Tương lai của Wi-Fi sẽ ra sao? 802.11ac Wave 2, 802.11ax và hơn thế nữa
Trong khoảng một năm trở lại đây, chúng ta đã bắt đầu thấy sự xuất hiện của ngày càng nhiều các thiết bị tương thích chuẩn Wi-Fi 802.11ac, từ máy tính, điện thoại cho đến router phát sóng không dây. Đến tháng 12/2013, chuẩn mạng này đã chính thức được phê chuẩn bởi Viện nghiên cứu kĩ thuật điện, điện tử (IEEE). Tuy nhiên, có thể bạn chưa biết rằng những gì xảy ra trong thời gian qua với Wi-Fi 802.11ac chỉ mới là giai đoạn đầu tiên mà thôi. Vậy điều gì sắp diễn ra trong thời gian tới?
802.11ac và tương lai gần
Theo Cisco, hiện chúng ta đang ở giai đoạn "Wave 1" của Wi-Fi 802.11ac, sau đó sẽ có thêm "Wave 2" (đầu năm 2015) và thậm chí là "Wave 3". Bạn hãy nhìn biểu đồ bên dưới, đường màu đỏ là tốc độ tối thiểu, đường màu xanh dương là tốc độ phổ biến. Đường màu đen ghi chữ Product Max là tốc độ tối đa chúng ta có thể thấy trên các sản phẩm thương mại, còn đường STD Max là tốc độ cao nhất có thể đạt được theo cấu hình lý thuyết.
Về mặt lý thuyết, Wi-Fi 802.11ac sẽ cho tốc độ cao gấp ba lần so với Wi-Fi 802.11n ở cùng số luồng (stream) truyền, ví dụ ở Wave 1, khi dùng ăng-ten 1x1 thì Wi-Fi ac cho tốc độ 450Mb/s, trong khi Wi-Fi n chỉ là 150Mb/s. Còn nếu tăng lên ba luồng, Wi-Fi ac có thể cung cấp 1300Mb/s, trong khi Wi-Fi n chỉ là 450Mb/s. Lên đến Wave 2, tốc độ của Wi-Fi ac trong các máy móc bán ra sẽ vào khoảng 3500Mbps, tức nhanh hơn 2,69 lần so với hồi Wave 1. Nếu xét về tốc độ tối đa thì con số này là 7000Mbps.
Tất nhiên, những con số trong biểu đồ chỉ là tốc độ tối đa trên lý thuyết, còn trong đời thực thì tốc độ này sẽ giảm xuống tùy theo thiết bị thu phát, môi trường, vật cản, nhiễu tín hiệu... nhưng nói chung là tốc độ của chuẩn ac nhanh hơn rất nhiều so với những gì chuẩn n có thể đạt được.
Cũng cần phải nói thêm rằng mãi đến tháng 12 năm ngoái thì 802.11ac mới được phê chuẩn, còn những thiết bị ra mắt trước đó thực chất chỉ sử dụng phiên bản 802.11ac "nháp" (thuộc Wave 1). Điều này không có nghĩa là tốc độ truyền tải của những sản phẩm này chậm hơn, chỉ là các đặc tả kĩ thuật dùng để triển khai thiết kế bộ thu - phát sóng chưa được IEEE chính thức thông qua mà thôi. Điều tương tự cũng từng diễn ra với Wi-Fi chuẩn n nhiều năm về trước.
Vậy làm thế nào mà các thiết bị Wave 2 có thể đạt được tốc độ nhanh hơn trong khi vẫn sử dụng cùng đặc tả 802.11ac? Đó là do các máy móc đời mới sẽ kết hợp nhiều kênh thuộc băng tần 5GHz lại với nhau để tạo ra một kênh có băng thông 160MHz. Các router 802.11ac Wave 1 cũng có khả năng này, nhưng kênh gộp lại chỉ rộng 80MHz mà thôi.
Ngoài ra còn một yếu tố khác nữa giúp tốc độ Wave 2 nhanh hơn Wave 1, đó là số lượng spatial stream được tăng lên. Mỗi spatial stream là một luồng dữ liệu được truyền đi bằng công nghệ đa ăng-ten MIMO. Nó cho phép một thiết bị mạng có thể phát đi cùng lúc nhiều tín hiệu bằng cách sử dụng nhiều hơn một ăng-ten. 802.11n có thể đảm đương tối đa 4 stream, còn 802.11ac Wave 1 là 3 stream. Lên đến 802.11ac Wave 2, con số này được tăng thành 8 stream khác nhau, tức là hơn gấp đôi so với Wave 1. Tương ứng với đó sẽ là 8 ăng-ten, còn gắn trong hay ngoài thì tùy nhà sản xuất nhưng thường họ sẽ chọn giải pháp gắn trong để đảm bảo tính thẩm mỹ.
