Hầu như chúng ta đều sử dụng Wi-Fi hàng ngày, từ máy tính, đồng hồ thông minh, smartphone cho đến máy tính bảng. Tuy nhiên, không phải mạng Wi-Fi nào cũng giống nhau. Có nhiều tiêu chuẩn và thế hệ Wi-Fi khác nhau, và đôi khi khá khó để hiểu rõ sự khác biệt giữa các tiêu chuẩn này. Dưới đây là hướng dẫn của chúng tôi để bạn hiểu rõ hơn về Wi-Fi.
Wi-Fi ra đời vào cuối những năm 90. Khi đó, AirPort của Apple xuất hiện trên chiếc iBook vào năm 1999. Vài năm sau đó, thuật ngữ Wi-Fi đã trở nên phổ biến dùng để chỉ tất cả các tiêu chuẩn 802.11 được chứng nhận bởi WECA (hiện là Wi-Fi Alliance). Wi-Fi bao gồm nhiều tiêu chuẩn khác nhau, mỗi tiêu chuẩn có chữ cái đặt trước tên gọi để phân biệt. Đối với người dùng cá nhân, có bảy thế hệ khác nhau: 802.11a/b/g/n/ac/ad/ax. Mỗi thế hệ đều là sự tiến hóa so với thế hệ trước. Hãy cùng tìm hiểu chi tiết về từng thế hệ Wi-Fi này!
Wi-Fi 2 (802.11b): Bắt đầu của Wi-Fi
Wi-Fi ra mắt vào năm 1999 với hai tiêu chuẩn 802.11a (Wi-Fi 1), dành cho doanh nghiệp và 802.11b, dành cho người dùng cá nhân. Wi-Fi B sử dụng băng tần 2,4 GHz và phương pháp truyền DSSS, đạt tốc độ tối đa 11 Mb/s. Wi-Fi A sử dụng băng tần 5 GHz và hệ thống truyền dẫn OFDM, cho phép đạt tốc độ 54 Mb/s.
Cần lưu ý rằng, nếu tần số thấp hơn thì tín hiệu wifi sẽ lan xa hơn, nhưng cũng dễ bị nhiễu từ các tín hiệu khác. Tần số 2,4 GHz không chỉ là tần số của Wi-Fi, mà còn là tần số của Bluetooth, điện thoại không dây DECT và... lò vi sóng.
Wi-Fi 3 (802.11g): Sự thống nhất
Wi-Fi G thay thế Wi-Fi A và B chỉ trong một tiêu chuẩn từ năm 2003. Tiêu chuẩn IEEE 802.11g kết hợp phương pháp truyền OFDM hiệu quả của Wi-Fi A với băng tần 2,4 GHz của Wi-Fi B, đem lại tốc độ tối đa 54 Mb/s của Wi-Fi A cho người dùng cá nhân, với tầm phủ sóng xa hơn của Wi-Fi B, đồng thời đảm bảo tính tương thích ngược với các thiết bị Wi-Fi B đã tồn tại.
Hình ảnh: Linksys WRT54G, một trong những bộ định tuyến Wi-Fi nổi tiếng thời kỳ Wi-Fi G
Wi-Fi 4 (802.11n): Tăng tốc độ
Chuẩn IEEE 802.11n là một bước tiến lớn, tăng tốc độ tối đa lên rất nhiều so với các chuẩn trước đó. Tiêu chuẩn này mang đến hai cải tiến chính: công nghệ MIMO và băng thông gấp đôi.
Wi-Fi N có thể hoạt động với băng thông 20 MHz như trước đây - trong trường hợp này, tốc độ tối đa là 72,2 Mb/s - và giờ đây đã có thể sử dụng băng thông 40 MHz. Vì tốc độ tỉ lệ thuận với băng thông, giống như 4G, một luồng dữ liệu 40 MHz nhanh gấp đôi so với luồng dữ liệu 20 MHz, tức là 150 Mb/s.
Trường hợp của MIMO
MIMO có nghĩa là Multiple Input Multiple Output. Như tên gọi, công nghệ này cho phép Wi-Fi sử dụng nhiều luồng dữ liệu cùng một lúc. Ví dụ, MIMO 2x2 có nghĩa là có hai ăng-ten phát và hai ăng-ten thu, gấp đôi tốc độ so với cấu hình không có MIMO, tức là 300 Mb/s với băng thông 40 MHz. Wi-Fi N có thể đạt tới MIMO 4x4, tức là tối đa 600 Mb/s.
Wi-Fi 5 (802.11ac): Lên đến 2600 Mb/s
Wi-Fi AC tăng tốc độ vượt trội bằng cách cải thiện các kỹ thuật truyền dẫn:
- Do độ rộng kênh, Wi-Fi AC chỉ hoạt động trên băng tần 5 GHz, trong khi điểm truy cập chuyển sang Wi-Fi N trên băng tần 2,4 GHz.
- Beamforming, cho phép các điểm truy cập điều chỉnh định hướng sóng đến các thiết bị, đã được chuẩn hóa.
- Modulation chuyển từ 64QAM sang 256QAM, tăng băng thông 25%.
