Ra đời năm 1997, Wi-Fi đã ảnh hưởng đến cuộc sống con người nhiều hơn bất kỳ người nổi tiếng Gen Z nào khác. Sự tăng trưởng và trưởng thành ổn định của nó đã dần dần giải phóng khả năng kết nối mạng khỏi chế độ cáp và đầu nối cổ xưa đến mức việc truy cập Internet băng thông rộng không dây—điều không thể tưởng tượng được trong thời kỳ quay số—thường được coi là đương nhiên.
Tôi đủ lớn để nhớ cú nhấp chuột thỏa mãn mà phích cắm RJ45 biểu thị sự kết nối thành công với đa vũ trụ trực tuyến đang mở rộng nhanh chóng. Ngày nay, tôi ít có nhu cầu về RJ45 và những thanh thiếu niên đam mê công nghệ mà tôi quen có thể không biết đến sự tồn tại của chúng.
Trong những năm 60 và 70, AT&T đã phát triển hệ thống đầu nối dạng mô-đun để thay thế các đầu nối điện thoại cồng kềnh. Các hệ thống này sau đó được mở rộng để bao gồm RJ45 cho mạng máy tính
Sở thích sử dụng Wi-Fi của người dân nói chung không có gì đáng ngạc nhiên; Cáp Ethernet có vẻ gần như man rợ so với sự tiện lợi phi thường của mạng không dây. Nhưng với tư cách là một kỹ sư chỉ quan tâm đến hiệu suất liên kết dữ liệu, tôi vẫn thấy Wi-Fi kém hơn kết nối có dây. Liệu 802.11be có mang Wi-Fi lên một bước—hoặc thậm chí có thể là một bước nhảy vọt—tiến gần hơn đến việc thay thế hoàn toàn Ethernet không?
Giới thiệu ngắn gọn về các tiêu chuẩn Wi-Fi: Wi-Fi 6 và Wi-Fi 7
Wi-Fi 6 là tên công khai của IEEE 802.11ax. Được phê duyệt hoàn toàn vào đầu năm 2021 và được hưởng lợi từ hơn 802.11 năm cải tiến tích lũy trong giao thức 6, Wi-Fi XNUMX là một tiêu chuẩn đáng gờm và dường như không phải là ứng cử viên để thay thế nhanh chóng.
Một bài đăng trên blog của Qualcomm tóm tắt Wi-Fi 6 là “tập hợp các tính năng và giao thức nhằm mục đích truyền càng nhiều dữ liệu càng tốt đến nhiều thiết bị nhất có thể cùng một lúc”. Wi-Fi 6 đã giới thiệu nhiều khả năng nâng cao khác nhau giúp cải thiện hiệu quả và tăng thông lượng, bao gồm ghép kênh miền tần số, MIMO nhiều người dùng đường lên và phân mảnh động các gói dữ liệu.
Wi-Fi 6 kết hợp công nghệ OFDMA (đa truy cập phân chia tần số trực giao), giúp tăng hiệu suất quang phổ trong môi trường nhiều người dùng
Vậy thì tại sao nhóm làm việc 802.11 lại đang trên đường phát triển một tiêu chuẩn mới? Tại sao chúng ta lại thấy tin tức về bản demo Wi-Fi 7 đầu tiên? Mặc dù có tập hợp các công nghệ vô tuyến tiên tiến, ít nhất trong một số quý, Wi-Fi 6 được cho là kém hiệu quả ở hai khía cạnh quan trọng: tốc độ dữ liệu và độ trễ.
Bằng cách cải thiện tốc độ dữ liệu và hiệu suất độ trễ của Wi-Fi 6, các kiến trúc sư của Wi-Fi 7 hy vọng mang lại trải nghiệm người dùng nhanh, mượt mà, đáng tin cậy mà vẫn dễ dàng đạt được hơn với cáp Ethernet.
Tốc độ dữ liệu so với độ trễ liên quan đến giao thức Wi-Fi
Wi-Fi 6 hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu đạt tới 10 Gbps. Liệu điều này có “đủ tốt” theo nghĩa tuyệt đối hay không là một câu hỏi mang tính chủ quan cao. Tuy nhiên, ở một khía cạnh tương đối, tốc độ dữ liệu của Wi-Fi 6 kém hơn một cách khách quan: Wi-Fi 5 đạt tốc độ dữ liệu tăng 6% so với phiên bản tiền nhiệm, trong khi Wi-Fi 5 tăng tốc độ dữ liệu ít hơn XNUMX%. so với Wi-Fi XNUMX.
Tốc độ dữ liệu luồng lý thuyết chắc chắn không phải là một phương tiện toàn diện để định lượng “tốc độ” của kết nối mạng, nhưng nó đủ quan trọng để thu hút sự chú ý chặt chẽ của những người chịu trách nhiệm về thành công thương mại đang diễn ra của Wi-Fi.
So sánh ba thế hệ giao thức mạng Wi-Fi trước đây
Độ trễ như một khái niệm chung đề cập đến độ trễ giữa đầu vào và phản hồi.
