Các giao thức wifi chính là gì? mọi thứ bạn cần biết

Nhân dịp này, chúng tôi giải thích chi tiết các giao thức Wifi chính là gì . Cho đến một vài năm trước, chỉ có thể kết nối các máy tính bằng dây cáp. Loại kết nối này khá phổ biến, nhưng nó có một số hạn chế, ví dụ: bạn chỉ có thể di chuyển thiết bị lên đến giới hạn tầm với của cáp; Môi trường thiết bị cao có thể yêu cầu thích ứng trong cấu trúc tòa nhà cho việc đi qua dây cáp; Trong một ngôi nhà, có thể cần phải khoan lỗ trên tường để dây cáp đến các phòng khác; Thao tác liên tục hoặc không chính xác có thể làm cho đầu nối cáp bị hỏng. May mắn thay, các mạng không dây Wi-Fi đã xuất hiện để loại bỏ những hạn chế này.

Chỉ số nội dung

Việc sử dụng loại mạng này ngày càng trở nên phổ biến, không chỉ ở các cơ sở trong nước và chuyên nghiệp, mà còn ở những nơi công cộng (quán bar, quán cà phê, trung tâm mua sắm, nhà sách, sân bay, v.v.) và trong các tổ chức học thuật.

Vì lý do này, chúng tôi sẽ xem xét các đặc điểm chính của công nghệ Wi-Fi và giải thích một chút về cách thức hoạt động của nó. Vì không thể dừng lại, bạn cũng sẽ biết sự khác biệt giữa các tiêu chuẩn Wi-Fi 802.11b, 802.11g, 802.11n và 802.11ac.

Các giao thức Wifi chính là gì? Wi-Fi là gì?

Wi-Fi là một bộ các thông số kỹ thuật cho các mạng cục bộ không dây (WLAN), dựa trên tiêu chuẩn IEEE 802.11. Cái tên "Wi-Fi" được viết tắt là cụm từ tiếng Anh "Wireless Fidelity", mặc dù Liên minh Wi-Fi, đơn vị chịu trách nhiệm chính trong việc cấp phép cho các sản phẩm dựa trên công nghệ, chưa bao giờ khẳng định kết luận như vậy. Người ta thường tìm thấy tên Wi-Fi được viết là "wi-fi", "Wi-fi" hoặc thậm chí là "wifi". Tất cả các tên này đề cập đến cùng một công nghệ.

Với công nghệ Wi-Fi, có thể triển khai các mạng kết nối máy tính và các thiết bị khác (điện thoại thông minh, máy tính bảng, máy chơi game video, máy in, v.v.) gần về mặt địa lý.

Các mạng này không yêu cầu sử dụng cáp, vì chúng thực hiện việc truyền dữ liệu bằng tần số vô tuyến. Sơ đồ này cung cấp một số lợi thế, trong số đó: cho phép người dùng sử dụng mạng tại bất kỳ điểm nào trong phạm vi truyền; cho phép chèn nhanh các máy tính và thiết bị khác trên mạng; ngăn các bức tường hoặc cấu trúc của tài sản bất động sản bằng nhựa hoặc thích ứng với việc đi qua dây cáp.

Tính linh hoạt của Wi-Fi lớn đến mức có thể triển khai các mạng sử dụng công nghệ này ở những nơi đa dạng nhất, chủ yếu là do các ưu điểm được đề cập trong đoạn trước thường dẫn đến chi phí thấp hơn.

Do đó, người ta thường tìm thấy mạng Wi-Fi có sẵn trong khách sạn, sân bay, đường cao tốc, quán bar, nhà hàng, trung tâm mua sắm, trường học, trường đại học, văn phòng, bệnh viện, và nhiều nơi khác. Để sử dụng các mạng này, người dùng chỉ cần có máy tính xách tay, điện thoại thông minh hoặc bất kỳ thiết bị tương thích Wi-Fi nào.

Một chút về lịch sử của Wi-Fi

Ý tưởng về mạng không dây không phải là mới. Ngành công nghiệp đã lo ngại về vấn đề này trong một thời gian dài, nhưng việc thiếu tiêu chuẩn hóa các tiêu chuẩn và thông số kỹ thuật đã chứng tỏ là một trở ngại, sau tất cả, một số nhóm nghiên cứu đã làm việc với các đề xuất khác nhau.