- Kênh rộng mới 80 MHz và 160 MHz, gấp đôi và gấp bốn lần băng thông so với 40 MHz tối đa của Wi-Fi N.
- Tối đa 8 luồng dữ liệu trong MIMO, gấp đôi băng thông so với 4 luồng tối đa của Wi-Fi N.
- Hỗ trợ Multi-User (MU-MIMO), cho phép điểm truy cập giao tiếp với nhiều thiết bị cùng một lúc, thay vì lần lượt (ở tần số rất cao).
IEEE quy định chuẩn 802.11ac, nhưng Wi-Fi Alliance chứng nhận các thiết bị theo hai lượt.
- Các thiết bị 802.11ac Wave 1 xuất hiện từ năm 2014. Giới hạn ở Single User và 3 luồng 80 MHz, chúng đã cung cấp băng thông tối đa 1300 Mb/s (433 Mb/s trên mỗi luồng 80 MHz).
- Từ năm 2017, có các sản phẩm 802.11ac Wave 2 tương thích Multi User với 4 luồng 80 MHz, cho phép đạt tới 1733 Mb/s mỗi thiết bị. Một số thiết bị quảng cáo 2166 Mb/s hoặc 5330 Mb/s, nhưng điều này liên quan đến sự sử dụng môđun 1024QAM không chuẩn, có thể gây ra vấn đề tương thích giữa các thiết bị của các nhãn hiệu khác nhau.
Hình ảnh: Một bộ định tuyến "AC5300" (tổng kết số lượng kết nối trên 3 dải băng) được trang bị nhiều ăng-ten
Wi-Fi 802.11ad: Tốc độ cao cực ngắn
Tiếp theo là Wi-Fi AD, không phải là người kế thừa của Wi-Fi AC mà là một tiêu chuẩn bổ sung. Tiêu chuẩn IEEE 802.11ad đã được phê chuẩn trước IEEE 802.11ac và được hưởng lợi từ WiGig Alliance riêng, có nghĩa là "nguyên tắc hợp tác cho Gigabit không dây".
Như tên gọi, WiGig đạt được tốc độ Gigabit trên một luồng dữ liệu. Nó hoạt động ở tần số rất cao, trên băng tần 60 GHz, với băng thông lên đến 2160 MHz. Vì vậy, Wi-Fi AD không thể xuyên qua tường, chỉ có thể phản xạ từ các bề mặt để đạt tới các thiết bị ở vị trí không trực tiếp nhìn thấy. Tầm phủ tối đa là 10 mét.
Trong thực tế, một chế độ Single Carrier cung cấp tốc độ tối đa 4,6 Gb/s, và chế độ OFDM ba dải tần sử dụng cả băng tần 2,4 GHz và 5 GHz cung cấp tốc độ tối đa 7,2 Gb/s.
Đến năm 2017, WiGig chủ yếu được sử dụng để thiết kế các trạm cắm không dây cho máy tính xách tay chuyên nghiệp. Tốc độ rất cao cho phép kết nối một hoặc hai màn hình và các thiết bị USB. Đối với mạng cục bộ, Wi-Fi AC vẫn là lựa chọn phổ biến.
Wi-Fi 6 (802.11ax): Giải phóng mạng
Tiến bộ mới nhất của Wi-Fi này đã được phát triển với IoT và điện thoại di động trong tâm trí. Tiêu chuẩn này hứa hẹn giảm tiêu thụ năng lượng, từ đó tăng thời lượng sử dụng của các thiết bị.
Mục tiêu của thế hệ mới này là cải thiện quản lý mạng mật độ cao, chủ yếu là các khu vực công cộng có thể có hàng chục hoặc thậm chí hàng trăm thiết bị di động trong cùng một thời điểm. Đây là một trường hợp sử dụng mà Wi-Fi 802.11ac không đáp ứng được.
Wi-Fi 6E (hoặc Wi-Fi 6 GHz): ít nhiễu và nhanh hơn
Wi-Fi 6E được phát triển tại Hoa Kỳ song song với Wi-Fi 6, hoạt động không chỉ trên băng tần 2,4 GHz và 5 GHz, mà còn trên băng tần 6 GHz. Băng tần này đã được sử dụng tại châu Âu, với băng thông bổ sung chưa đến 480 MHz, trong khi ở Hoa Kỳ là 1,2 GHz.
Tùy thuộc vào router, Wi-Fi 6E do đó cung cấp 6 kênh bổ sung mỗi kênh 80 MHz hoặc 3 kênh 160 MHz. Điều này giúp tránh tình trạng tắc nghẽn tần số trong các khu vực đông dân, và do đó tránh tình trạng nhiễu.
Về lý thuyết, Wi-Fi 6E hứa hẹn đạt đến tốc độ cao hơn 30% so với Wi-Fi 5. Tuy nhiên, đây là khá khó thực hiện trong thực tế.
Cuối cùng, các phương pháp phát sóng đã được cải thiện nhờ các phương pháp mới cho phép kết nối Wi-Fi linh hoạt hơn và ổn định hơn khi có nhiều thiết bị được kết nối cùng một điểm truy cập.
Wi-Fi 7 (802.11be): Sự thay thế cho cáp?
