Thế giới công nghệ không dây

Công nghệ không dây có mặt ở khắp mọi nơi. Với bất cứ ứng dụng hay dịch vụ nào liên quan đến vận chuyển dữ liệu sẽ đều có một giải pháp không dây.

Những công nghệ mới chuẩn bị ra đời vốn được hy vọng là sẽ hứa hẹn một thế giới hoàn toàn không dây, do vậy cuối cùng mớ dây lằng nhằng ở phía sau chiếc máy tính của bạn và các hệ thống âm thanh nổi ở nhà có thể bị tống vào kho vì có lẽ bạn sẽ không bao giờ dùng đến chúng nữa.

Mạng WAN không dây

Bạn có nhớ thời điểm khi 3G ở đỉnh cao nhất của chu kỳ của nó? Đã có rất nhiều lời bàn luận về việc hội thảo bằng hình ảnh trên điện thoại di động, truy nhập Internet và đọc báo trên mạng trong khi đang đi trên tàu hoả vào buổi sáng và gửi các bức thư điện tử trong khi đang ngồi trên một bãi biển ở đâu đó. Việc ấy có kết quả như thế nào cho mọi người?

Nhưng các dịch vụ băng rộng không dây mới đang làm cho giấc mơ về Internet ở bất cứ đâu và ở khắp mọi nơi trở thành hiện thực. Ngày nay, bạn có thể đạt được tốc độ nhanh như ADSL khi truy nhập Internet ở nhà hoặc trên đường mà không cần phải có một đường dây đồng trục hoặc dây đồng. Với việc đưa vào sử dụng WiMax trong tương lai, người ta hy vọng rằng tốc độ truy nhập không dây có thể cạnh tranh được với ADSL.

Tương lai cho băng rộng không dây có thể tóm gọn trong một từ: WiMax, còn được biết đến với cái tên IEEE 802.16. Chúng ta vẫn đang ở trong giai đoạn quảng cáo cho WiMax và các kết quả từ các cuộc thử nghiệm trong thế giới thực là không nhiều nhưng các tính năng kỹ thuật lõi cho giao thức này là rất ấn tượng.

Thuật ngữ WiMax có thể được hiểu tương tự như Wi-Fi, mặc dù trong khi phạm vi của Wi-Fi được tính bằng mét thì phạm vi của WiMax được tính bằng ki lô mét. Với phạm vi rộng lớn của WiMax, các nhà cung cấp dịch vụ sẽ có thể phủ sóng toàn bộ các khu vực đô thị với chỉ một vài tháp. WiMax không phải là giải pháp duy nhất dành cho mạng băng rộng không dây - Hiperman của châu Âu (Mạng khu vực đô thị vô tuyến hiệu năng cao) đang được phát triển nhưng không được xem như một ứng viên nặng ký.

Mặc dù không xảy ra ở giai đoạn này nhưng việc WiMaxsẽ có các ứng dụng doanh nghiệp, thay thế Wi-Fi trong các doanh nghiệp là rất khả thi. Phạm vi tăng thêm của WiMax sẽ làm cho việc toàn bộ một toà nhà hay một khu trường có thể được phủ sóng bởi chỉ một điểm truy nhập đơn được quản lý trung tâm là hoàn toàn có thể.

Những người ủng hộ WiMax trước đây đã nói về những phạm vi lên tới 50 ki lô mét từ trạm gốc. Tuy nhiên, thực tế cho thấy những phạm vi này thu hẹp lại một chút. Những cuộc thử nghiệm thực tế trước đây đã cho thấy rằng bán kính từ 7 đến 15 ki lô mét là có thể đạt được từ những ăng ten được lắp đặt tốt và đây vẫn là một phạm vi rộng lớn đáng kể.

Tất nhiên, cái thu được lớn nhất đối với những người tiêu dùng là việc đưa vào sử dụng WiMax sẽ mang lại kết quả là thiết bị không còn là độc quyền và vì vậy sẽ rẻ hơn. Intel đã có kế hoạch để sản xuất các chipset tích hợp cả công nghệ WiMax và hầu hết các "ông lớn" khác trong ngành công nghiệp này đã bày tỏ sự ủng hộ của họ đối với WiMax.

