Ethernet không dây

Hình thức mạng không dây phổ biến nhất được xây dựng trong phiên bản khác nhau của các tiêu chuẩn Ethernet không dây IEEE 802.11, bao gồm IEEE 802.11b. IEEE 802.11a, IEEE

802.11g và IEEE 802.11n.

Wi-Fi (Wireless Fidelity) là một biểu trưng và thuật ngữ đối với bất kỳ sản phẩm mạng không dây IEEE 802.11 nào được chứng thực phù hợp với các tiêu chuẩn tương hợp cụ thể. Giấy chứng nhận Wi-Fi xuất phát từ Liên minh Wi-Fi, một tổ chức thương mại quốc tế phi lợi nhuận kiểm tra thiết bị không dây 802.11 để đảm bảo đạt tiêu chuẩn Wi-Fi. Để mang biểu trưng Wi-Fi, một sản phẩm mạng 802.11 phải vượt các kiểm tra về độ tương thích và tốc độ cụ thể, đảm bảo sản phẩm sẽ vận hành với tất cả thiết bị Wi-Fi của các nhà sản xuất khác trên thị trường. Giấy chứng nhận này phát xuất từ sự mơ hồ trong các tiêu chuẩn 802.11 tạo ra các sự cố tiềm tàng với khả năng tương tác giữa các thiết bị. Bằng cách chỉ mua các thiết bị có biểu trưng Wi-Fi đảm bảo chúng vận hành cùng nhau.

Ghi chú:

Tiêu chuẩn Bluetooth cho mạng không dãy tầm ngắn, được thiết kế để bổ sung, hơn là cạnh tranh với mạng không dây IEEE 802.11.

Sự phổ biến rộng rãi của mạng không dây IEEE 802.11 đã dẫn đến sự từ bỏ các loại mạng không dây khác như HomeRF hiện nay không còn nữa.

Ghi chú:

Mặc dù các sản phẩm được xác nhận và mang biểu trưng Wi-Fi cho một tốc độ cụ thể (tiêu chuẩn IEEE), như 802.11g, được thiết kế và kiểm tra để vận hành cùng nhau, nhiều nhà sản xuất thiết bị mạng không dây cho văn phòng nhỏ, công ty nhó đã bắt đầu chuyến sang các thiết bị có tính năng công nghệ độc quyền để nâng tốc độ mạng không dây hơn nữa. Cho thí dụ Linksys gọi giải pháp độc quyền của họ là SpeedBooster, được quảng cáo như sự cung cấp “tốc độ gia tăng lên tới 30% từ tiêu chuẩn 802.11g cũ.” Chỉ nên biết rằng phần lớn, không là tất cả, giải pháp của nhà sản xuất này không tương thích với giải pháp của nhà sản xuất khác. Khi giải pháp của nhà sản xuất khác kết hợp vào hệ mạng, nó dùng tiêu chuẩn chậm nhất mà tất cả hệ đều có để giao tiếp với nhau.

Wi Fi

Khi sản phẩm mạng 802.11 b đầu tiên xuất hiện kéo theo các vấn đề về tương thích do các khía cạnh của tiêu chuẩn 802.11 nhập nhằng hay có nhiều sơ hở. Một nhóm công ty hình thành một liên minh để đảm bảo sản phẩm của họ sẽ vận hành với nhau, do đó loại bỏ bất kỳ vấn đề mơ hồ hay hỏng hóc trong tiêu chuẩn. Điều này được biết đến như Liên minh về sự tương thích hệ thống mạng không dây (WECA: Wireless Ethernet Compatibility Alliance) nhưng ngày nay đơn giản là Liên minh Wi-Fi (Wi-Fi Alliance; www.wi-fi.org). Trong quá khứ, thuật ngữ WiFi được sử dụng như từ đồng nghĩa với phần cứng IEEE 802.11b. Tuy nhiên, do Liên minh Wi-Fi hiện nay chứng nhận các loại mạng không dây 802.11 khác (thí dụ: 802.11a và 802.11g), thuật ngữ Wi-Fi luôn luôn đi kèm dải tần (như Wi-Fi 2.4GFlz) để làm rõ sản phẩm nào sè vận hành với thiết bị này. Hiện nay liên minh này đã xác nhận các sản phẩm đạt phiên bản cuối của tiêu chuẩn 802.11b. 802.11a và 802.11g. Liên minh Wi-Fi cũng xác nhận các sản phẩm đạt đặc tính kỹ thuật của phiên bản Draft 2.0 hay phiên bản sau của tiêu chuẩn 802.11n.

Lưu ý:

Phần cứng hai dải tần truy cập được 802.11a, 802.11b và 802.11g của Wi-Fi. Phần cứng 802.11n cũng kết nối mạng 802.11b và 802.11g và một số thực thi của 802.11n cũng kết nối mạng 802.11a, cần chắc chắn bạn tìm ra loại Wi-Fi sử dụng trong một địa điểm cụ thể để xác định xem bạn có thể kết nối nó. 

