công nghệ WIFI

Sóng wifi (IEEE 802.11) : Sóng wifi là dạng sóng điện từ, điện từ hoạt động chủ yếu trên băng tần 2,4Ghz và 5Ghz, 1 số thiết bị Wifi 6E  có thể hoạt động trên băng tần 6Ghz. Hiện nay phổ biến có 3 chuẩn Wifi N/AC/AX. 

Một số định nghĩa :

  1. Kênh truyền : Tần số của wifi vốn không phải cố định mà chạy trong 1 dải tần số. Ví dụ :

Dải tần số 2.4GHz có phạm vi từ khoảng 2.400GHz đến 2.4835GHz, độ rộng kênh 20Mhz :

Kênh 1: Từ 2.412GHz đến 2.432GHz

Kênh 2: Từ 2.417GHz đến 2.437GHz

    ………

 Có thể thấy mỗi kênh là 1 dải tần số khác nhau, người ta chia ra nhiều kênh là mục đích : tránh nhiễu, tránh xung đột khi có nhiều thiết bị hoạt động liền kề. Tăng hiệu quả sử dụng tần số.

• Độ rộng kênh truyền : trong wifi có 1 thông số là độ rộng kênh truyền. Tùy theo tiêu chuẩn wifi có thể là 20Mhz, 40Mhz ,80Mhz, 160Mhz.

  Độ rộng kênh truyền ở đây chính là dải tần số của 1 kênh, ví dụ :

   Kênh 1 – 20Mhz: Từ 2.412GHz đến 2.432GHz

   Kênh 1 – 40Mhz: Từ 2.412GHz đến 2.452GHz

• Để hiệu quả sử dụng kênh truyền, wifi sử dụng 1 phương pháp trải phổ là OFDM, phương pháp này sẽ chia nhỏ 1 kênh ra các tần số nhỏ hơn gọi là subcarrier (sóng mang con), mỗi sóng mang con này sẽ mang dữ liệu riêng khi truyền, càng nhiều sóng mang con thì sẽ truyền được nhiều dữ liệu cùng lúc giúp tăng tốc độ.

-Từ wifi AC trở về trước mỗi sóng mang con có tần số cách nhau 312.5 kHz, do vậy mỗi kênh 20Mhz sẽ có 64 sóng mang và tương tự  40Mhz sẽ có 128 sóng mang.

2.Tốc độ động (Dynamic Rate Switch) : Việc client di chuyển ra xa AP hoặc có nhiều vật cản sẽ khiến tốc độ giảm, cả tốc độ liên kết vật lí và tốc độ dữ liệu khi speedtest. Nguyên nhân là do cơ chế chuyển đổi tốc độ của Wifi :

 +Dữ liệu được CPU AP/ Client xử lí là dữ liệu số (bit 0 1), còn khi truyền từ AP đến client trong môi trường không dây là dạng sóng điện từ, cách để chuyển từ tín hiệu số sang sóng điện từ gọi là điều chế tín hiệu, ví dụ QAM.

+ Phương thức điều chế dữ liệu bậc cao, tỉ lệ bit dữ liệu / bit sửa lỗi càng lớn thì tốc độ càng nhanh nhưng sẽ đi kèm là rủi ro mất hoặc sai dữ liệu trong quá trình truyền ở môi trường không thuận lợi cũng sẽ tăng cao.

=> Do vậy, khi ghi nhận các tham số như RSSI thấp, tỉ lệ lỗi gói, mất gói xảy ra nhiều thì thiết bị wifi sẽ tự động thương lượng 1 tốc độ truyền thấp hơn (tốc độ thấp hơn do đưa về phương thức điều chế tín hiệu bậc thấp đơn giản, tăng bit sửa lỗi và giảm bit dữ liệu).

3.CSMA/CA : Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance , phương phức đa truy nhập cảm biến sóng mang phòng chống xung đột. 

Cơ chế của phương thức này là trước khi truyền dữ liệu trên kênh thiết bị sẽ lắng nghe kênh truyền, nếu kênh truyền đang bận nó sẽ chờ 1 khoảng thời gian ngẫu nhiên gọi là backoff time, sau đó nếu kênh truyền trống nó sẽ bắt đầu truyền.

Cũng chính vì nguyên lí phòng chống xung đột này của wifi nên trong 1 mạng wifi có quá nhiều thiết bị hoặc 1 thiết bị liên tục yêu cầu truyền/ nhận dữ liệu sẽ dẫn đến các máy khác bị tăng thời gian chờ làm giảm hiệu suất mạng.

• 4.MIMO (Multi Input Multi Output) : Lợi dụng việc AP có nhiều anten và client có nhiều anten, công nghệ MIMO cho phép mỗi cặp anten 1 trên AP và 1 trên Client sẽ gửi 1 luồng dữ liệu riêng, ví dụ có 2 anten thì sẽ gấp đôi luồng dữ liệu, mục đích tăng băng thông. Nhưng 1 lúc chỉ có thể giao tiếp với 1 thiết bị.

MU MIMO (Multi Input Multi Output) : Tương tự như MIMO nhưng được cải tiến 1 chút là mỗi anten trên AP có thể giao tiếp với 1 client. Ví dụ có 2 anten thì đồng thời có thể giao tiếp với 2 client. Wifi 5 trở về trước thì chỉ có Tx MU-MIMO, nghĩa là chỉ có 1 hướng từ AP đến client.

