Hành trình mạng không dây: Từ Wi-Fi đến WiMax

Mạng không dây là một trong những bước tiến lớn nhất của ngành máy tính. Năm ngoái, hàng chục triệu thiết bị Wi-Fi đã được tiêu thụ và dự báo năm nay sẽ có khoảng 100 triệu người sử dụng. Con đường phát triển của công nghệ này từ quy mô hẹp ra phạm vi lớn thực ra mới chỉ bắt đầu cách đây 5 năm.

Sự khởi đầu

Năm 1985, Ủy ban liên lạc liên bang Mỹ FCC (cơ quan quản lý viễn thông của nước này), quyết định “mở cửa” một số băng tần của giải sóng không dây, cho phép sử dụng chúng mà không cần giấy phép của chính phủ. Đây là một điều khá bất thường vào thời điểm đó. Song, trước sự thuyết phục của các chuyên viên kỹ thuật, FCC đã đồng ý “thả” 3 giải sóng công nghiệp, khoa học và y tế cho giới kinh doanh viễn thông.

Ba giải sóng này, gọi là các “băng tần rác” (900 MHz, 2,4 GHz, 5,8 GHz), được phân bổ cho các thiết bị sử dụng vào các mục đích ngoài liên lạc, chẳng hạn như lò nướng vi sóng sử dụng các sóng vô tuyến radio để đun nóng thức ăn. FCC đã đưa các băng tần này vào phục vụ mục đích liên lạc dựa trên cơ sở: bất cứ thiết bị nào sử dụng những dải sóng đó đều phải đi vòng để tránh ảnh hưởng của việc truy cập từ các thiết bị khác. Điều này được thực hiện bằng công nghệ gọi là phổ rộng (vốn được phát triển cho quân đội Mỹ sử dụng), có khả năng phát tín hiệu radio qua một vùng nhiều tần số, khác với phương pháp truyền thống là truyền trên một tần số đơn lẻ được xác định rõ.

Hợp nhất tiêu chí

Dấu mốc quan trọng cho Wi-Fi diễn ra vào năm 1985 khi tiến trình đi đến một chuẩn chung được khởi động. Trước đó, các nhà cung cấp thiết bị không dây dùng cho mạng LAN như Proxim và Symbol ở Mỹ đều phát triển những thiết sản phẩm độc quyền, tức là thiết bị của hãng này không thể liên lạc được với của hãng khác. Nhờ sự thành công của mạng hữu tuyến Ethernet, một số công ty bắt đầu nhận ra rằng việc xác lập một chuẩn không dây chung là rất quan trọng. Vì người tiêu dùng khi đó sẽ dễ dàng chấp nhận công nghệ mới nếu họ không còn bị bó hẹp trong sản phẩm và dịch vụ của một hãng cụ thể.

Năm 1988, công ty NCR, vì muốn sử dụng dải tần “rác” để liên thông các máy rút tiền qua kết nối không dây, đã yêu cầu một kỹ sư của họ có tên Victor Hayes tìm hiểu việc thiết lập chuẩn chung. Ông này cùng với chuyên gia Bruce Tuch của Trung tâm nghiên cứu Bell Labs đã tiếp cận với Tổ chức kỹ sư điện và điện tử IEEE, nơi mà một tiểu ban có tên 802.3 đã xác lập ra chuẩn mạng cục bộ Ethernet phổ biến hiện nay. Một tiểu ban mới có tên 802.11 đã ra đời và quá trình thương lượng hợp nhất các chuẩn bắt đầu.

Thị trường phân tán ở thời điểm đó đồng nghĩa với việc phải mất khá nhiều thời gian để các nhà cung cấp sản phẩm khác nhau đồng ý với những định nghĩa chuẩn và đề ra một tiêu chí mới với sự chấp thuận của ít nhất 75% thành viên tiểu ban. Cuối cùng, năm 1997, tiểu ban này đã phê chuẩn một bộ tiêu chí cơ bản, cho phép mức truyền dữ liệu 2 Mb/giây, sử dụng một trong 2 công nghệ dải tần rộng là frequency hopping (tránh nhiễu bằng cách chuyển đổi liên tục giữa các tần số radio) hoặc direct-sequence transmission (phát tín hiệu trên một dài gồm nhiều tần số).