Trong bối cảnh kết nối mạng, độ trễ quá mức có thể làm giảm trải nghiệm người dùng ngang bằng (hoặc thậm chí nhiều hơn) tốc độ dữ liệu bị giới hạn—việc truyền tốc độ bit cực nhanh không giúp ích gì nhiều cho bạn nếu bạn phải đợi năm giây trước một trang web bắt đầu tải. Độ trễ đặc biệt quan trọng đối với các ứng dụng thời gian thực như hội nghị truyền hình, thực tế ảo, chơi game và điều khiển thiết bị từ xa. Người dùng chỉ có đủ kiên nhẫn đối với những video rối mắt, trò chơi giật lag và giao diện máy chậm chạp.
Tốc độ dữ liệu và độ trễ của Wi-Fi 7
Báo cáo cấp phép dự án cho IEEE 802.11be bao gồm cả tốc độ dữ liệu tăng lên và độ trễ giảm xuống như những mục tiêu rõ ràng. Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn về hai con đường nâng cấp này.
Tốc độ dữ liệu và điều chế biên độ cầu phương
Các kiến trúc sư của Wi-Fi 7 muốn thấy thông lượng tối đa ít nhất là 30 Gbps. Chúng tôi không biết những tính năng và kỹ thuật nào sẽ được tích hợp vào tiêu chuẩn 802.11be đã hoàn thiện, nhưng một số ứng cử viên hứa hẹn nhất để tăng tốc độ dữ liệu là độ rộng kênh 320 MHz, hoạt động đa liên kết và điều chế 4096-QAM.
Với quyền truy cập vào tài nguyên phổ bổ sung từ băng tần 6 GHz, Wi-Fi có thể tăng độ rộng kênh tối đa lên 320 MHz một cách khả thi. Độ rộng kênh 320 MHz tăng băng thông tối đa và tốc độ dữ liệu cao nhất theo lý thuyết lên gấp hai lần so với Wi-Fi 6.
Trong hoạt động đa liên kết, nhiều trạm khách với các liên kết riêng của chúng hoạt động chung như “các thiết bị đa liên kết” có một giao diện với lớp điều khiển liên kết logic của mạng. Wi-Fi 7 sẽ có quyền truy cập vào ba băng tần (2.4 GHz, 5 GHz và 6 GHz); thiết bị đa liên kết Wi-Fi 7 có thể gửi và nhận dữ liệu đồng thời ở nhiều băng tần. Hoạt động đa liên kết có tiềm năng tăng thông lượng lớn nhưng nó kéo theo một số thách thức triển khai đáng kể.
Trong hoạt động đa liên kết, một thiết bị đa liên kết có một địa chỉ MAC mặc dù nó bao gồm nhiều hơn một STA (viết tắt của trạm, nghĩa là thiết bị liên lạc như máy tính xách tay hoặc điện thoại thông minh)
QAM là viết tắt của điều chế biên độ cầu phương. Đây là sơ đồ điều chế I/Q trong đó sự kết hợp cụ thể giữa pha và biên độ tương ứng với các chuỗi nhị phân khác nhau. Về mặt lý thuyết, chúng ta có thể tăng số lượng bit được truyền trên mỗi ký hiệu bằng cách tăng số điểm pha/biên độ trong “chòm sao” của hệ thống (xem sơ đồ bên dưới).
Đây là sơ đồ chòm sao cho 16-QAM. Mỗi vòng tròn trên mặt phẳng phức biểu thị sự kết hợp pha/biên độ tương ứng với một số nhị phân được xác định trước
Wi-Fi 6 sử dụng 1024-QAM, hỗ trợ 10 bit cho mỗi ký hiệu (vì 2^10 = 1024). Với điều chế 4096-QAM, một hệ thống có thể truyền 12 bit trên mỗi ký hiệu—nếu nó có thể đạt được đủ SNR ở máy thu để cho phép giải điều chế thành công.
Wi-Fi 7 Tính năng độ trễ:
Lớp MAC và lớp PHY
Ngưỡng cho chức năng đáng tin cậy của các ứng dụng thời gian thực là độ trễ trong trường hợp xấu nhất là 5–10 ms; độ trễ thấp tới 1 ms có lợi trong một số trường hợp sử dụng. Đạt được độ trễ thấp như vậy trong môi trường Wi-Fi không phải là một nhiệm vụ dễ dàng.
Các tính năng hoạt động ở cả lớp MAC (kiểm soát truy cập trung bình) và lớp vật lý (PHY) sẽ giúp nâng hiệu suất độ trễ của Wi-Fi 7 xuống mức dưới 10 ms. Chúng bao gồm định dạng chùm tia phối hợp đa điểm truy cập, kết nối mạng nhạy cảm với thời gian và hoạt động đa liên kết.
Các tính năng chính của Wi-Fi 7
Nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng tính năng tổng hợp đa liên kết, được bao gồm trong tiêu đề chung về hoạt động đa liên kết, có thể là công cụ giúp Wi-Fi 7 đáp ứng các yêu cầu về độ trễ của các ứng dụng thời gian thực.
Tương lai của Wi-Fi 7?
Chúng ta vẫn chưa biết chính xác Wi-Fi 7 sẽ trông như thế nào nhưng chắc chắn nó sẽ bao gồm các công nghệ RF và kỹ thuật xử lý dữ liệu mới đầy ấn tượng. Liệu tất cả hoạt động R&D có đáng giá không? Wi-Fi 7 sẽ cách mạng hóa mạng không dây và vô hiệu hóa dứt điểm một số ưu điểm còn lại của cáp Ethernet? Hãy chia sẻ suy nghĩ của bạn trong phần bình luận bên dưới.