Wi-Fi 7 đã được đề cập từ năm 2021 và được nghiên cứu từ lâu hơn. Như thường lệ với các chuẩn Wi-Fi mới, những lời hứa hẹn là: tốc độ cao hơn (tốc độ tối đa lên đến 30 Gb/s), độ trễ thấp hơn và quản lý nhiễu tốt hơn.
Wi-Fi 7 sẽ đem đến các băng tần bổ sung, kích thước kênh lên đến 320 MHz (gấp đôi so với Wi-Fi 6) và modul 4096-QAM thay vì 1024-QAM trên Wi-Fi 6. Điều này cho phép thay thế cáp Ethernet bằng cách cung cấp tốc độ tốt hơn, độ trễ thấp hơn và khả năng ổn định tốt trong mọi điều kiện. MediaTek đã ghi nhận trong số những ứng dụng như phát trực tiếp video 8K, thực tế ảo không dây hoặc chơi game trên đám mây.
Ban đầu, IEEE (Viện Kỹ sư Điện và Điện tử) đã đề ra kế hoạch triển khai thương mại vào năm 2024. Có thể sẽ không xảy ra cho đến năm 2025.
Khả năng tương thích giữa tất cả các tiêu chuẩn này
Trong một thế giới hoàn mỹ, tất cả các tiêu chuẩn này sẽ tương thích với nhau. Rất tiếc, chúng ta đang sống trong thế giới công nghệ, và tương thích giữa tất cả các tiêu chuẩn đôi khi không dễ dàng. Trước hết, nếu router được cấu hình trên băng tần 5 GHz, nó sẽ không được nhìn thấy bởi các thiết bị trên băng tần 2,4 GHz và ngược lại. Để vượt qua hạn chế này, hầu hết các router đều là dual-band, cho phép người dùng cấu hình hai mạng Wi-Fi riêng biệt: một trên băng tần 2,4 GHz và một trên băng tần 5 GHz.
Ngoại trừ ràng buộc này, tất cả các tiêu chuẩn Wi-Fi đã đề cập trong bài viết này đều tương thích ngược và tới nhau. Miễn là hai thiết bị nằm trên cùng một băng tần, thiết bị hỗ trợ tiêu chuẩn mới nhất (hoặc tốt hơn) sẽ thích ứng với tiêu chuẩn cũ (hoặc kém hơn). Ví dụ, một smartphone Wi-Fi 802.11g có thể kết nối với một router ac nếu router đó là dual-band và có mạng trên băng tần 2,4 GHz.
Thực tế thế nào?
Tất cả các tiêu chuẩn và tốc độ lý thuyết này đều tuyệt vời, nhưng thực tế thì sao? Như chúng tôi đã đề cập trong bài viết, tốc độ thực tế thường chỉ khoảng một nửa so với tốc độ lý thuyết, ngay cả khi thiết bị nằm gần router. Hiện nay, băng tần 2.4 GHz thường bị tắc nghẽn, đặc biệt là ở các khu đô thị, và các thiết bị Wi-Fi 802.11g và n sẽ thường bị giới hạn thành các tác vụ đơn giản như tải trang web và phát nhạc.
Với điện thoại thông minh hoặc máy tính bảng, việc xem nội dung video ngày càng phổ biến. Trong trường hợp này, đặc biệt là với video HD, Wi-Fi 802.11n 5 GHz có thể cần thiết để tránh những gián đoạn nhỏ. Hơn nữa, nếu bạn có kết nối cáp quang, kết nối Internet của bạn cung cấp ít nhất 100 Mb/s. Vì vậy, sử dụng Wi-Fi quá chậm sẽ là lãng phí. Với tốc độ lý thuyết tối đa là 70 Mb/s, Wi-Fi 802.11n cần ít nhất Wi-Fi 802.11ac để tận dụng đầy đủ cáp quang.
Hình ảnh: Orange TV Livebox 4 (6/7)
Wi-Fi trên máy tính và điện thoại di động
Đối với máy tính xách tay, tình hình có một chút khác biệt vì chúng thường được trang bị nhiều ăng-ten. Các máy tính xách tay cao cấp như MacBook Pro 15 inch với Touch Bar tích hợp ba ăng-ten, cho phép đạt tốc độ lý thuyết tối đa là 1300 Mb/s. Tuy nhiên, MacBook Pro 13 inch không có Touch Bar chỉ được trang bị hai ăng-ten và giới hạn tốc độ lý thuyết là 867 Mb/s.
Tuy nhiên, để tận dụng 3 ăng-ten này, cũng cần router hỗ trợ 3 luồng sóng không gian, điều này không phải là trường hợp của tất cả các hộp của các nhà cung cấp dịch vụ. Ở các trường hợp khác, bạn sẽ cần phải mua một router tương thích, giá của router này có thể tăng rất nhanh.
Cuối cùng, trừ khi bạn sẵn sàng mua một router tương thích và có nhu cầu lớn về tốc độ, Wi-Fi 802.11ac ở dạng đơn giản nhất, không có sự tăng cường của anten, hiện đang là sự lựa chọn tốt nhất về tốc độ-giá trị.
