Công Nghệ Băng Tần 2.4 GHz - Chào Mừng Bạn đến Với Thế Giới WiFi

Công nghệ Băng tần 2.4 GHz

Những tần số vô tuyến được sử dụng phổ biến nhất nằm trong băng tần không cần cấp phép là 2.4GHz. Thiết bị máy tính sử dụng băng tần nầy rất đa dạng từ các bộ cầu kết nối theo mô hình điểm - điểm (Point-to-Point Ethernet Bridging Kits) cho tới các thiết bị WiFi Dongles trên các máy tính xách tay. Tuy nhiên, nhiều loại sản phẩm khác cũng hoạt động trong băng tần 2,4GHz như điện thoại cordless, lò vi sóng, thiết bị video và nhiều thiết bị dân dụng khác, do đó có thể gây ra rất nhiều ảnh hưởng xuyên nhiễu.

  

Minh họa về mạng WLAN trong môi trường văn phòng

Chuẩn IEEE 802.11 quản lý băng tần 2.4GHz được xem là băng tần hoạt động chính của các thiết bị không dây gắn liền với các chuẩn sau:

• 802.11b - Sử dụng DSSS, lên đến 11Mbps cho mỗi luồng dữ liệu (data stream) và phạm vi ước tính lên đến 140m

• 802.11g - Sử dụng OFDM, lên đến 54Mbps cho mỗi luồng dữ liệu và phạm vi ước tính lên đến 140m

• 802.11n - Sử dụng OFDM, lên đến 150Mbps cho mỗi luồng dữ liệu và phạm vi ước tính lên đến 250m

Băng tần 2.4GHz là băng tần đầu tiên được đưa vào thị trường đại chúng, thương mại hóa sử dụng mạng WiFi và do đó đã trở nên rất phổ biến trong mạng gia đình cho đến các doanh nghiệp nhỏ. Do công nghệ luôn hoạt động tốt trong thời gian dài nhiều năm, thiết bị WiFi 2,4GHz đang trở nên cạnh tranh và mở rộng thêm nhiều tính năng và đó là lý do tại sao nó được sử dụng rộng rãi.  

Để phủ sóng trên một khoảng cách lớn hơn, những Access Point có công suất mạnh được sử dụng với các anten có độ lợi cao và nếu cần mỡ rông sang khu vực khác xa hơn thì các thiết bị cầu kết nối điểm - điểm (Point-to-Point Ethernet Bridges) cũng cần thiết. Các mạng vô tuyến 2.4GHz có thể trải dài vùng phủ sóng trên nhiều kilomet.  

Các Ứng Dụng Phổ Biến Của Công Nghệ 2.4GHz

Kết nối Wi-Fi 802.11 được sử dụng quanh nhà và trong các văn phòng để loại bỏ việc sử dụng dây cáp cho việc kết nối đến các máy in, máy scanner và các modem Internet tốc độ cao. Trong các gia đình hoặc văn phòng nhỏ (SOHO), các thiết bị như WiFi Router và Access Point giúp cho máy tính khách hàng có thể  truy nhập mạng LAN và mạng Internet. Ưu điểm chính của mạng WiFi 2.4GHz là rất đơn giản để thiết lập cài đặt và nó chỉ cần một Access Point kết nối trực tiếp với mạng Internet thông qua các bộ định tuyến (Router). Nhiều Access Point với mức chi phí cao hơn có thể cung cấp vùng phủ sóng lớn hơn để phục vụ cho các tòa nhà lớn hay môi trường ngoài trời.  

Cầu kết nối Ethernet theo mô hình Điểm - Điểm (Point-to-Point Ethernet Bridges) được sử dụng để thực hiện đường kết nối dữ liệu vô tuyến cố định (Fixed Wireless Data) giữa hai mạng LAN hoặc hai mạng WLAN tại các địa điểm cách xa nhau. Nó đòi hỏi thiết bị vô tuyến đắt tiền hơn và những anten độ lợi cao. Các mạng WiFi 2.4GHz có thể trải dài vùng phủ sóng trên nhiều kilomet. Điều này đạt được chủ yếu bằng cách kết nối các trạm thu phát WiFi 2,4GHz tại các khu vực nhờ vào sử dụng các sóng vi ba dành riêng trên tuyến truyền dẫn có tầm nhìn thẳng thông thoáng (LOS - Light of Sight). Hệ thống nầy thường được sử dụng ở các thị trấn và thành phố để kết nối các tòa nhà văn phòng vào mạng lỏi mà không cần phải thiết lập kết nối cáp tốn kém.