MU MIMO thường đi kèm Beamforming (công nghệ xác định ví trí client  để tăng hiệu quả truyền dẫn) .

Với MU MIMO giao thức CSMA/CA được của tiến để có thể cho phép gửi dữ liệu đồng thời đến nhóm MU.

5.Bandsteering là một kỹ thuật được sử dụng trong mạng Wi-Fi để định hướng các client kết nối đúng dải tần số (band) Wi-Fi phù hợp nhằm tối ưu hiệu suất mạng.

Bandsteering thường được sử dụng khi 2 hoặc 3 băng tần đặt cùng 1 tên, AP sẽ hướng cho client kết nối đến 1 băng tần nhất định theo thiết lập :

+ Ưu tiên 5Ghz : Ưu tiên client kết nối vào 5Ghz.

     + Cân bằng        : Tính toán dựa trên số lượng kết nối trên mỗi băng tần, chia số lượng cho phù hợp.

6.Roaming là quá trình mà một thiết bị di động (như điện thoại di động, máy tính bảng hoặc laptop) kết nối và duy trì kết nối mạng liên tục khi di chuyển qua các vùng phủ sóng của các điểm truy cập không dây (access point) khác nhau trong mạng không dây.

    Với mạng Wifi thông thường, để roaming cần đặt chung SSID giữa cái AP và AP cũng cần hỗ trợ các   công nghệ roaming (802.11r/k/v).

7.Cấu Trúc Lưới (Mesh) : Đối với mạng dạng lưới, mỗi một AP sẽ được kết nối với tất cả hoặc 1 phần các AP mạng còn lại. Như trong hình minh họa, các AP đều được kết nói với nhau bằng nhiều đường dẫn.

Ưu điểm của cấu trúc mesh :

     +Mở rộng mạng: Mạng mesh cho phép mở rộng phạm vi mạng một cách dễ dàng.

     +Độ tin cậy cao: Do sự tự động chuyển tiếp dữ liệu và khả năng tự phục hồi, mạng mesh có tính khả năng chịu lỗi cao.

     + Thuận tiện với người dùng cuối : mạng wifi mesh thường cung cấp 1 SSID trên tất cả các AP và tích hợp công nghệ roaming giúp di chuyển liền mạch.

- Có 2 phương thức kết nối giữa các AP mesh là qua mạng cáp LAN (Ethernet backhaul) hoặc Wifi (Wireless backhaul). Ưu tiên sử dụng cáp LAN để bảo tốc độ cũng như độ ổn định. 

8.WIFI 6

Ở phần trước, chúng ta đã biết về trải phổ OFDM chia 1 kênh truyền thành nhiều sóng mang con, nhưng giới hạn của nó là toàn bộ sóng mang con này 1 thời điểm chỉ truyền đến 1 thiết bị.

Wifi 6 được cải tiến với phương thức đa truy nhập OFDMA, điều này có nghĩa là số lượng sóng mang con sẽ được chia cho nhiều client cùng lúc nhằm truyền dữ liệu đồng thời. Từ đó giảm độ trễ, sử dụng hiệu quả kênh truyền nên Wifi 6 còn được gọi là Hiệu quả cao.

Wifi 6 các sóng mang con có khoảng cách 78.125 KHz, vậy nên mỗi kênh 20Mhz ta có đến 256 sóng mang con, tương tự tăng dần với 40 80 160Mhz.Các sóng mang này được nhóm lại thành gọi là RU, RU nhỏ nhất có 26 và lớn nhất là 996 sóng mang con (chỉ có ở độ rộng kênh 80Mhz trở lên). Ví dụ như sau :

+ Ở wifi chuẩn N cũ, với kênh 20Mhz thì tại thời điểm chỉ có 1 máy được nhận dữ liệu thì với Wifi 6 cùng độ rộng kênh nhưng có thể cùng gửi dữ liệu đến 9 client (20Mhz có 256 sóng mang con chia cho mỗi người 26 sóng mang = 9).

9. WIFI 7

Wifi 7 được giới thiệu với hàng loạt các cải tiến như MU-MIMO 16x16, 4k QAM, 320Mhz, MLO... hướng đến việc mang lại băng thông cực cao so với Wifi 6. Trong đó MLO là một công nghệ mới đáng được quan tâm. Vậy MLO là gì?

MLO (Multi-Link Operation): nếu như ở Wifi 6 trở về trước, mỗi client khi kết nối với AP thì chỉ có thể sử dụng được một băng tần, ví dụ khi kết nối 2.4Ghz thì không thể sử dụng 5Ghz. Nhưng với Wifi 7 - MLO, công nghệ này cho phép AP và Client có thể truyền hoặc nhận dữ liệu kết hợp đồng thời trên cả 3 băng tần 2.4Ghz+5Ghz + 6Ghz

- Điều này có ý nghĩa rất lớn trong việc truyền dẫn, đặc biệt khi áp dụng với các hệ thống Wifi Mesh giúp giảm độ trễ, tăng thông lượng.

- Các phương thức hoạt động của MLO :

1.STR (Simultaneous Transmit and Receive Operation): Chế độ này đề cập đến việc truyền và nhận đồng thời trong 1 thời điểm chế độ không đồng bộ, có thể hiểu việc truyền và nhận trên các băng tần sẽ được thực hiện riêng biệt. Ví dụ băng tần 2.4Ghz sẽ dùng để truyền dữ liệu, trong khi đó bằng tần 5Ghz dùng để nhận dữ liệu.