thoại qua mạng Internet (VoIP), tải tập tin dung lượng lớn đồng thời... mà chất lượng dịch vụ và độ tin cậy vẫn luôn đạt mức cao.

Hình 1: Logo chứng nhận sản phẩm đạt chuẩn 802.11n

Bên cạnh đó, chuẩn 802.11n vẫn đảm bảo khả năng tương thích ngược với các sản phẩm trước đó, chẳng hạn, nếu sản phẩm Wi-Fi chuẩn n sử dụng đồng thời hai tần số 2,4GHz và 5GHz thì sẽ tương thích ngược với các sản phẩm chuẩn 802.11a/b/g.

Chuẩn 802.11n đã được IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) phê duyệt đưa vào sử dụng chính thức và cũng đã được Hiệp hội Wi-Fi (Wi-Fi Alliance) kiểm định và cấp chứng nhận cho các sản phẩm đạt chuẩn. Chứng nhận chuẩn Wi-Fi 802.11n là bước cập nhật thêm một số tính năng tùy chọn cho 802.11n dự thảo 2.0 (draft 2.0, xem thêm bài viết ID: A0905_100) được Wi-Fi Alliance bắt đầu từ hồi tháng 6/2007; các yêu cầu cơ bản (băng tần, tốc độ, MIMO, các định dạng khung, khả năng tương thích ngược) không thay đổi. Đây là tin vui cho những ai đang sở hữu thiết bị đạt chứng nhận 802.11n draft 2.0. Chứng nhận Wi-Fi n vẫn đảm bảo cho hơn 700 sản phẩm được cấp chứng nhận draft 2.0 trước đây (gồm máy tính, thiết bị điện tử tiêu dùng như tivi, máy chủ đa phương tiện (media server) và các thiết bị mạng). Tất cả thiết bị được cấp chứng nhận dạng draft n có đủ điều kiện để sử dụng logo "Wi-Fi CERTIFIED n" mà không cần phải kiểm tra lại (xem hình 1).

Vậy đâu là những công nghệ quan trọng của chuẩn 802.11n? Một công nghệ mới luôn gắn liền với các cải tiến để nâng cao chất lượng dịch vụ và Wi-Fi 802.11n cũng vậy. Mục tiêu chính của công nghệ này là tăng tốc độ và tầm phủ sóng cho các thiết bị bằng cách kết hợp các công nghệ vượt trội và tiên tiến nhất (xem hình 2).

Hình 2: Các tính năng tùy chọn trong chương trình cấp chứng nhận Wi-Fi n

MIMO trở thành bắt buộc

Với đặc tả kỹ thuật được phê chuẩn, MIMO (tham khảo ID: A0905_100) là công nghệ bắt buộc phải có trong các sản phẩm Wi-Fi 802.11n. MIMO có thể làm tăng tốc độ lên nhiều lần thông qua kỹ thuật đa phân chia theo không gian (spatial multiplexing) - chia một chuỗi dữ liệu thành nhiều chuỗi dữ liệu nhỏ hơn và phát nhiều chuỗi nhỏ song song đồng thời trong cùng một kênh - tương tự các làn xe trên xa lộ. Ngoài ra, MIMO còn giúp cải thiện phạm vi phủ sóng và độ tin cậy (giảm tỉ lệ lỗi) của thiết bị thông qua một kỹ thuật được gọi là phân tập không gian (spatial diversity). Kết hợp với công nghệ MIMO là 2 kỹ thuật (tùy chọn): Mã hóa dữ liệu STBC (Space Time Block Coding) giúp cải thiện việc thu/phát tín hiệu trên nhiều anten; và chế độ HT Duplicate (MCS 32) - cho phép gửi thêm gói tin tương tự cùng lúc lên mỗi kênh 20MHz khi thiết bị hoạt động ở chế độ 40MHz – giúp tăng độ tin cậy cho thiết bị phát (xem hình 3).

Nâng cao kênh tần số

Ngoài những lợi ích đạt được từ MIMO, công nghệ 802.11n còn sử dụng một số kỹ thuật khác nhằm tăng tốc độ dữ liệu nhanh hơn bằng cách sử dụng kênh (channelization) rộng hơn. Thay vì chỉ sử dụng kênh 20MHz như các chuẩn 802.11a/b/g trước đây, chuẩn 802.11n sử dụng cả hai kênh 20MHz và 40MHz. Các kênh 40MHz giúp tốc độ truyền dữ liệu tăng gấp đôi, lên đến 150Mbps/một chuỗi dữ liệu không gian (spatial stream), xem bảng tốc độ của chuẩn 802.11n (xem hình 4 và bảng tốc độ).

Tăng cường hiệu năng

Hình 3: Hệ thống MIMO NxM có N kênh phát và M kênh thu. Các tín hiệu từ mỗi kênh phát có thể đến kênh thu thông qua một đường duy nhất, cho phép ghép kênh không gian – kỹ thuật gửi nhiều luồng dữ liệu trong cùng một kênh, nhờ vậy tốc độ truyền dữ liệu sẽ tăng theo cấp số nhân.

