Từ Wi-Fi 5G, luận bàn về tương lai của công nghệ truyền dẫn không dây

LH | 25/05/2012 0:00 AM

Ngày 6/1/2012 vừa qua, Wi-Fi 5G chính thức được giới thiệu ra công chúng. Bài viết sẽ chỉ ra những điểm ưu việt của chuẩn Wi-Fi trên, qua đó đưa ra một số dự đoán về công nghệ mạng không dây trong tương lai gần.

Ngày 6/1/2012 vừa qua, Wi-Fi 5G chính thức được giới thiệu ra công chúng. Bài viết sẽ chỉ ra những điểm ưu việt của chuẩn Wi-Fi trên, qua đó đưa ra một số dự đoán về công nghệ mạng không dây trong tương lai gần.

Sự ra mắt của Wi-Fi thế hệ thứ 5

Ngày 6/1/2012, nhà sản xuất chip Wi-Fi Broadcom giới thiệu chip đầu tiên theo chuẩn 802.11ac, cung cấp vùng phủ sóng và tốc độ vượt trội so với chip Wi-Fi chuẩn 802.11n. Broadcom đề nghị gọi tên các sản phẩm dùng chip Wi-Fi tiêu chuẩn 802.11ac là Wi-Fi 5G, vì 802.11ac là tiêu chuẩn IEEE thế hệ thứ 5 cho công nghệ mạng không dây phổ dụng.

Chuẩn 802.11ac mở ra khả năng truyền tải các nội dung chất lượng cao (như video HD) trong lĩnh vực phạm vi gia đình một cách dễ dàng. Ngoài ra, đây cũng là xu thế tất yếu bởi người dùng luôn cần một mạng Wifi nhanh hơn để kết nối các thiết bị cá nhân. Hiện tại, 802.11ac mới chỉ được thử nghiệm ở chế độ dự thảo (draft) và khoảng cuối năm nay sẽ được chính thức ra mắt công chúng.

Tuy nhiên, với một số sản phẩm mẫu như Buffalo AirStation WZR-D1800H (được giới thiệu tại CES 2012), một số nhận định về những thay đổi mà 802.11ac mang lại đã có thể được kiểm chứng. Bài viết dưới đây sẽ chỉ ra những điểm ưu việt của Wi-Fi 5G, qua đó đưa ra một số dự đoán về công nghệ mạng không dây trong tương lai gần.

Wi-Fi 5G so với những phiên bản tiền nhiệm

Bảng: So sánh 802.11n và 802.11ac

	802.11n (Wi-Fi chuẩn N)	802.11ac (Wi-Fi 5G)
Tương thích ngược	802.11a, 802.11b, 802.11g	802.11n
Băng tần hỗ trợ	2.4GHz và 5GHz	Chỉ 5GHz
Số băng tần trên thiết bị phần cứng	Cả băng tần đơn và băng tần kép	Luôn là băng tần kép (Phát sóng chuẩn N với băng tần 2.4GHz)
Số luồng phát sóng	1 luồng, 2 luồng, 3 luồng	1 luồng, 2 luồng, 3 luồng
Độ rộng băng thông	20MHz, 40MHz	20MHz, 40MHz, 80MHz, 160MHz
Tốc độ truyền tải tối đa	150Mb/giây, 300Mb/giây, 450Mb/giây	450Mb/giây, 900Mb/giây, 1350Mb/giây

Tốc độ truyền tải

So sánh tốc độ: 802.11n vs 802.11ac.

Giữa 802.11ac và 802.11n, tồn tại một số điểm khác biệt quan trọng. Trước tiên, 802.11ac cho phép tốc độ truyền tải trung bình cao gấp 3 lần 802.11n – qua đó giúp Wi-Fi 5G trở thành chuẩn Wi-Fi đầu tiên vượt qua ngưỡng 1Gb/giây. Nên nhớ rằng, cho đến năm 2009, tốc độ tối đa của Wi-Fi chuẩn N cũng chỉ khoảng trên 100 Mb/giây mà thôi.

Vậy mức tăng trưởng tốc độ này do đâu mà có? Độ rộng băng thông mà 802.11ac cung cấp có thể lên tới 160MHz, cao gấp 4 lần so với chuẩn N, và 8 lần so với các chuẩn a,b,g. Thêm vào đó, tương tự như chuẩn N, chuẩn 802.11ac cho phép phát sóng theo tối đa 3 luồng, từ đó tăng băng thông theo cấp số nhân.

Băng tần

Khác biệt giữa băng tần 2.4GHz và 5GHz.

Một điểm đáng chú ý khác, là việc 802.11ac chỉ hoạt động duy nhất trên băng tần 5GHz. So với 2.4GHz, băng tần này có ưu điểm là tránh được can nhiễu của các thiết bị gia dụng khác; tuy nhiên, phạm vi phủ sóng lại khá nhỏ. Để vượt qua hạn chế này, 802.11ac sẽ sử dụng công nghệ chùm tín hiệu gửi và nhận (Beamforming). Công nghệ chùm tín hiệu được thiết lập tùy chọn trong tiêu chuẩn kỹ thuật chuẩn 802.11n, nhưng là yêu cầu bắt buộc trong chuẩn 802.11ac. Ngày nay, hầu hết các thiết bị hỗ trợ chuẩn 802.11n đều sử dụng phương pháp truyền nhận tín hiệu đa hướng (MIMO).

Vấn đề tương thích ngược với các thiết bị hỗ trợ Wi-Fi chuẩn N 2.4GHz cũng được giải quyết ổn thỏa, khi các nhà sản xuất đưa ra giải pháp: Router Wi-Fi thế hệ thứ 5 sẽ cung cấp song song sóng 802.11ac trên băng tần 5GHz và sóng 802.11n trên băng tần 2.4GHz. Vì vậy, các thiết bị hỗ trợ Wi-Fi chuẩn N sẽ chắc chắn kết nối được với các Router đời mới. Trong tương lai, khi chuẩn 802.11ac trở thành phổ biến, tính năng này có thể được gạt bỏ.

Hiệu năng thực tế

Buffalo AirStation WZR-D1800H - một trong những Router Wi-Fi 5G đầu tiên.

Tốc độ truyền dẫn dữ liệu của Wi-Fi 5G, trên thực tế, phụ thuộc nhiều vào điều kiện môi trường, vật cản và khoảng cách giữa nguồn phát sóng - nguồn nhận sóng. Dù chưa đạt đến mức hiệu năng lý thuyết, nhưng trong một số thử nghiệm, Wi-Fi 5G cung cấp tốc độ truyền dẫn dữ liệu khá ấn tượng. Sử dụng các Router demo từ Buffalo và Netgear, chuẩn 802.11ac cho phép phát đồng thời 4 bộ phim với độ phân giải 1080p lên 4 HDTV khác nhau, mức hiệu năng không tưởng so với chuẩn N.

Tốc độ truyền dẫn trên cũng có những ảnh hưởng tích cực đến thời lượng pin các thiết bị di động tích hợp Wi-Fi 5G. Hiểu một cách đơn giản, trong cùng một khoảng thời gian, Wi-Fi 5G và Wi-Fi chuẩn N khiến các thiết bị hao hụt một lượng pin như nhau; tuy nhiên, thời gian truyền dẫn cùng một lượng dữ liệu của 5G chỉ bằng 1/3 so với chuẩn N, do đó mức năng lượng tiêu thụ cũng nhỏ hơn.

Tương lai công nghệ truyền dẫn dữ liệu

Thông minh hơn

So sánh cách truyền sóng giữa nguồn phát Wi-Fi chuẩn N và Wi-Fi 5G.

Giống với kết nối WiGig đã được Genk giới thiệu, Wi-Fi 5G cũng được tích hợp Beamforming – công nghệ cho phép bắn các chùm sóng đến đúng mục tiêu với hiệu suất tốt nhất, giảm thiểu lãng phí trong quá trình truyền tải. Lợi ích mà Beamforming mang lại có thể được mô tả ngắn gọn với so sánh sau, giữa 2 thiết bị phát sóng - một sử dụng chuẩn N, một hỗ trợ Wi-Fi 5G.

Sử dụng phương pháp MIMO (Multiple Input Multiple Output), thiết bị phát Wi-Fi chuẩn N chia gói dữ liệu ra thành nhiều phần, mỗi phần được gọi là một luồng dữ liệu và phát từng luồng dữ liệu qua các anten riêng rẽ. Do gặp phải các vật cản, những tín hiệu này sẽ qua các bộ định tuyến, đến các anten thu ở những thời điểm khác nhau. Wi-Fi 5G thì khác. Với Beamforming, gói dữ liệu sẽ được truyền trực tiếp, chính xác từ anten phát đến anten thu xác định, qua đó tiết kiệm băng thông đáng kể. Hiệu quả mà công nghệ này mang lại sẽ còn cao hơn nữa, trong trường hợp điểm phát sóng có nhiều anten.