Liên minh Wi-Fi hiện nay dùng một nhãn chứng nhận được mã hóa bằng màu sắc để chỉ ra tiêu chuẩn được hỗ trợ bởi một thiết bị cụ thể.

IEEE 802.11b

Mạng không dây IEEE 802.11b (Wi-Fi tương thích dải tần 2.4GHz, cũng được biết như Wireless-B) chạy ở tốc độ tối đa 11 Mbps, tương đương 10BASE-T Ethernet (phiên bản đầu của IEEE 802.11 hỗ trợ tốc độ dữ liệu chỉ lên đến 2Mbps). Mạng 802.11b kết nối được với mạng Ethernet bình thường hay được dùng như mạng độc lập tương tự như mạng không dây khác. Mạng không dây chạy phần cứng 802.11b dùng quang phổ 2.4GHz tương tự như các điện thoại cầm tay loa không dây thiết bị an ninh, lò vi sóng, các sản phẩm mạng tầm ngắn Bluetooth. Mặc dù việc gia tăng sử dụng những sản phẩm này là nguồn gây nhiễu, tầm ngắn của mạng không dây (phạm vi trong nhà xấp xỉ 150 feet và ngoài trời khoáng 300 feet, thay đổi tùy theo sản phẩm) giảm thiêu những rủi ro thực tế. Nhiều thiết bị sử dụng phương pháp trải phổ của việc kết nối với với các sản phẩm khác để làm giảm thiểu nhiễu.

Mặc dù 802.11 b hỗ trợ tốc độ tối đa 11 Mbps, tốc độ này hiếm khi đạt đến trong thực tế và tốc độ thay đổi theo khoảng cách. Phần lớn phần cứng 802.11 b được thiết kế để chạy bốn tốc độ, sử dụng một trong bốn phương thức mà hóa dữ liệu, tùy thuộc phạm vi tốc độ:

• 11Mbps: Sử dụng khóa dịch pha bốn trạng thái/khóa mã bổ trợ (QPSK/CCK: quaternary phase-shift keying/complementary code keying)
• 5.5Mbps: Cùng sử dụng khóa dịch pha bốn trạng thái/khóa mà bố trợ (QPSK/CCK)
• 2Mbps: Sử dụng khóa dịch pha bốn trạng thái khu biệt (DQPSK: differential quaternary phase-shift keying)
• 1Mbps: Sử dụng khóa dịch pha hai trạng thái khu biệt (DBPSK: differential binary phase-shift keying)

Khi khoảng cách thay đổi cường độ tín hiệu tăng hay giảm, phần cứng 802.11b chuyển hướng đến phương cách mã hóa dữ liệu phù hợp nhất. Phần overhead cần thiết để theo dõi và thay đổi các phương thức truyền tín hiệu, cùng với phần đầu thêm vào cần thiết khi các tính năng bảo vệ có hiệu lực, giúp giải thích vì sao băng thông của phần cứng không dây thì luôn thấp hơn tốc độ được đánh giá. Các số liệu đưa ra cho các tình huống tốt nhất – thiết kế xây dựng và vị trí ăng-ten cũng làm giảm tốc độ và cường độ tín hiệu, thậm chí tại các khoảng cách khá ngắn.

IEEE 802.11a

Mạng không dây IEEE 802.11a (được xem như Wireless-A) sử dụng dải tần 5GHz, cho phép tốc độ cao hơn nhiều (lèn đến 54Mbps) và giúp tránh nhiều từ các thiết bị gây nhiễu với mạng 802.11b tần số thấp hơn. Mặc dù hiếm phần cứng 802.11a thực sự, nếu có, đạt đến tốc độ đó (hầu như gấp 5 lần 802.11b). 802.11a duy trì tốc độ khá cao tại khoảng cách ngắn lẫn dài.

Cho thí dụ, trong bố trí tầng văn phòng, băng thông thực tế (luôn luôn chậm hơn tốc độ được đánh giá do phần trên bảo mật và truyền tín hiệu) của thiết bị 802.11b tại 100 feet có thể xuống khoảng 5Mbps, trong khi thiết bị 802.11 a cùng khoảng cách có thể có băng thông 15Mbps. Tại khoảng cách độ 50 feet, băng thông thực tế 802.11a có thể nhanh gấp bốn lần 802.11b. 802.11a có khoảng cách tối đa ngắn hơn 802.11b (xấp xỉ 75 feet trong nhà), nhưng bạn lấy được dữ liệu nhanh hơn.

