Trong bài viết này mình sẽ tổng hợp các kiến thức cơ bản liên quan đến WLAN.
WLAN (Wireless Local Area Network) là mạng không dây cho phép hai hoặc nhiều thiết bị kết nối không dây để tạo thành một mạng cục bộ trên một quy mô hạn chế. WLAN dựa vào sóng radio tần số cao thay vì kết nối dây (LAN) và thường bao gồm một điểm truy cập Internet (Access Point - AP). WLAN cho phép cá nhân làm việc và di chuyển trong khu vực phủ sóng của mạng, như một trường học, trong nhà, khuôn viên trường học hoặc tòa nhà văn phòng. Wifi là một phần thuộc WLAN phổ biến nhất được sử dụng rộng rãi trong thời đại công nghệ số ngày nay sử dụng IEEE 802.11, giúp người dùng kết nối hệ thống mạng hay Internet một cách dễ dàng và thuận tiện.
Mạng WLAN đã phát triển đáng kể từ khi ra đời vào đầu những năm 70. Giáo sư Norman Abramson tại Đại học Hawaii được ghi nhận đã phát triển mạng truyền thông máy tính không dây đầu tiên trên thế giới được gọi là ALOHAnet. Giống như bất kỳ công nghệ nào khác, WLAN ban đầu rất đắt đỏ vì độ hiếm có và khó triển khai của nó. Theo thời gian và đến cuối những năm 90, các phiên bản khác nhau của IEEE 802.11 đã được ra đời và dần trở thành các tiêu chuẩn kỹ thuật mạng không dây cho đến nay.
Các nỗ lực trước đó để thương mại hóa WLAN như HiperLAN/1 và HiperLAN/2 không thành công về mặt kinh doanh. Nhưng đến năm 2009, 802.11n đã được thêm vào 802.11. Với tốc độ truyền dữ liệu cao và đáng tin cậy, kèm theo các thiết bị thông minh thực sự đã làm cho công nghệ WLAN trở thành một trong những thành công trong việc phát triển thời đại công nghệ số.
Tiêu chuẩn 802.11 được định nghĩa bởi IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) và bao gồm nhiều phiên bản khác nhau, mỗi phiên bản cải tiến và bổ sung các tính năng mới:
Để nói thêm ở đây, các định nghĩa về 2.4 GHz hay 5 GHz là đang muốn chỉ về các thông số của băng tần vô tuyến (Radio Frequency - RF Band). RF Band là tập hợp của các tần số bức xạ điện từ trường trong dãy phổ quang, là hoạt động do các sóng điện cực gây ra, có thể thấy nó phổ biển và xuất hiện ở bất cứ đâu trong cuộc sống như truyền hình, phát thanh, bộ đàm hay công nghệ WLAN. Trong công nghệ WLAN người ta sử dụng 2 băng tần chính:
Một số định nghĩa sau đây sẽ giúp chúng ta có cái nhìn tổng thể trong quá trình triển khai một hệ thống WLAN hiệu quả:
1. Regulatory Domains (Miền điều tiết): liên quan đến các quy định và luật pháp của từng quốc gia hoặc khu vực về việc sử dụng tần số vô tuyến (RF) và các thiết bị truyền tải không dây. Các quy định này xác định các kênh tần số được phép sử dụng, công suất phát tối đa, và các yêu cầu kỹ thuật khác để đảm bảo rằng các thiết bị không gây nhiễu và hoạt động an toàn.
3. Wireless QoS (Chất lượng dịch vụ không dây):là tập hợp các công nghệ và kỹ thuật nhằm ưu tiên và quản lý lưu lượng mạng để đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các ứng dụng quan trọng như VoIP, video streaming, và các ứng dụng thời gian thực khác. Các cơ chế QoS phổ biến trong WLAN bao gồm:
Ngoài ra còn rất nhiều định nghĩa và công nghệ được sử dụng trong quá trình triển khai một hệ thống WLAN, trong cái phần triển khai mình sẽ đề cập cụ thể hơn. Chúc các bạn thành công :">
1. Định nghĩa
WLAN (Wireless Local Area Network) là mạng không dây cho phép hai hoặc nhiều thiết bị kết nối không dây để tạo thành một mạng cục bộ trên một quy mô hạn chế. WLAN dựa vào sóng radio tần số cao thay vì kết nối dây (LAN) và thường bao gồm một điểm truy cập Internet (Access Point - AP). WLAN cho phép cá nhân làm việc và di chuyển trong khu vực phủ sóng của mạng, như một trường học, trong nhà, khuôn viên trường học hoặc tòa nhà văn phòng. Wifi là một phần thuộc WLAN phổ biến nhất được sử dụng rộng rãi trong thời đại công nghệ số ngày nay sử dụng IEEE 802.11, giúp người dùng kết nối hệ thống mạng hay Internet một cách dễ dàng và thuận tiện.