Chuẩn mới chính thức được ban hành năm 1997 và các kỹ sư ngay lập tức bắt đầu nghiên cứu một thiết bị mẫu tương thích với nó. Sau đó có 2 phiên bản chuẩn, 802.11b (hoạt động trên băng tần 2,4 GHz) và 802.11a (hoạt động trên băng tần 5,8 GHz), lần lượt được phê duyệt tháng 12 năm 1999 và tháng 1 năm 2000. Sau khi có chuẩn 802.11b, các công ty bắt đầu phát triển những thiết bị tương thích với nó. Tuy nhiên, bộ tiêu chí này quá dài và phức tạp với 400 trang tài liệu và vấn đề tương thích vẫn nổi cộm. Vì thế, vào tháng 8/1999, có 6 công ty bao gồm Intersil, 3Com, Nokia, Aironet (về sau được Cisco sáp nhập), Symbol và Lucent liên kết với nhau để tạo ra Liên minh tương thích Ethernet không dây WECA.

Tìm một tên gọi phù hợp

Mục tiêu hoạt động của tổ chức WECA là xác nhận sản phẩm của những nhà cung cấp phải tương thích thực sự với nhau. Tuy nhiên, các thuật ngữ như “tương thích WECA” hay “tuân thủ IEEE 802.11b” vẫn gây bối rối đối với cả cộng đồng. Công nghệ mới cần một cách gọi thuận tiện đối với người tiêu dùng. Các chuyên gia tư vấn đề xuất một số cái tên như “FlankSpeed” hay “DragonFly”. Nhưng cuối cùng được chấp nhận lại là cách gọi “Wi-Fi” vì nghe vừa có vẻ công nghệ chất lượng cao (hi-fi) và hơn nữa người tiêu dùng vốn quen với kiểu khái niệm như đầu đĩa CD của công ty nào thì cũng đều tương thích với bộ khuếch đại amplifier của hãng khác. Thế là cái tên Wi-Fi ra đời. Cách giải thích “Wi-Fi có nghĩa là wireless fidelity” về sau này người ta mới nghĩ ra. Gần đây, nhiều chuyên gia cũng đã viết bài khẳng định lại Wi-Fi thực ra chỉ là một cái tên đặt ra cho dễ gọi chứ chả có nghĩa gì ban đầu.

Đi vào cuộc sống

Như vậy là công nghệ kết nối cục bộ không dây đã được chuẩn hóa, có tên thống nhất và đã đến lúc cần một nhà vô địch để thúc đẩy nó trên thị trường. Wi-Fi đã tìm được Apple, nhà sản xuất máy tính nối tiếng với những phát minh cấp tiến. “Quả táo” tuyên bố nếu hãng Lucent có thể sản xuất một bộ điều hợp adapter với giá chưa đầy 100 USD thì họ có thể tích hợp một khe cắm Wi-Fi vào mọi chiếc máy tính xách tay. Lucent đáp ứng được điều này và vào tháng 7/1999, Apple công bố sự xuất hiện của Wi-Fi như một sự lựa chọn trên dòng máy iBook mới của họ, sử dụng thương hiệu AirPort. Điều này đã hoàn toàn làm thay đổi thị trường mạng không dây. Các nhà sản xuất máy tính khác lập tức ồ ạt làm theo. Wi-Fi nhanh chóng tiếp cận với người tiêu dùng gia đình trong bối cảnh chi tiêu cho công nghệ ở các doanh nghiệp đang bị hạn chế năm 2001.

Wi-Fi sau đó tiếp tục được thúc đẩy nhờ sự phổ biến mạnh mẽ của kết nối Internet băng rộng tốc độ cao trong các hộ gia đình và trở thành phương thức dễ nhất để cho phép nhiều máy tính chia sẻ một đường truy cập băng rộng. Khi công nghệ này phát triển rộng hơn, các điểm truy cập thu phí gọi là hotspot cũng bắt đầu xuất hiện ngày một nhiều ở nơi công cộng như cửa hàng, khách sạn, các quán café. Trong khi đó, Ủy ban liên lạc liên bang Mỹ FCC một lần nữa thay đổi các quy định của họ để cho phép một phiên bản mới của Wi-Fi có tên 802.11g ra đời, sử dụng kỹ thuật dải phổ rộng tiên tiến hơn gọi là truy cập đa phân tần trực giao OFDM (orthogonal frequency-division multiplexing) và có thể đạt tốc độ lên tới 54 Mb/giây ở băng tần 2,4 Ghz.