Tốc độ của WiMax, cũng giống như tốc độ của các công nghệ độc quyền hiện nay, sẽ phụ thuộc rất nhiều vào độ lớn dải phổ mà các nhà cung cấp dịch vụ sẵn sàng mua và sử dụng và số lượng cell (ô) mà họ sẵn sàng mua. WiMax được thiết kế để hoạt động trên một dải phổ rộng lớn vì vậy về mặt lý thuyết ít nhất tốc độ dữ liệu tổng thể đến 70Mbit/s hoặc cao hơn là hoàn toàn có thể. Tuy nhiên, phổ vô tuyến là không rẻ chút nào và chúng ta hy vọng rằng các nhà cung cấp dịch vụ sẽ nỗ lực hết sức để theo kịp với ADSL chứ không phải chạy vượt xa nó.

Thực tế có một vài "hương vị" của WiMax. Trước hết, chuẩn 802.16 vốn quy định rằng WiMax hoạt động trong phạm vi từ 10 đến 66GHz. 802.16 được theo sau bởi 802.11a vốn mở rộng dải phổ tới phạm vi từ 2 tới 11GHz là dải mang tính thực tế hơn vì đây là phạm vi mà hầu hết các nhà cung cấp đã có phổ. Nó có thể hoạt động trong các dải chưa được cấp phép nhưng có thể gặp phải nhiễu nghiêm trọng trong những dải này.

Tuy nhiên, chuẩn thu hút sự chú ý nhiều nhất của các nhà cung cấp dịch vụ là chuẩn 802.16e vẫn chưa được thông qua (ít nhất là cho đến thời điểm này). Viện Kỹ sư điện và điện tử, với bước đi chậm chạp thường thấy của họ, cuối cùng có thể khẳng định chuẩn này vào cuối năm nay hoặc đầu năm sau. 802.16e tích hợp các tính năng di động, cung cấp các dịch vụ tương đương với các dịch vụ băng rộng di động như iBurst/IntelliCell và 3G.

Về lâu dài, thách thức chính đối với các mạng băng rộng không dây sẽ không phải là công nghệ phân phát mà là phương tiện để hỗ trợ những người muốn sử dụng nó. Băng rộng không dây, giống như các dạng khác của công nghệ không dây, hoạt động theo kiểu môi trường dùng chung. Là một người sử dụng, bạn đang cạnh tranh để giành không gian trên sóng không trung với những người khác cũng đang cố sử dụng nó. 70Mbit/s trên một cell với WiMax nghe có vẻ rất nhiều nhưng đó là 70Mbit/s dùng chung giữa mọi người sử dụng cell đó.

Giả sử hiện tại chúng ta có các dịch vụ ADSL cung cấp tốc độ 12Mbit/s. Tại tốc độ đó, chỉ có 6 người có thể đồng thời sử dụng một cell WiMax-không hẳn là một trường hợp tiết kiệm cho nhà cung cấp (tất nhiên, các nhà cung cấp có quá nhiều thuê bao sẽ giả định rằng không phải tất cả mọi người sẽ sử dụng dịch vụ cùng lúc). Mặc dù vậy, khi số lượng người thuê bao tăng lên, sẽ rất thú vị khi chứng kiến các nhà cung cấp băng rộng không dây xử lý các vấn đề của một hệ thống dùng chung tốt như thế nào.

Mạng LAN không dây

Bí mật nhỏ của các công nghệ LAN không dây hiện nay là chúng làm việc không giống so với được quảng cáo chút nào. Trên chiếc hộp sẽ ghi là 54 Mbit/s hay 108Mbit/s nhưng cùng lắm là bạn sẽ chỉ đạt được 10% của tốc độ đó. Nếu bạn ở trong một khu vực mật độ cao, bạn có thể nằm trong các mạng không dây đan xen, tất cả đều tranh đấu để giành được cùng một dải phổ vô tuyến mà bạn muốn sử dụng để truyền các tập tin hoặc tải hình ảnh video của bạn.

Ngày nay, chúng ta có 3 loại mạng LAN không dây chính: 802.11b, 802.11g và 802.11a. Hoạt động ở tốc độ 11Mbit/s, 802.11g là chuẩn mà chúng ta biết rõ nhất với cái tên Wi-Fi. 802.11g and 802.11a ra đời sau. 802.11g, sử dụng cùng một dải phổ như 802.11b và tương thích ngược với nó, đã trở thành công nghệ LAN không dây thông dụng nhất hiện nay. IEEE 802.11a, thường được xem là anh em họ "đuối" hơn của 802.11g, hoạt động hoàn toàn tương tự (kể cả việc có một chế độ "Turbo" 108 Mbit/s) nhưng sử dụng một dải phổ khác.

Sự kém hiệu quả một cách ghê gớm của 802.11a/b/g là kết quả của một loạt nhân tố: Sự chật chội nghiêm trọng và nhiễu trong dải 2,4GHz; sự xử lý kém cỏi của các tín hiệu trả về; các cơ chế tranh chấp tương tự Ethernet; nhu cầu mã hoá cao để đảm bảo an ninh. Tất cả những nhân tố này đã dẫn tới một dịch vụ vốn không giống như đã được quảng cáo.

Giải pháp cho vấn đề hiệu quả kém này là nhiệm vụ của 802.11n - một chuẩn hiện đang được tranh luận bởi các thành viên của IEEE. Chưa biết là khi nào thì một chuẩn phải ra đời (một thời điểm nào đó trong năm 2006 là thời hạn chính thức), nhưng một vài nhóm cạnh tranh phải thoả thuận với nhau trước khi vấn đề cuối cùng cũng được giải quyết.

Những gì mà mọi người đã thoả thuận được là việc sử dụng công nghệ ăng ten MIMO (multiple input, multiple output, tạm dịch: nhiều đầu vào, nhiều đầu ra) để phân phát thông lượng và hiệu suất phổ lớn hơn nhiều so với các công nghệ hiện có.

MIMO là một giải pháp kỹ thuật sử dụng nhiều ăng ten gửi và nhận, kết hợp với các kỹ thuật dồn kênh và điều chế tương tự như những kỹ thuật được sử dụng bởi các máy phát ti vi số. Bên cạnh một kỹ thuật được gọi là dồn kênh phân khoảng (SDM), vốn sử dụng sự phân cách vật lý của nhiều ăng ten để dồn kênh các tín hiệu, nó sử dụng các tín hiệu đa tuyến để tăng thông lượng hoặc giảm lỗi trong việc truyền không dây. MIMO có thể phân phát với tốc độ gấp 6 lần tốc độ của các thiết bị phát 802.11g và với phạm vi gấp 8 lần.

Tuy nhiên, đã có một xu hướng không thích hợp là kết hợp công nghệ MIMO và 820.11n thành một. Điều này làm cho nhiều khách hàng của công nghệ có tên gọi là "Pre-N" có thể gặp hoạ. Hãng Belkin (Mỹ) đã gặp phải vấn đề này vào cuối năm ngoái khi họ tung ra sản phẩm router Belkin Pre-N. Router này sử dụng các chip từ Airgo Networks và có 3 ăng ten.

Được dựa trên một bản phác thảo tính năng kỹ thuật của chuẩn 802.11n, theo kết quả của nhiều cuộc thử nghiệm thực tế, router Pre-N thực hiện được tới 40% năng lực so với chỉ tiêu kỹ thuật 108Mbit/s của nó. Con số này cũng tương đương với năng lực mà Fast Ethernet mang lại và chắc chắn là đủ để cung cấp tín hiệu hình ảnh liên tục (video streaming), thậm chí cả các luồng video băng thông cao.

Vấn đề với sản phẩm Belkin Pre-N và các router và điểm truy nhập không dây Pre-N khác, là nó chỉ làm việc với các card không dây độc quyền của bản thân hãng này. Chưa có một chuẩn chính thức nào, vì vậy Belkin chỉ "lấp vào khoảng trống" như trước. Khi chuẩn này được phê chuẩn, hoàn toàn có thể xảy ra khả năng là Belkin sẽ không liên thông với các thiết bị 802.11n.

Có hai nhóm chính đang tranh đấu cho việc triển khai 802.11n: nhóm WWiSE (WorldWide Spectrum Efficiency) và nhóm TGn Sync (Task Group N Synchronisation). Nhóm WwiSE muốn sử dụng dải ISM được sử dụng bởi 802.11b/g và làm cho nó tương thích ngược. Còn TGn Sync muốn sử dụng phổ 5GHz (được sử dụng bởi 802.11a) và thúc đẩy các mức băng thông cơ bản.

Cả hai nhóm đều có một mục tiêu tối thiểu là thông lượng duy trì liên tục 100Mbit/s với hiệu suất phổ cao. Các thành viên của nhóm TGn Sync Group tin tưởng rằng kế hoạch của họ có thể tăng lên tới 500Mbit/s bằng cách sử dụng 4 bộ phát, mặc dù tốc độ 250Mbit/s sử dụng 2 bộ phát là xem là một mục tiêu hiện thực hơn.

Nhóm WWiSE muốn sử dụng ít phổ hơn (các dải 20MHz - là dải mà 802.11g hoạt động- đối chọi với các dải 40MHz của TGnSync) và việc này sẽ bảo tồn được phổ vô tuyến quý giá ngày càng tăng. Kết quả sẽ là các tốc độ khoảng 135Mbit/s vào thời gian đầu, với một mục tiêu dài hạn là 540Mbit/s.

Mạng PAN không dây

Kể từ khi Bluetooth được triển khai, đã có rất nhiều lời bàn luận về các mạng vùng cá nhân không dây, nhưng không có nhiều hành động được thực hiện. Hầu hết các mối quan tâm đối với mạng PAN đều liên quan đến việc sử dụng nó trong các điện thoại di động thông minh, chẳng hạn như để đồng bộ hoá với phần mềm máy tính hoặc để sử dụng các tai nghe không dây. Nó cũng bắt đầu được sử dụng cho các thiết bị như các tai nghe có gắn micro không dây, với việc truyền âm thanh số cung cấp âm thanh rõ nét.

Việc triển khai công nghệ Bluetooth hiện nay có xu hướng sử dụng nó như một sự thay thế cáp ngoại vi cho một số lượng hạn chế các thiết bị, hơn là một công cụ nhằm cho phép một số lượng lớn các thiết bị trong nhà hoặc văn phòng có thể giao tiếp trực tiếp.

Nhưng viễn cảnh dài hạn thì lớn hơn nhiều. Nhiều thiết bị gia đình có thể hưởng lợi từ kết nối không dây thậm chí vẫn chưa được xem xét. Chúng ta nói đến các bàn điều khiển trò chơi vốn có thể trò chuyện vô tuyến với các router, các hộp truyền tín hiệu số vốn có thể truyền tín hiệu TV số tới máy tính của bạnhoặc tới nhiều màn hình trong nhà, các máy chủ đường truyền vốn có thể phát quảng bá vô tuyến âm nhạc tới các bộ tai nghe tuỳ ý nằm trong phạm vi truyền, các máy ảnh vốn có thể giao tiếp trực tiếp với các máy in và các đầu chơi MP3 cầm tay vốn có thể gửi tệp âm nhạc tới hệ thống âm thanh tại nhà của bạn. Đây là các loại ứng dụng liên thông mà những người tiêu dùng hàng điện tử đang mơ tới nhưng vẫn chưa có cơ hội được sử dụng.

Một phần đó là bởi vì Bluetooth vẫn chưa thực hiện đúng nhiệm vụ của mình. Bluetooth đã có một số tiến bộ, đặc biệt là trong lĩnh vực truyền âm thanh không dây. Chẳng hạn, chuẩn Bluetooth A2DP (Advanced Audio Distribution Profile) cho phép một PDA hỗ trợ chuẩn này giao tiếp trực tiếp với các tai nghe gắn kèm micro không dây mà không cần trạm gốc trung gian.