Vì lý do này, một số công ty như 3Com, Nokia, Lucent Technologies và Symbol Technologies (được Motorola mua lại) đã cùng nhau tạo ra một nhóm để giải quyết vấn đề này và do đó, Liên minh tương thích Ethernet không dây (WECA) ra đời năm 1999, được đổi tên thành Liên minh Wi-Fi năm 2003.

Cũng như các tập đoàn tiêu chuẩn hóa công nghệ khác, số lượng các công ty tham gia Liên minh Wi-Fi không ngừng tăng lên. WECA đã tiếp tục làm việc với các thông số kỹ thuật của IEEE 802.11, thực tế không khác mấy so với thông số kỹ thuật của IEEE 802.3. Bộ cuối cùng này được biết đến với tên Ethernet và đơn giản chỉ bao gồm phần lớn các mạng có dây truyền thống. Về cơ bản, những gì thay đổi từ tiêu chuẩn này sang tiêu chuẩn khác là đặc điểm kết nối của nó: một loại hoạt động với dây cáp, loại còn lại theo tần số vô tuyến.

Ưu điểm của việc này là không cần thiết phải tạo bất kỳ giao thức cụ thể nào cho giao tiếp mạng không dây dựa trên công nghệ này. Với điều này, thậm chí có thể có các mạng sử dụng cả hai tiêu chuẩn.

Nhưng WECA vẫn phải đối phó với một câu hỏi khác: một tên thích hợp cho công nghệ, dễ phát âm và cho phép liên kết nhanh với đề xuất của nó, đó là mạng không dây. Để làm điều này, họ đã thuê một công ty chuyên về các thương hiệu, Interbrand, cuối cùng không chỉ tạo ra cái tên Wi-Fi (có thể dựa trên thuật ngữ "Wileress Fidelity"), mà còn là logo công nghệ. Loại tiền này đã được chấp nhận rộng rãi đến mức WECA quyết định đổi tên vào năm 2003 thành Liên minh Wi-Fi, như đã báo cáo.

Hoạt động Wi-Fi

Tại thời điểm này trong văn bản, bạn tự nhiên tự hỏi làm thế nào Wi-Fi hoạt động. Như bạn đã biết, công nghệ này dựa trên tiêu chuẩn IEEE 802.11. Nhưng điều này không có nghĩa là tất cả các sản phẩm hoạt động với các thông số kỹ thuật này cũng sẽ là Wi-Fi.

Để sản phẩm nhận được con dấu với thương hiệu này, sản phẩm phải được Liên minh Wi-Fi đánh giá và chứng nhận. Đây là một cách để đảm bảo cho người dùng rằng tất cả các sản phẩm có con dấu được chứng nhận W i-Fi tuân theo các tiêu chuẩn chức năng đảm bảo khả năng tương tác với các thiết bị khác.

Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là các thiết bị không có con dấu sẽ không hoạt động với các thiết bị có nó (tuy nhiên, tốt hơn hết là chọn các sản phẩm được chứng nhận để tránh rủi ro và sự cố).

Chuẩn 802.11 thiết lập các tiêu chuẩn cho việc tạo và sử dụng mạng không dây. Việc truyền loại mạng này được thực hiện bằng tín hiệu tần số vô tuyến, lan truyền trong không khí và có thể bao phủ các khu vực trong nhà hàng trăm mét.

Vì có rất nhiều dịch vụ có thể sử dụng tín hiệu vô tuyến, điều cần thiết là mỗi người phải hành động theo các yêu cầu được thiết lập bởi chính phủ của mỗi quốc gia. Đây là một cách tốt để tránh sự bất tiện, đặc biệt là can thiệp.

Tuy nhiên, có một số phân đoạn tần số có thể được sử dụng mà không cần sự chấp thuận trực tiếp từ các thực thể phù hợp của từng chính phủ: các dải ISM (Công nghiệp, Khoa học và Y tế), có thể hoạt động, trong số các phân đoạn khác, với các khoảng sau: 902 MHz - 928 MHz; 2, 4 GHz - 2, 485 GHz và 5, 15 GHz - 5, 825 GHz (tùy thuộc vào quốc gia, các giới hạn này có thể khác nhau).