Con đường phía trước

Những người ưa thích Wi-Fi tin rằng công nghệ này sẽ gạt ra lề hết những kỹ thuật kết nối không dây khác. Ví dụ, họ cho rằng các điểm truy cập hotspot sẽ cạnh tranh với các mạng điện thoại di động 3G vốn hứa hẹn khả năng truyền phát dữ liệu tốc độ cao. Tuy nhiên những suy luận như trên đã bị thổi phồng. Wi-Fi chỉ là một công nghệ sóng ngắn và sẽ không bao giờ có thể cung cấp được khả năng bao trùm rộng như mạng di động, nhất là khi các mạng này đang ngày một phát triển mạnh hơn về quy mô nhờ những dịch vụ chuyển vùng (roaming) và các thỏa thuận tính cước liên quốc gia.

Tuy nhiên, chỉ trong một vài năm nữa, thế hệ mạng đầu tiên dựa trên công nghệ mới WiMax, hay gọi theo tên kỹ thuật là 802.16, sẽ ra đời và trở nên phổ dụng. Như chính cái tên của mạng này cho thấy, WiMax chính là phiên bản phủ sóng diện rộng của Wi-Fi với thông lượng tối đa có thể lên đến 70 Mb/giây và tầm xa lên tới 50 km, so với 50 m của Wi-Fi hiện nay. Ngoài ra, trong khi Wi-Fi chỉ cho phép truy cập ở những nơi cố định có thiết bị hotspot (giống như các hộp điện thoại công cộng) thì WiMax có thể bao trùm cả một thành phố hoặc nhiều tỉnh thành giống như mạng điện thoại di động.

Ở thời điểm này, Wi-Fi là công nghệ mạng thống lĩnh trong các gia đình ở những nước phát triển. TV, đầu đĩa, đầu ghi và nhiều thiết bị điện tử gia dụng có khả năng dùng Wi-Fi đang xuất hiện ngày một nhiều. Điều đó cho phép người sử dụng truyền nội dung khắp các thiết bị trong nhà mà không cần dây dẫn. Điện thoại không dây sử dụng mạng Wi-Fi cũng đã có mặt ở các văn phòng nhưng về lâu dài, công nghệ truy cập không dây này có vẻ khó là kẻ chiến thắng trong cuộc đua đường dài trên các thiết bị này. Hiện nay, Wi-Fi tiêu tốn khá nhiều năng lượng của các thiết bị cầm tay và thậm chí ,chuẩn 802.11g không thể hỗ trợ ổn định cho hơn một đường phát video. Và thế là một chuẩn mới, có tên 802.15.3 hay còn gọi là WiMedia, đã được xúc tiến để trở thành chuẩn tầm ngắn cho mạng gia đình tốc độ cao, chủ yếu phục vụ thiết bị giải trí.

Quá trình phát triển của công nghệ Wi-Fi cũng đã cho thấy việc thống nhất cho ra một chuẩn chung có thể tạo nên một thị trường mới. Điều này càng được khẳng định thông qua quyết tâm của các công ty đang xúc tiến chuẩn WiMax. Trước đây các công nghệ mạng không dây tầm xa đều do các công ty lớn thao túng với những chuẩn bản quyền riêng và không cái nào được chấp nhận rộng rãi. Chính nhờ sự thành công của Wi-Fi mà những “người khổng lồ” giờ đây đã hợp lực với nhau để phát triển WiMax, một chuẩn phổ thông dễ tiếp cận đối với người tiêu dùng mà các hãng phát triển hy vọng sẽ giúp mở rộng thị trường và tăng doanh thu. Khó dự báo tương lai của Wi-Fi nhưng chắc chắn nó đã tạo nên một hướng đi cho nhiều công nghệ khác.