Beamforming - một kĩ thuật mới của Wi-Fi 802.11ac
Có một điểm lưu ý, đó là không phải thiết bị nào cũng sẽ hỗ trợ cả hai biện pháp gộp băng thông và tăng số lượng spatial stream. Hầu hết những chiếc router không dây sắp bán ra sẽ xài một trong hai công nghệ này, kết hợp với các kĩ thuật cải tiến tín hiệu như Beamforming để định hướng tín hiệu truyền nhận, từ đó tăng tốc độ trao đổi dữ liệu.
Nếu muốn tìm hiểu kĩ hơn về Wi-Fi 802.11ac, mời bạn đọc bài viết Một số thông tin cơ bản về 802.11ac, chuẩn Wi-Fi thế hệ thứ năm
Thế hệ mạng không dây kế tiếp: Wi-Fi 802.11ax?
Trong một phiên thảo luận gần đây, Phó chủ tịch mảng công nghệ của Liên minh Wi-Fi - ông Greg Ennis - đã cho biết 802.11ac sẽ được thay thế bởi một chuẩn mới hơn là 802.11ax. Tất nhiên điều đó sẽ không diễn ra trong tương lai gần đâu bởi IEEE dự báo rằng đến tháng 3/2019 thì họ mới có thể chính thức phê chuẩn cho chuẩn mạng mới này. Tuy nhiên, chúng ta có thể sẽ thấy các sản phẩm sử dụng 802.11ax xuất hiện sớm nhất vào năm 2016. Và lại một lần nữa, những thiết bị này sẽ sử dụng bộ đặc tải kĩ thuật "nháp", cũng y hệt như 802.11n "nháp" và 802.11ac "nháp" vậy.
Ennis cho biết thêm rằng mục tiêu hàng đầu của 802.11ax đó là tăng gấp 4 lần tốc độ mạng đến từ thiết bị cá nhân, không chỉ là tăng tốc độ của cả mạng lưới. Hãng sản xuất Huawei, vốn có kĩ sư nằm trong nhóm phát triển của IEEE, mới đây đã thử nghiệm thành công việc truyền tải dữ liệu theo chuẩn 802.11ax với tốc độ 10,53Gbps trên băng tần 5GHz. Liên minh Wi-Fi và IEEE hi vọng chuẩn mạng mới sẽ giúp việc kết nối của người dùng trở nên dễ dàng hơn, nhất là ở những nơi đông người như bệnh viện, công viên, công sở, sân bay, ga tàu... Hai cơ quan này cũng đang làm việc để giúp việc kết nối vào các điểm phát Wi-Fi được nhanh và ổn định hơn.
Chuẩn 802.11ax sẽ sử dụng phương pháp cho phép truy cập trực giao theo kiểu chia tần số (orthogonal frequency-division multiple access - OFDMA) để giúp tăng lượng dữ liệu mà router có thể truyền tải. Phương pháp này sẽ mã hóa dữ liệu trên nhiều tần số phụ để "đóng gói" được nhiều thông tin hơn trong cùng một không gian. Chữ "multiple access" trong OFDMA có nghĩa là mỗi một tần số phụ như thế sẽ được gán cho một người dùng độc lập, đảm bảo không xung đột với những người khác đang cùng truy cập mạng.
Vẫn còn một số chuẩn mạng khác đang được phát triển
Ngoài 802.11ax, IEEE cũng đang làm việc để xây dựng nên các chuẩn mạng khác nhằm giải quyết những nhu cầu khác. Một chuẩn mà chúng ta mới nghe được đó là 802.11ad, hay còn được gọi bằng cái tên WiGig. Chuẩn mạng này hứa hẹn mang lại tốc độ lên đến vài Gigabit trên băng tần 60GHz, ngoài ra nó cũng hỗ trợ thêm băng tần 2,4GHz và 5GHz truyền thống. Số lượng ăng-ten mà một thiết bị 802.11ad có thể sử dụng lên tới 10 cái, cao hơn con số 8 của 802.11ac và 4 của 802.11n.
Ở triển lãm MWC 2014, công ty Wilocity (Israel) đã trình diễn bản mẫu của con chip "Sparrow Wil6300" 60GHz và họ đạt được tốc độ truyền tải tối đa vào khoảng 7Gbps. Tốc độ này tương đương với khả năng phát sóng của một router 802.11ac với 8 ăng-ten, trong khi con chip 802.11ad nói trên lại rất nhỏ gọn. Mới đây Qualcomm đã mua lại Wilocity để tiếp tục tích hợp chuẩn mạng mới vào các SoC di động và trước mắt sẽ có chip Snapdragon 810 hỗ trợ 801.11ad khi nó chính thức được phân phối.