Mạng WLAN đã phát triển đáng kể từ khi ra đời vào đầu những năm 70. Giáo sư Norman Abramson tại Đại học Hawaii được ghi nhận đã phát triển mạng truyền thông máy tính không dây đầu tiên trên thế giới được gọi là ALOHAnet. Giống như bất kỳ công nghệ nào khác, WLAN ban đầu rất đắt đỏ vì độ hiếm có và khó triển khai của nó. Theo thời gian và đến cuối những năm 90, các phiên bản khác nhau của IEEE 802.11 đã được ra đời và dần trở thành các tiêu chuẩn kỹ thuật mạng không dây cho đến nay.
Các nỗ lực trước đó để thương mại hóa WLAN như HiperLAN/1 và HiperLAN/2 không thành công về mặt kinh doanh. Nhưng đến năm 2009, 802.11n đã được thêm vào 802.11. Với tốc độ truyền dữ liệu cao và đáng tin cậy, kèm theo các thiết bị thông minh thực sự đã làm cho công nghệ WLAN trở thành một trong những thành công trong việc phát triển thời đại công nghệ số.
2. Tiêu chuẩn 802.11
Tiêu chuẩn 802.11 được định nghĩa bởi IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) và bao gồm nhiều phiên bản khác nhau, mỗi phiên bản cải tiến và bổ sung các tính năng mới:
- 802.11: Sử dụng băng tần 2.4 GHz, tốc độ truyền tải tối đâ 2Mbps.
- 802.11a: Sử dụng băng tần 5 GHz, tốc độ truyền tải tối đa 54 Mbps.
- 802.11b: Sử dụng băng tần 2.4 GHz, tốc độ truyền tải tối đa 11 Mbps.
- 802.11g: Sử dụng băng tần 2.4 GHz, tốc độ truyền tải tối đa 54 Mbps.
- 802.11n: Sử dụng cả băng tần 2.4 GHz và 5 GHz, tốc độ truyền tải tối đa lên đến 600 Mbps với công nghệ MIMO (Multiple Input Multiple Output).
- 802.11ac: Sử dụng băng tần 5 GHz, tốc độ truyền tải tối đa lên đến 1.3 Gbps và hỗ trợ MU-MIMO (Multi-User MIMO).
- 802.11ax (Wi-Fi 6): Sử dụng cả băng tần 2.4 GHz và 5 GHz, tốc độ truyền tải tối đa lên đến 9.6 Gbps, cải thiện hiệu suất trong môi trường đông đúc.
| Chuẩn IEEE | Chuẩn 802.11 | Chuẩn 802.11b | Chuẩn 802.11a | Chuẩn 802.11g | Chuẩn 802.11n | Chuẩn 802.11ac | Chuẩn 802.11ax |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Năm phát hành | 1997 | 1999 | 1999 | 2003 | 2009 | 2013 | 2019 |
| Tần số | 2.4 GHz | 2.4 GHz | 5 GHz | 2.4 GHz | 2.4/5 GHz | 5 GHz | 2.4/5 GHz |
| Tốc độ tối đa | 2 Mbps | 11 Mbps | 54Mpbs | 54 Mpbs | 600Mbps (với MIMO) | 3.5 Gbps (với MU-MIMO) | 9.6 Gbps |
| Phạm vi kết nối | ~20-100m | ~30-150m | ~40-100m | ~80-200m | ~70-250m | ~30-300m | ~35-300m |
Để nói thêm ở đây, các định nghĩa về 2.4 GHz hay 5 GHz là đang muốn chỉ về các thông số của băng tần vô tuyến (Radio Frequency - RF Band). RF Band là tập hợp của các tần số bức xạ điện từ trường trong dãy phổ quang, là hoạt động do các sóng điện cực gây ra, có thể thấy nó phổ biển và xuất hiện ở bất cứ đâu trong cuộc sống như truyền hình, phát thanh, bộ đàm hay công nghệ WLAN. Trong công nghệ WLAN người ta sử dụng 2 băng tần chính:
| Băng tần | Đặc điểm chính | Lợi ích | Hạn chế |
|---|---|---|---|
| 2.4 GHz | Sử dụng phổ biến từ lâu Ít kênh không chồng lấn | Phạm vi phủ sóng rộng hơn. Xuyên tường tốt hơn. | Dễ bị nhiễu từ các thiết bị khác. Tốc độ thấp hơn. |
| 5 GHz | Nhiều kênh không chồng lấn. Ít nhiễu hơn. | Tốc độ truyền tải cao hơn. Ít bị nhiễu hơn từ các thiết bị khác. | Phạm vi phủ sóng ngắn hơn. Khó xuyên tường. |
| 6 GHz (Wifi 6E) | Bổ sung nhiều kênh không chồng lấn. Độ trễ thấp. | Tốc độ rất cao. Ít nhiễu hơn và tăng băng thông tổng thể. | Phạm vi phủ sóng ngắn nhất. Cần nhiều điểm truy cập hơn để phủ sóng. |
3. Các khái niệm khác
Một số định nghĩa sau đây sẽ giúp chúng ta có cái nhìn tổng thể trong quá trình triển khai một hệ thống WLAN hiệu quả:
1. Regulatory Domains (Miền điều tiết): liên quan đến các quy định và luật pháp của từng quốc gia hoặc khu vực về việc sử dụng tần số vô tuyến (RF) và các thiết bị truyền tải không dây. Các quy định này xác định các kênh tần số được phép sử dụng, công suất phát tối đa, và các yêu cầu kỹ thuật khác để đảm bảo rằng các thiết bị không gây nhiễu và hoạt động an toàn.