SSID (Mã định danh bộ dịch vụ)

Chúng ta sẽ biết các phiên bản quan trọng nhất của 802.11, nhưng trước đây, để thuận tiện cho việc hiểu, thật thuận tiện khi biết rằng, để thiết lập một mạng như vậy, các thiết bị (còn gọi là STA) phải được kết nối với các thiết bị tạo điều kiện cho truy cập. Chúng thường được gọi là Điểm truy cập (AP). Khi một hoặc nhiều STA kết nối với AP, do đó sẽ có một mạng, được gọi là Bộ dịch vụ cơ bản (BSS).

Vì lý do bảo mật và khả năng có nhiều hơn một BSS ở một nơi nhất định (ví dụ: hai mạng không dây được tạo bởi các công ty khác nhau trong một khu vực sự kiện), điều quan trọng là mỗi người nhận được một nhận dạng gọi là Bộ dịch vụ Mã định danh (SSID), một tập hợp các ký tự mà sau khi được xác định sẽ được chèn vào tiêu đề của mỗi gói dữ liệu trên mạng. Nói cách khác, SSID là tên được đặt cho mỗi mạng không dây.

Giao thức Wi-Fi

Phiên bản đầu tiên của chuẩn 802.11 được phát hành vào năm 1997, sau khoảng 7 năm nghiên cứu. Với sự xuất hiện của các phiên bản mới (sẽ được giải quyết sau), phiên bản gốc được biết đến như là di sản 802.11-1997 hoặc 802.11.

Vì là công nghệ truyền tần số vô tuyến, nên IEEE (Viện Kỹ sư Điện và Điện tử) xác định rằng tiêu chuẩn có thể hoạt động trong dải tần số 2, 4 GHz và 2, 4835 GHz, một trong những băng tần ISM đã nói ở trên.

Tốc độ truyền dữ liệu của nó là 1 Mb / giây hoặc 2 Mb / giây (megabits mỗi giây) và có thể sử dụng các kỹ thuật truyền phổ trực tiếp chuỗi phổ (DSSS) và kỹ thuật truyền phổ tần số nhảy tần (FHSS).

Các kỹ thuật này cho phép truyền bằng cách sử dụng nhiều kênh trong một tần số, tuy nhiên DSSS tạo ra nhiều phân đoạn thông tin được truyền và đồng thời gửi chúng đến các kênh.

Đến lượt mình, kỹ thuật FHSS sử dụng sơ đồ nhảy tần tần số, trong đó thông tin truyền đi sử dụng một tần số trong một khoảng thời gian nhất định và mặt khác, sử dụng tần số khác.

Tính năng này làm cho FHSS có tốc độ truyền dữ liệu thấp hơn một chút, mặt khác, nó làm cho việc truyền tải ít bị nhiễu hơn, vì tần số được sử dụng liên tục thay đổi. DSSS kết thúc nhanh hơn, nhưng có nhiều khả năng bị nhiễu, một khi tất cả các kênh được sử dụng cùng một lúc.

802.11b

Một bản cập nhật cho chuẩn 802.11 đã được phát hành vào năm 1999 và được gọi là 802.11b. Tính năng chính của phiên bản này là khả năng thiết lập kết nối ở các tốc độ truyền sau: 1 Mb / s, 2 Mb / s, 5, 5 Mb / s và 11 Mb / s.

Dải tần được sử dụng tương tự bởi 802.11 gốc (giữa 2, 4 và 2, 4835 GHz), nhưng kỹ thuật truyền bị giới hạn ở phổ phổ theo chuỗi trực tiếp, do FHSS kết thúc không tính đến các tiêu chuẩn được thiết lập bởi Ủy ban Truyền thông Liên bang (FCC) khi được sử dụng trong truyền dẫn với tốc độ lớn hơn 2 Mb / giây.

Để hoạt động hiệu quả ở tốc độ 5, 5 Mb / giây và 11 Mb / giây, 802.11b cũng sử dụng một kỹ thuật gọi là Khóa mã bổ sung (CCK).

Vùng phủ sóng của truyền dẫn 802.11b về mặt lý thuyết có thể lên tới 400 mét trong môi trường mở và có thể đạt tới phạm vi 50 mét ở những nơi kín (như văn phòng và nhà ở).

Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý là phạm vi truyền có thể bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố, chẳng hạn như các đối tượng gây nhiễu hoặc cản trở sự lan truyền của truyền từ nơi chúng đang ở.