Nhanh hơn

Mức hiệu năng của Wi-Fi 5G là rất đáng nể, nhưng hãy nhớ rằng băng tần mà chuẩn Wi-Fi này hỗ trợ vẫn chỉ dừng lại ở 5GHz. Theo nhiều nhận định, trong tương lai băng tần 60GHz sẽ được sử dụng; và hầu hết các router sẽ hỗ trợ ba băng tần 2.4, 5 và 60GHz cùng lúc. Băng tần này cho phép tốc độ truyền tải nhanh hơn đáng kể, tuy nhiên chỉ trong một phạm vi rất ngắn – các nhà sản xuất đang nghiên cứu các biện pháp để khắc phục nhược điểm này.

Một nhà sản xuất thiết bị với băng tần 60GHz cho biết: “5-7 Gigabit/giây – tốc độ tương đương với USB 3.0 - là con số hoàn toàn khả thi với Wi-Fi 60GHz.”. Tốc độ trên sẽ khiến việc truyền tải phim chất lượng cao, game 3D, các file có dung lượng lớn, … qua lại giữa các thiết bị di động với nhau trở nên nhanh chóng và thuận tiện hơn hiện nay rất nhiều.

Wi-Fi sẽ dần thay thế hoàn toàn phương thức truyền dữ liệu qua dây dẫn

Mạng không dây có thay thế hoàn toàn mạng dây?

Nếu các dự đoán trên trở thành sự thực, Wi-Fi sẽ dần trở thành hình thức truyền dẫn dữ liệu cự li gần phổ biến nhất. Tốc độ Wi-Fi đang dần vượt xa tốc độ truyền dẫn Internet, và tiếp cận tốc độ truyền dẫn bằng cáp gia dụng. 5-7 Gigabit/giây, tương đương với gần 1 Gigabyte/giây, khiến cho những bó dây dẫn loằng ngoằng và những thiết bị hỗ trợ nhiều cổng kết nối trở nên thừa thãi.

Không chỉ dừng lại ở 802.11ac, công nghệ Wi-Fi sẽ tiếp tục hướng đến những tiêu chuẩn mới. Wi-Fi Alliance đang xúc tiến thực hiện dự án Passpoint – dự án kết nối các điểm truy cập Wi-Fi công cộng thành một mạng chung như mạng … điện thoại. Một loạt chứng chỉ mới như Voice-Enterprise hay chứng chỉ về tính năng tiết kiệm năng lượng cho Wi-Fi cũng sắp sửa được tổ chức này cho ra mắt. Ngoài ra, Wi-Fi Alliance cũng đang phát triển những tiêu chuẩn về một mạng lưới thông minh sử dụng Wi-Fi để kết nối và quản lý đồng thời các thiết bị gia dụng, thiết bị điện tử và thiết bị di động. Những dự án, chứng chỉ và tiêu chuẩn này dự kiến sẽ được giới thiệu trước nửa cuối năm 2013.

Thay cho lời kết: Liệu có tồn tại hai chữ “Hoàn toàn”

Không thể phủ nhận, các tiêu chuẩn Wi-Fi đang ngày càng hoàn thiện, và mức độ phổ biến của phương thức truyền tín hiệu này cũng tăng lên nhanh chóng theo thời gian. Nhưng liệu có tồn tại một ngày, thế giới của chúng ta có thể vận hành trơn tru mà chỉ cần dựa vào những kết nối “Hoàn toàn không dây”?

Câu trả lời, rất tiếc, là Không. Tồn tại hai lý do: Thứ nhất, kết nối không dây trong phạm vi hẹp (gia đình, tổ chức) có thể dễ dàng được thiết lập; tuy nhiên, khi vấn đề được đưa lên tầm vĩ mô, rào cản về chi phí, độ ổn định và cả nguy cơ tắc nghẽn / nhiễu sóng sẽ dẫn đến một giải pháp đơn giản mà hiệu quả hơn – mạng dây.

Thứ hai, dù được coi là xu thế tất yếu của kỉ nguyên di động, về mặt bản chất, mạng Wi-Fi vẫn cần những nguồn phát cố định; và trên hết, những dữ liệu mà Wi-Fi luân chuyển vẫn được truyền tải qua hệ thống cáp quang, xử lý trên một số lượng lớn máy chủ hay thậm chí là những trung tâm dữ liệu cố định. Chưa có phương thức truyền tải dữ liệu không dây nào xứng tầm với những luồng thông tin với dung lượng cực lớn như vậy, do đó ý tưởng về một thế giới kết nối “Hoàn toàn không dây” là không khả thi, ít nhất là trong tương lai gần.

Tuy nhiên, điều mà những người tiêu dùng như chúng ta quan tâm hơn cả chính là sự tiện dụng cùng những tính năng mang lại hiệu quả cao. Xét trên tiêu chí đó, không còn nghi ngờ gì nữa, sự cải tiến không ngừng của các tiêu chuẩn Wi-Fi quả là một điều tuyệt vời.

Xem thêm:

Wi-Fi

Xem thêm