Do sự khác biệt trong băng thông (đặc biệt tại những khoảng cách dài) và nếu chúng ta lấy sự tồn tại của 802.11g trong tình trạng cân bằng cho một thời điểm, tại sao không bỏ hẳn 802.11b? Trong một từ: Tần số (frequency). Bằng cách sử dụng tần số 5GHz thay vì 2.4GHz của 802.11b/g. phần cứng 802.11a tiêu chuẩn tự cắt đứt nó khói thế giới 802.11b/g rộng lớn, bao gồm số lượng ngày càng tăng của các kết nối internet không dây 802.11b/g công khai và bán công khai (được gọi là hot spots) trong quán cà phê, sân bay, khách sạn và cơ sở kinh doanh.

Giải pháp hiện thời cho sự linh hoạt tối đa là sử dụng phần cứng hai dải tần. Phần cứng hai dải tần vận hành được với mạng 802.11a hay 802.11b/g, cho phép bạn chuyển từ mạng không dây 802.11 b/g tại gia đinh hay tại quán cà phê Starbucks sang mạng văn phòng 802.11a nhanh hơn.

802.11g

IEEE 802.11g, cùng được biết như Wireless-G, là tiêu chuẩn mới hơn kết hợp sự tương thích với 802.11b với tốc độ của 802.11a ở khoảng cách dài hơn, tại giá chỉ cao hơn một ít so với phần cứng 802.11b. Tiêu chuẩn 802.11g cuối này được thông qua vào giữa năm 2003.

Mặc dù 802.11g hứa hẹn kết nối liền với phần cứng 802.11b. phần cứng 802.11g đầu tiên thì chậm hơn và mức tương thích thấp hơn đặc điểm kỹ thuật nêu ra. Trong một số trường hợp, các sự cố với phần cứng 802.11g được giải quyết qua các nâng cấp phần cơ sở. 802.11g hiện thời là tiêu chuẩn mạng không dây nổi bật, với sự mờ nhạt của 802.11b và 802.11a.

Ghi chú:

Mặc dù phần cứng không dây 802.11b sử dụng cùng lần số như 802.11g, phần lớn mạng 802.11g chậm dần đến tốc độ 802.11b khi cả hai loại phần cứng này ở trong cùng hệ mạng (một tùy chọn “mixed mode” trong cấu hình router/access point không dây). Để ngăn việc giảm này, một số mạng không dây 802.11g được cấu hình ngăn các thiết bị 802.11b tham dự vào chúng (một tùy chọn “G-only mode”). Nếu bạn cần kết nối thiết bị 802.11b với mạng 802.11g, cấu hình router hay access point không dây chạy “mixed mode”

Như đã xảy ra trước đó với 802.11b, thị trường 802.11g đã phân mảnh thành nhiều dòng sản phẩm tiêu chuẩn nhanh hơn so với các dòng của nhà sản xuất chính. Những dòng sản phẩm này bao gồm:

• SpeedBooster, SRX (Linksys)
• Ranee Max. Range Max 240 (Neteear)
• 108G Ranee Booster. Super G với MI MO. Ranee Booster G (D-Link)

Những sản phẩm này dùng các chipset, ăng-ten và phương thức khác nhau để đạt tốc độ nhanh nhất, trong một số trường hợp, phạm vi dài hơn phần cứng 802.11g. Để đạt tốc độ hứa hẹn và nâng khoảng cách với bất kỳ sản phẩm nhanh hơn so với tiêu chuẩn, bạn phải nâng cấp tất cả thiết bị điều hợp, router lên cùng tiêu chuẩn.

802.11n

Tiêu chuẩn mạng không dây mới nhất. 802.11n (cũng được biết như Wireless-N) được công bố vào tháng 10 năm 2009. Phần cứng 802.11n dùng công nghệ được gọi là nhiều đầu vào, nhiều đầu ra (MIMO: multiple input, multiple output) để làm gia tăng băng thông và phạm vi. MIMO dùng nhiều sóng vô tuyến và ăng-ten để truyền tải nhiều dòng dữ liệu (được biết như các dòng không gian) giữa các trạm. Không giống các thực thi 802.11 trong đó các tín hiệu vô tuyến phản hồi làm chậm băng thông, các tín hiệu vô tuyến phản hồi được dùng để cải thiện băng thông cùng như làm gia tăng phạm vi sử dụng.

802.11 n là tiêu chuẩn Ethernet không dây đầu tiên hỗ trợ hai dải tần:

• 2.4GHz (tương tự như 802.11b/e)
• 5GHz (tương tự như 802.11a)

Do đó, tùy thuộc mức thực thi của 802.11n trong sử dụng, thiết bị 802.1 In có thể có khả năng kết nối với thiết bị 802.11b, 802.11e và 802.11a hoặc chỉ với thiết bị 802.11b và 802.11 g.