- Băng tần khả dụng: Mỗi quốc gia hoặc khu vực có thể quy định các băng tần khác nhau cho phép sử dụng trong mạng Wi-Fi. Ví dụ, băng tần 2.4 GHz thường được sử dụng trên toàn cầu, nhưng băng tần 5 GHz và 6 GHz có thể khác nhau về kênh khả dụng tùy thuộc vào quy định của từng quốc gia.
- Công suất phát tối đa: Các quy định về công suất phát tối đa nhằm hạn chế mức độ phát sóng của các thiết bị Wi-Fi để tránh gây nhiễu cho các thiết bị khác và đảm bảo an toàn. Công suất phát tối đa có thể khác nhau giữa các quốc gia và giữa các băng tần.
- Kênh không chồng lấn: Các quy định về kênh không chồng lấn nhằm giảm thiểu nhiễu sóng giữa các mạng Wi-Fi và các thiết bị khác. Số lượng kênh không chồng lấn có thể khác nhau tùy thuộc vào băng tần và quy định của từng quốc gia.
- Yêu cầu về DFS (Dynamic Frequency Selection): DFS là một yêu cầu đối với một số băng tần 5 GHz để tránh nhiễu với các hệ thống radar và các ứng dụng khác. Thiết bị Wi-Fi phải có khả năng phát hiện và tránh các kênh được sử dụng bởi radar.
- Quy định về TPC (Transmit Power Control): TPC yêu cầu thiết bị Wi-Fi điều chỉnh công suất phát của mình để giảm thiểu nhiễu và tối ưu hóa hiệu suất mạng.
- Băng tần sử dụng:
- 2.4 GHz: Được sử dụng rộng rãi, bao gồm các kênh từ 1 đến 13.
- 5 GHz: Các kênh không chồng lấn được sử dụng trong dải 5150-5350 MHz và 5470-5725 MHz.
- Công suất phát tối đa:
- Đối với băng tần 2.4 GHz, công suất phát tối đa cho các thiết bị Wi-Fi không được vượt quá 100 mW (20 dBm).
- Đối với băng tần 5 GHz, công suất phát tối đa được quy định dựa trên từng kênh cụ thể, và phải tuân thủ các yêu cầu DFS (Dynamic Frequency Selection) và TPC (Transmit Power Control).
- Yêu cầu về DFS và TPC:
- DFS yêu cầu các thiết bị Wi-Fi phát hiện và tránh các kênh sử dụng bởi hệ thống radar để giảm thiểu nhiễu.
- TPC yêu cầu các thiết bị Wi-Fi điều chỉnh công suất phát để giảm thiểu nhiễu và đảm bảo tuân thủ quy định về công suất phát tối đa.
- Quản lý băng tần 6 GHz (Wi-Fi 6E):
- Hiện tại, Việt Nam chưa có quy định cụ thể về việc sử dụng băng tần 6 GHz cho Wi-Fi 6E. Tuy nhiên, có thể dự kiến sẽ có các quy định mới về việc triển khai băng tần này trong tương lai.
- Quy định về bảo mật và an ninh:
- Các thiết bị Wi-Fi phải tuân thủ các tiêu chuẩn bảo mật như WPA2 hoặc WPA3 để bảo vệ dữ liệu truyền tải.
- Việt Nam cũng có các quy định về sử dụng mạng không dây trong các khu vực quân sự và những vùng cấm khác để đảm bảo an ninh quốc gia.
3. Wireless QoS (Chất lượng dịch vụ không dây):là tập hợp các công nghệ và kỹ thuật nhằm ưu tiên và quản lý lưu lượng mạng để đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các ứng dụng quan trọng như VoIP, video streaming, và các ứng dụng thời gian thực khác. Các cơ chế QoS phổ biến trong WLAN bao gồm:
- WMM (Wi-Fi Multimedia): Một phần của tiêu chuẩn 802.11e, cung cấp bốn hàng đợi ưu tiên (Voice, Video, Best Effort, Background) để quản lý lưu lượng
- 802.11e: Mở rộng tiêu chuẩn 802.11 để hỗ trợ QoS, cung cấp các cơ chế như Enhanced Distributed Channel Access (EDCA) và Hybrid Coordination Function (HCF).
Ngoài ra còn rất nhiều định nghĩa và công nghệ được sử dụng trong quá trình triển khai một hệ thống WLAN, trong cái phần triển khai mình sẽ đề cập cụ thể hơn. Chúc các bạn thành công :">
Last edited: