Tiêu chuẩn IEEE 802.11ac - Công nghệ và chiến lược ứng dụng (P1)

GIỚI THIỆU

Với sự phát triển mạnh mẽ của điện thoại thông minh, máy tính bảng và các ứng dụng di động, các nhân viên đang đặt gánh nặng ngày càng lớn lên nhà quản lý hạ tầng mạng của cơ quan, doanh nghiệp khi xu hướng BOYD (mang thiết bị di động đến công sở) trở nên phổ biến. Trung bình mỗi nhân viên sở hữu từ 1-2 thiết bị di động phát sóng WiFi khiến lưu lượng dữ liệu tăng rất lớn, mạng nội bộ không dây (WLAN) trở nên quá tải và hiệu năng mạng giảm mạnh. Trước tình hình đó, Viện tiêu chuẩn điện và điện tử quốc tế IEEE phối hợp cùng Liên minh WiFi (gồm hơn 300 chuyên gia đến từ các hãng sản xuất, tích hợp hệ thống, tư vấn, trường và viện nghiên cứu) xây dựng tiêu chuẩn mới này, còn được gọi là WiFi thế hệ 5 hay Gigabit WiFi.

Hình 1 cho thấy, những sản phẩm WLAN áp dụng công nghệ 802.11ac (dự thảo tiêu chuẩn) đầu tiên dành cho khách hàng cuối (client) đã xuất hiện trên thị trường từ năm 2012. Giai đoạn này thường được gọi là làn sóng thứ nhất của 802.11ac (Wave 1). Sau khi tiêu chuẩn được chính thức ban hành đầu năm 2014, các sản phẩm 802.11ac cho khách hàng cuối bắt đầu được sản xuất đại trà. Những sản phẩm đầu tiên có thông số kỹ thuật ưu việt hơn giai đoạn đầu bắt đầu xuất hiện và được gọi là làn sóng thứ 2 (Wave 2). Dự báo kể từ 2018, các sản phẩm 802.11ac sẽ thay thế sản phẩm theo chuẩn 802.11n trong các dự án triển khai mới hoặc nâng cấp.

NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ CHÍNH NỔI BẬT CỦA 802.11ac

-Kênh băng rộng hơn.: Băng thông của mỗi kênh 802.11ac mở rộng lên tới 80 MHz và 160 MHz (trong khi 802.11n chỉ có băng thông 20 MHz và 40 MHz), nghĩa là tốc độ truyền dữ liệu cao hơn nhiều. Vì chỉ làm việc ở dải tần số 5GHz, nên băng thông lớn hơn nghĩa là số lượng kênh ít hơn. Do đó, trình độ nhà sản xuất khác nhau thể hiện ở khả năng sử dụng tối ưu mỗi kênh truyền đạt hiệu năng cao nhất trên lớp ứng dụng (lớp 7).

-Điều chế QAM-256:: Kỹ thuật điều chế QAM kết hợp cả điều chế biên độ và pha, mã sửa lỗi giúp nâng cao hiệu năng ở lớp cao nhờ truyền được nhiều bit hơn/ký hiệu (symbol). Với mật độ điều chế QAM cao (256), khả năng sẽ bị lỗi nhiều hơn nhưng khoảng cách truyền dẫn chủ yếu trong thực tế vẫn ở cự ly ngắn, mật độ thiết bị cao nên QAM-256 mang lại nhiều lợi ích.

-Chùm tia hội tụ (beamforming): Kỹ thuật này cho phép bộ phát tập trung năng lượng trên một hướng cụ thể mà không cần sử dụng các ănten định hướng. Trước đây, kỹ thuật này thuộc bản quyền riêng của vài hãng nhưng hiện nay là một phần của tiêu chuẩn 802.11ac và hoạt động rất hiệu quả, thậm chí khi chỉ triển khai beamíorming trên AP. Kỹ thuật này cũng được áp dụng trên thiết bị 802.11ac chạy trong chế độ tương thích ngược với chuẩn 802.11n.

-Hỗ trợ giao tiếp đa kênh (MIMO), đa người dùng (Multi User): công nghệ mới này cải thiện rất nhiều năng lực truyền dẫn nhiều đường xuống (downlink) đồng thời, được viết tắt là MU-MIMO. Đây là điểm khác biệt so với tiêu chuẩn cũ chỉ hỗ trợ một người dùng (Single User) hay SU-MIMO. Kết hợp với công nghệ ănten thông minh, MU-MIMO cho phép sử dụng phổ tần số hiệu quả hơn, tốc độ cao truyền cao hơn và giảm độ trễ cho 4 kênh đồng thời. Điều này đặc biệt hữu ích cho các thiết bị đầu cuối bị hạn chế về ănten như smartphone hoặc tablet.

-Cơ chế mã hóa và điều chế mới (MCS - Modulation and coding schemes): MCS là sự kết hợp các tham số vô tuyến và cơ chế dịch chuyển chiều lên/chiều xuống (upshifting/downshifting) trong tiêu chuẩn cho phép điều chỉnh động các tham số này khi các điều kiện truyền sóng vô tuyến thay đổi vì bất kỳ lý do nào. Do các thiết bị di động trang bị giao tiếp Wi-Fi tốc độ cao ngày càng nhiều, hy vọng là tốc độ 433 Mbit/s (luồng đơn trên kênh 80 MHz) sẽ trở nên phổ biến nhất cho dù thiết bị WiFi tốc độ 150 Mbit/s, chuẩn 802.11n vẫn đang gia tăng nhanh chóng. Về lý thuyết, tiêu chuẩn 802.11ac cho tốc độ lên tới 6,93 Gbit/s truyền qua ănten MIMO 8x8 trong kênh 160 MHz. Do sự phức tạp của cấu hình này, từ ănten tới sự tiêu thụ năng lượng nên những sản phẩm đạt ngưỡng tốc độ này khó xuất hiện trên thị trường trong tương lai gần, nhưng những sản phẩm thương mại đạt tốc độ 1,3 Gbit/s đã sẵn sàng.

-Cải thiện hiệu năng của thiết bị chuẩn 802.11n:  Farpoint Group đã thực hiện đánh giá kiểm thử hệ thống gồm thiết bị đầu cuối chuẩn 802.11n và thiết bị hệ thống chuẩn 802.11ac. Kết quả cho thấy, hiệu năng thiết bị đầu cuối chuẩn 802.11n được cải thiện đáng kể còn hiệu năng thiết bị AP chuẩn 802.11ac rất tốt, ví dụ, thông lượng tăng tới 20%.

Hà Phương

(còn nữa)