802.11n nhanh bao nhiêu? Nhanh đáng kể hơn 802.11g. Nhưng cụ thể bao nhiêu? Điều này phụ thuộc một phần vào việc thiết bị chỉ hỗ trợ các tính năng tiêu chuẩn của 802.11n hay không (hai kênh 20MHz. khoảng bảo vệ (GI: guard interval) 800ns) hay hỗ trợ một hay nhiều tính năng tùy chọn của 802.11n (hai kênh 40MHz, khoảng bảo vệ 400ns). Các kênh 40MHz cho gấp đôi tốc độ dữ liệu của các kênh 20MHz, lên đến 270Mbps trong dải tần 5GHz, so sánh với 135Mbps khi các kênh 20MHz được dùng. Như với các thành viên khác trong tiêu chuẩn 802.11. 802.11 n có hỗ trợ tốc độ dự phòng (fallback rate) khi kết nối không thể thực hiện ở tốc độ dữ liệu tối đa.

Ghi chú:

Một tính năng tùy chọn khác của 802.11n là hỗ trợ cho khoảng bảo vệ nhanh hơn cái được sử dụng bởi 802.11b, 802.11g và 802.11a. GI là lượng thời gian (tính bằng nano giây mà hệ thống chờ giữa các tín hiệu OFDM truyền. GI tiêu chuẩn là 800ns; khi GI 400ns được dùng, tốc độ dữ liệu tối đa cho 802.1 In với hai kênh 40MHz tăng lẽn 300Mbps. GI 400ns được hỗ trợ bởi cả dải tần 2.4GHz lẫn 5GHz. 

Bảng 1 so sánh tốc độ tiêu chuẩn và tùy chọn được hỗ trợ bởi 802.1 In Draft 2 và mới hơn đối với tốc độ được hỗ trợ bởi 802.11 b. 802.11 a. và 802.11 g.

Bảng 1: Các tốc độ mang không dây

Loại Ethernet không dây	Dải tần	Tốc độ sóng vô tuyến	GI (Guard interval)	Dãy tốc dộ (một dòng dữ liệu)	Dãy tốc độ (hai dòng dữ liệu)
802.11a	5GHz	20MHz	800ns	6-54Mbps	—
802.11b	2.4GHz	20MHz	800ns	1-1 IMbps	—
802.11g	2.4GHz	20MHz	800ns	1-54Mbps	—
802.11n	2.4GHz	20MHz	800ns	6.5-65Mbps	13-130Mbps
802.11n	5GHz	20MHz	800ns	6.5-65Mbps	13-130Mbps
802.11n	5GHz	40MHz	800ns	13.5-135Mbps	27-270Mbps
802.11n	2.4GHz, 5GHz	20MHz	400ns	7.2-72.2Mbps	14.4-l44Mbps
802.11n	2.4GHz, 5GHz	40MHz	400ns	15-150Mbps	30-300Mbps

Nên biết rằng 300Mbps không phải là đích cuối. Theo Liên minh Wi-Fi, tốc độ dữ liệu 600Mbps là có khả năng nếu bốn dòng 40MHz được dùng với sự thiết lập GI 400ns.

Như bạn thấy trong bảng 1, tốc độ đánh giá trên 130Mbps yêu cầu thiết bị điều hợp, router không dây Draft 2 802.11n dùng tính năng tùy chọn. Nếu router và thiết bị điều hợp chỉ hỗ trợ tốc độ 802.11 n tiêu chuẩn, ưu thế về tốc độ của 802.11n vượt 802.11 g hạ xuống chỉ còn khoáng 2.4 lần nhanh hơn. Tuy nhiên, bất kể là thiết bị 802.11n có hỗ trợ các tính năng tùy chọn hay không, phạm vi mong đợi là khoảng gấp đôi tiêu chuẩn 802.11 cũ, nhờ sự hỗ trợ của công nghệ MI MO 802.11n.

Liên minh Wi-Fi bắt đầu chứng nhận các sản phẩm hỗ trợ 802.11n trong thể Draft 2 hay mới hơn vào tháng 6 năm 2007. Như các chứng nhận Wi-Fi trước kia, chứng nhận Wi-Fi.

802.11n yêu cầu phần cứng của các nhà sản xuất khác nhau tương hợp tốt với nhau. Phần cứng 802.11n sử dụng các chip từ các nhà sản xuất Atheros, Broadcom, Cisco, Intel. Marvell và Ralink. Tiêu chuẩn 802.11n cuối cùng được công bố vào tháng 10 năm 2009, sản phẩm 802.1 In Draft 2 hay mới hơn được xem như phù hợp với tiêu chuẩn 802.11n. Trong một số trường hợp, các nâng cấp trình điều khiển hay phần cơ sở có thề cần thiết để đảm bảo phù hợp hoàn toàn.