Ngoài công nghệ MIMO, các thiết bị còn có thể được tích hợp thêm một số kỹ thuật khác để tăng tốc độ. Đầu tiên là kỹ thuật SGI (Short Guard Interval) cũng có thể góp phần cải thiện tốc độ bằng cách giảm kích thước của khoảng cách giữa các symbol (ký hiệu). Bên cạnh đó là một số kỹ thuật trên lớp vật lý với các cải tiến nhằm giảm overhead (gói tin mào đầu) - trực tiếp góp phần cải thiện tốc độ. Để giảm overhead, 802.11n dùng kỹ thuật tập hợp khung (frame aggregation - FA) - ghép hai hay nhiều khung (frame) thành một frame đơn để truyền đi. Chuẩn 802.11n sử dụng 2 kỹ thuật ghép frame: A-MSDU (Aggregation - MAC Service Data Units) hay viết gọn là MSDU - làm tăng kích thước khung dùng để phát các frame qua giao thức MAC (Media Access Control) và A-MPDU (Aggregation - MAC Protocol Data Unit) - làm tăng kích thước tối đa của các frame 802.11n được phát đi lên đến 64K byte (chuẩn trước chỉ có 2304byte) (xem hình 5).
Một cách cải thiện thông lượng bổ sung khác là giảm kích thước frame ACK xuống còn 8byte (chuẩn cũ là 128byte). Ngoài ra, một kỹ thuật được gọi là SGI (Short Guard Interval) cũng có thể góp phần cải thiện 10% tốc độ bằng cách giảm khoảng cách giữa các symbol (ký hiệu) từ 4 nano giây xuống còn 3,6 nano giây. Cuối cùng là kỹ thuật GreenField Preamble được sử dụng để rút ngắn gói tin đầu tiên của frame (preamble) nhằm cải thiện hiệu năng và công suất tiêu thụ cho thiết bị.

Hiện thực phần cứng với 802.11n

Các hãng sản xuất chip Wi-Fi lớn như Atheros, Broadcom đã xuất xưởng các chip hỗ trợ chuẩn 802.11n và đã đạt được chứng nhận của Wi-Fi Alliance, chẳng hạn chip BCM943224HMS, BCM94313HMGB của Broadcom, chip AR5B195 của Atheros. Các chip này hỗ trợ đầy đủ 4 chuẩn 802.11a/b/g/n với rất nhiều tính năng tùy chọn (Short Guard Interval, Greenfield Preamble, A-MPDU, STBC, 40MHz trên tần số 2,4GHz hay 5GHz...), chế độ bảo mật WPA2 cao cấp, tính năng WMM (Wi-Fi Multimedia) hỗ trợ giải trí đa phương tiện và các tính năng tiện ích khác như cài đặt mã hóa Wi-Fi nhanh theo dạng PIN (Personal Identification Number) hay PBC (Push button configuration)...

Các hãng sản xuất thiết bị phần cứng cũng đã trình làng sản phẩm 802.11n đầu tiên của mình. Tra cứu trong danh sách các sản phẩm được Wi-Fi Alliance (www.wi-fi.org) cấp chứng nhận, bạn sẽ thấy rất nhiều hãng quen thuộc đã sẵn sàng với 802.11n, ví dụ Apple A1355, Buffalo Nfiniti Router WHR-G300N, Cisco AIR-CT5500 và AP801-AGN-K9, D-Link DWA-525/ DWA-525EU/ DWA525US, DrayTek Vigor2930n/ Vigor2930Vn/ Vigor2930VSn, Huawei EchoLife WS310, Netgear DGN3500B... Đặc biệt, ngoài các sản phẩm là bộ định tuyến, Access Point, card mạng không dây còn có sản phẩm tích hợp Wi-Fi dành cho giải trí khác cũng được Wi-Fi Alliance cấp chứng nhận, nổi bật là đầu Blu-ray của các hãng LG, Panasonic, Sony, Samsung...

Chọn sản phẩm

Hình 4: Các kênh 20MHz và 40MHz

Để chọn sản phẩm đạt chất lượng tốt, bạn cần quan tâm đến nhiều yếu tố. Đầu tiên là chọn nơi cung cấp sản phẩm uy tín, kế tiếp phải xem sản phẩm đó có đạt chứng nhận của Wi-Fi Alliance không (để đảm bảo nhiều yếu tố như công nghệ sử dụng trên thiết bị, khả năng tương thích ngược, độ tin cậy...).

Để xem sản phẩm cần mua đạt chứng nhận hay chưa, bạn truy cập vào website của Wi-Fi Alliance (www.wi-fi.org), vào mục "Wi-Fi Certified Products", sau đó tìm kiếm sản phẩm của hãng cần xem (Search Product). Tại đây, bạn có thể xem các tính năng của sản phẩm (link đến hãng) và xem chứng nhận của sản phẩm (View Wi-Fi Certifications) như hình 6.

Với cách làm này, ngoài việc biết sản phẩm đã đạt chuẩn quy định, bạn còn có thể biết khá đầy đủ thông tin về sản phẩm, từ các chuẩn mà thiết bị đạt được (chuẩn IEEE 802.11a, IEEE 802.11b, IEEE 802.11g, IEEE 802.11n) cho đến các tính năng tùy chọn (Short Guard Interval, TX A-MPDU, 40MHz hoạt động trên tần số 5GHz); số spatial stream thu phát (3x3), 2 tần số 2,4GHz và 5GHz hoạt động đồng thời; bảo mật WPA2 với các loại EAP...