Vấn đề của WiGig đó là băng tần 60GHz có thể mang lại tốc độ cao nhưng khả năng truyền đi xa lại kém, ngoài ra việc truyền sóng xuyên qua các bức tường, chướng ngại vật cũng là một bài toán cần giải quyết. Nhiều chuyên gia tỏ ra hoài nghi về giá trị thương mại dài lâu của băng tần này. Họ cho rằng WiGig chỉ phù hợp với những tình huống sử dụng ở khoảng cách ngắn, ví dụ như hai thiết bị di động trao đổi tập tin cho nhau, dock mở rộng laptop (Dell Wireless Dock 5000), thiết bị truyền nội dung HD (DVDO Air) hoặc mục đích chơi game độ phân giải cao trong mạng nội bộ. Còn nếu muốn truyền tín hiệu đi xa hơn, thiết bị WiGig sẽ phải chuyển sang dùng băng tần 2,4GHz hoặc 5GHz.
Dell Wireless Dock 5000
Ngoài Qualcomm, trong liên minh WiGig còn có nhiều cái tên nổi tiếng khác như AMD, Intel, Broadcom, Cisco, Microsoft, Nokia, NVIDIA, Panasonic, Samsung, Toshiba và tất nhiên là có cả Wilocity. Liên minh Wi-Fi sẽ cho phép dán tem "WiGig Certified" lên các thiết bị tương thích đầy đủ với chuẩn 802.11ad.
Song song đó, IEEE còn xây dựng thêm chuẩn 802.11ah. Về mặt kĩ thuật thì nó trái ngược so với 802.11ad. Chuẩn ah hoạt động ở băng tần thấp hơn là 900MHz, chính vì thế nó có thể dễ dàng đi xuyên qua tường và các chướng ngại vật. Tuy nhiên, 802.11ah lại không có băng thông rộng như ad. Tốc độ truyền dữ liệu tối đa chỉ vào khoảng 100Kbps đến 40Mbps, thậm chí còn chậm hơn nhiều so với các chuẩn Wi-Fi mà chúng ta đang xài hiện nay. Bù lại, tầm phủ sóng của thiết bị ah sẽ xa hơn, mức độ tiêu thụ năng lượng cũng thấp hơn nhiều so với các chuẩn Wi-Fi khác.
Vậy ứng dụng của 802.11ah sẽ ra sao? Nó có thể được dùng trong các cảm biến, các thiết bị gia dụng thông minh để truyền tải dữ liệu về bộ xử lý trung tâm. Thường loại dữ liệu xuất phát từ những sản phẩm này không lớn, chính vì thế băng thông hẹp cũng đã đủ dùng. 802.11ah có thể được xem như đối thủ của kết nối ZigBee và Z-Wave trong mảng thiết bị Internet of Things (tức các thiết bị gia dụng có thể kết nối mạng). IEEE dự kiến sẽ phê chuẩn cho 802.11ah vào tháng 1 năm 2016.
Và rồi chúng ta có 802.11ai. Chuẩn mạng không dây này vẫn còn trong giai đoạn rất sơ khai và nó được thiết kế để rút ngắn thời gian truy cập mạng của một thiết bị di động với router không dây. Bằng cách đơn giản hóa quy trình xác thực và gán địa chỉ IP, thời gian thiết lập ban đầu để vào mạng sẽ giảm đi khoảng 2-3 giây. Điều này đồng nghĩa với việc người dùng smartphone, tablet sẽ có nhiều thời gian hơn trong việc thật sự sử dụng Internet được cấp bởi router không dây.
Ngoài ra, 802.11ai còn cải thiện quá trình chuyển tiếp router không dây. Ví dụ, khi bạn đang ở quán cà phê A, bạn sẽ truy cập vào bộ điện tuyến của quán. Khi bạn di chuyển sang quán ăn B kế bên, thiết bị di động của bạn sẽ tự động chuyển sang xài mạng của B mà không cần sự can thiệp của người dùng. Thời gian đứt kết nối gây ra bởi việc chuyển tiếp cũng sẽ được rút ngắn nhờ vào 802.11ai. Nó cũng giúp hạn chế việc không thể truy cập mạng tại những nơi có đông người sử dụng Wi-Fi.
Kết
Với 802.11ac, ad, ax và ah, có vẻ như tương lai của Wi-Fi sẽ khá rối rắm vì có quá nhiều chuẩn xuất hiện. Tuy nhiên, chuẩn nào được sử dụng rộng rãi, chuẩn nào sẽ được sử dụng trong phạm vi hẹp thì vẫn chưa biết được. Dù sao đi nữa thì trong vài năm tới đây, chúng ta sẽ được chứng kiến một "cuộc cách mạng của Wi-Fi" với hàng loạt những thiết bị mới ra đời. Chúng sẽ hỗ trợ cho những chuẩn mạng không dây nhanh hơn, hiệu quả hơn và đáp ứng cho các mục đích khác nhau, từ việc điều khiển các cổ máy công nghiệp to lớn cho đến bật tắt bóng đèn trong nhà. Một tương lai như thế chắc chắn sẽ rất thú vị, chúng ta hãy chờ xem sao.