 Mô hình Cầu kết nối Ethernet Điểm - Điểm

Hiệu Suất Mạng

Nhóm các chuẩn trong 802.11 quản lý băng tần 2.4GHz, bao gồm nhiều công nghệ điều chế truyền dẫn trên môi trường không khí (over-the-air) thì sử dụng cùng một giao thức cơ bản. Phổ biến nhất trong số đó là chuẩn giao thức 802.11b, 802.11g và 802.11n. Bạn có thể thấy trong bảng dưới đây hiệu suất khác nhau của các chuẩn phổ biến nhất:

Dưới đây là bảng so sánh các đặc điểm của bốn chuẩn đề cập ở trên:  

Các chuẩn WiFi 802.11
Giao thức 802.11	Phát hành	Băng tần	Độ rộng kênh	Tốc độ dữ liệu mỗi luồng (Mbps)	Số luồng cho phép	Điều chế	Phạm vi trong nhà (m)	Phạm vi ngoài trời  (m)
-	Jun-97	2.4	20	Lên tới 2	1	DSSS, FHSS	20	100
a	Sep-99	5	20	Lên tới 54	1	OFDM	35	120
b	Sep-99	2.4	20	Lên tới 11	1	DSSS	38	140
g	Jun-03	2.4	20	Lên tới 54	1	OFDM, DSSS	38	140
n	Oct-09	2.4/5	20   40	Lên tới 72.2 Lên tới 150	4	OFDM	70   70	250   250

 

Như đã giải thích trong các bài viết công nghệ 2.4GHz và cộng nghệ 5GHz, tốc độ truyền dẫn dữ liệu tối đa (max. data rate) trên thiết bị không phải là tốc độ truyền dẫn dữ liệu thực tế (tùy thuộc cự ly, môi trường chung quanh, chiều cao cột anten, ..) và cũng không phải là tốc độ truyền dữ liệu hữu ích (throughput  - thông lượng).   

Các chuẩn WiFi 802.11
Giao thức 802.11	Tốc độ truyền dẫn dữ liệu tối đa (Mbps)	Tốc độ truyền dẫn dữ liệu hữu ích (Mbps)
802.11a	54	≈ 27.5
802.11b	11	≈ 4.5
802.11g (có khả năng tương thích 802.11b)	54	≈ 14.5
802.11g	54	≈ 23
802.11g MIMO	108	≈ 45
802.11n	300	≈ 74
802.11n	600	≈ 144

 

Nhiễu

Mạng vô tuyến 2.4GHz có thể chịu nhiễu xấu gây mất tín hiệu và gián đoạn, ảnh hưởng tới tốc độ mạng và độ tin cậy truyền gói. Điều này là do nhiều sản phẩm dân dụng không dây hoạt động cùng băng tần 2.4GHz do đó đã dẫn đến các khoảng không tương đối cho truyền dẫn trở nên "bị tắc".  

Thiết bị phát video - thiết bị để truyền tín hiệu video trong nước - là một vấn đề đặc biệt lớn đối với mạng WiFi 2.4GHz. Không giống như WiFi, chúng hoạt động liên tục và thường chỉ cần 10MHz trong băng thông. Điều này gây ra một tín hiệu cường độ lớn khi được xem trên một máy phân tích phổ, làm nghẽn hoàn toàn hơn một nửa kênh. Kết quả của việc nầy thường xãy ra trong một môi trường truyền dẫn của các nhà cung cấp dịch vụ Internet không dây (WISP - Wireless ISP). Máy tính có thể "nghe"  tín hiệu Wi-Fi  từ thiết bị thu phát chính của WISP, nhưng thiết bị thu phát nầy không "nghe" được các tín hiệu từ máy tính. Điều nầy là do tín hiệu bị xóa sạch bởi các thiết bị phát video và thiết bị thu phát nầy được xem như điếc. Ngược lại các tín hiệu WiFi 2,4GHz cũng gây ra vài vấn đề cho thiêt bị điện thoại cordless chuẩn DECT, thiết bị sử dụng Bluetooth, thiết bị cảnh báo trong ô tô và lò vi sóng… do bởi chúng hoạt động trên tần số 2.4GHz.. Hiện tại, mạng WiFi 802.11n đang triển khai để giảm ảnh hưởng của xuyên nhiễu từ các mạng vô tuyến khác đang hoạt động ở 2.4 GHz bằng cách sử dụng anten với công nghệ MIMO (Multiple Input-Multiple Output) và các yếu tố khác.  

Với sự xuất hiện của công nghệ mới, các sản phẩm thiết bị băng tần 5GHz với chi phí thấp và hiệu suất cao, sự thống trị thị trường của các băng tần số 2.4GHz bắt đầu bị đe dọa và cũng có thể bắt đầu suy giảm khi người dùng xem xét để tận dụng những lợi ích của mạng WiFi 5GHz.