Nhưng Bluetooth không đủ nhanh cho các ứng dụng video, và chắc chắn là không bao giờ. Bluetooth hiện nay chỉ có khả năng truyền với tốc độ 1 đến 2 Mbit/s trong một phạm vi khoảng 100 mét với một công suất ở đầu ra khoảng 100mW. Như vậy là quá tốt cho âm thanh và cho máy in và các thiết bị nhập nhưng TV số đòi hỏi một tốc độ tối thiểu 7Mbit/s. Nếu bạn đang muốn truyền tín hiệu TV độ phân giải cao, bạn cần một hệ thống có khả năng xử lý 20-24Mbit/s.

Công nghệ xuất sắc hiện nay cho các mạng vùng cá nhân là UWB, còn được biết đến với cái tên 802.15.3a (một chuẩn IEEE khác). Đáng tiếc là, UWB mới đây đã bị thay đổi từ một công nghệ đầy hứa hẹn thành một câu chuyện được cảnh báo trước về các quá trình không thành công của các chuẩn, Ultra Wideband đã bị đẩy vòng quanh ở IEEE trong hơn một năm nay, không có nhiều tiến triển. Đây được coi là công nghệ PAN mà tất cả các công nghệ PAN khác phải chịu khuất phục, nhưng chúng ta vẫn chưa được chứng kiến nó xuất hiện trong thế giới thực. Một tin tốt lành là trong tháng 6, một nhóm có tên gọi MultiBand OFDM Alliance đã gia nhập nhóm làm việc siêu băng rộng IEEE và bắt đầu thúc đẩy chuẩn này.

Lý do chúng được quan tâm đến vậy là vì UWB có rất nhiều tiềm năng. UWB truyền những đoạn dữ liệu cực ngắn-ít hơn một nanô giây-qua một dải phổ rộng. ở Mỹ, dải phổ đã được phê chuẩn để sử dụng bởi công nghệ này.

Trong những khoảng cách rất ngắn, công nghệ UWB có khả năng truyền dữ liệu với tốc độ lên tới 1Gbit/s với một nguồn công suất thấp (khoảng 1mW). Với dải phổ rộng của nó, UWB ít có khả năng bị ảnh hưởng bởi suy luận méo hơn các công nghệ không dây, và bởi vì công suất truyền thấp như vậy, nó gây ra rất ít nhiễu trong các thiết bị khác.

Phạm vi dự tính của nó chỉ khoảng 10 mét và vì các vấn đề về chuẩn của nó, người ta dự tính rằng công nghệ UWB sẽ có một vị trí trong cả phiên bản không dây của USB và trong sự lặp lại tiếp theo của công nghệ không dây.

Mặc dù rất nhiều đề xuất đã được giải quyết, USB được trông đợi là sẽ tận dụng được rất nhiều từ công việc này trong việc xác thực vốn tích hợp vào trong các chuẩn 802.11. Chẳng hạn, sẽ là rất quan trọng nếu máy chủ đường truyền UWB của bạn không thể bị xâm nhập bởi một người nào đó đi ngang qua.

Dự báo của Intel và những người ủng hộ UWB khác là UWB sẽ hoạt động như một loại lớp vận chuyển đa năng cho các ứng dụng không dây phạm vi ngắn. Trong dự báo này, một phiên bản tương lai của Bluetooth sử dụng UWB như lớp kiểm soát truy nhập đường truyền và vận chuyển của nó, cũng giống như sử dụng USB không dây. Các giao thức cấp cao hơn đảm trách việc triển khai cụ thể ứng dụng. UWB được xem là một thành phần cốt lõi của thế giới được kết nối không dây, được điều khiển bởi các chuẩn mở vốn cho phép tất cả các thiết bị giao tiếp với nhau. ở phạm vi ngắn, chúng ta có UWB; ở phạm vi trung bình 802.11n; và ở phạm vi dài WiMax sẽ mang truy nhập Internet tốc độ cao tới nhà của chúng ta hoặc tới bất cứ nơi nào chúng ta có mặt.

Minh Chung - (Tạp chí BCVT & CNTT)