Thật thú vị khi lưu ý rằng, để duy trì truyền dẫn càng nhiều chức năng càng tốt, tiêu chuẩn 802.11b (và tiêu chuẩn kế nhiệm) có thể khiến tốc độ truyền dữ liệu giảm xuống giới hạn tối thiểu (1 Mb / giây) là một trạm là xa hơn từ các điểm truy cập.

Điều ngược lại cũng đúng: càng gần điểm truy cập, tốc độ truyền càng cao.

Chuẩn 802.11b là chuẩn đầu tiên được áp dụng trên quy mô lớn, do đó, là một trong những người chịu trách nhiệm phổ biến mạng Wi-Fi.

802.11a

Chuẩn 802.11a được phát hành vào cuối năm 1999, cùng thời điểm với phiên bản 802.11b.

Đặc điểm chính của nó là khả năng hoạt động với tốc độ truyền dữ liệu theo các giá trị sau: 6 Mb / s, 9 Mb / s, 12 Mb / s, 18 Mb / s, 24 Mb / s, 36 Mb / s, 48 Mb / s và 54 Mb / s. Phạm vi địa lý của truyền là khoảng 50 mét. Tuy nhiên, tần số hoạt động của nó khác với chuẩn 802.11 gốc: 5 GHz, với các kênh 20 MHz trong phạm vi này.

Một mặt, việc sử dụng tần số này là thuận tiện vì nó thể hiện ít khả năng nhiễu hơn, sau tất cả, giá trị này ít được sử dụng. Mặt khác, nó có thể mang lại một số vấn đề nhất định, vì nhiều quốc gia không có quy định cho tần suất đó. Ngoài ra, tính năng này có thể gây khó khăn trong giao tiếp với các thiết bị hoạt động trên các tiêu chuẩn 802.11 và 802.11b.

Một chi tiết quan trọng là thay vì sử dụng DSSS hoặc FHSS, chuẩn 802.11a sử dụng một kỹ thuật được gọi là Ghép kênh phân chia tần số trực giao (OFDM). Trong đó, thông tin cần truyền được chia thành nhiều tập dữ liệu nhỏ được truyền đồng thời trên các tần số khác nhau. Chúng được sử dụng theo cách mà cái này can thiệp vào cái kia, làm cho kỹ thuật OFDM hoạt động khá thỏa đáng.

Mặc dù cung cấp tốc độ truyền cao hơn, tiêu chuẩn 802.11a không trở nên phổ biến như chuẩn 802.11b.

802.11g

Chuẩn 802.11g được phát hành năm 2003 và được biết đến như là sự kế thừa tự nhiên của phiên bản 802.11b, vì nó hoàn toàn tương thích với nó.

Điều này có nghĩa là một thiết bị hoạt động với 802.11g có thể giao tiếp với một thiết bị khác hoạt động với 802.11b mà không gặp vấn đề gì, ngoại trừ thực tế là tốc độ truyền dữ liệu rõ ràng giới hạn tối đa cho phép sau này.

Điểm thu hút chính của chuẩn 802.11g là có thể hoạt động với tốc độ truyền lên tới 54 Mb / giây, như điều này xảy ra với chuẩn 802.11a.

Tuy nhiên, không giống như phiên bản này, 802.11g hoạt động ở tần số trong băng tần 2, 4 GHz (kênh 20 MHz) và có sức mạnh gần như tương đương với người tiền nhiệm của nó, chuẩn 802.11b.

Kỹ thuật truyền được sử dụng trong phiên bản này cũng là OFDM, tuy nhiên, khi giao tiếp với thiết bị 802.11b, kỹ thuật truyền trở thành DSSS.

802.11n

Việc phát triển đặc tả 802.11n bắt đầu vào năm 2004 và kết thúc vào tháng 9 năm 2009. Trong giai đoạn này, các thiết bị khác nhau tương thích với phiên bản chưa hoàn thành của tiêu chuẩn đã được phát hành.

Tính năng chính của giao thức 802.11n là sử dụng sơ đồ có tên Nhiều đầu ra đa đầu vào (MIMO), có khả năng tăng đáng kể tốc độ truyền dữ liệu bằng cách kết hợp các tuyến truyền khác nhau (ăng ten). Với điều này, có thể, ví dụ, việc sử dụng hai, ba hoặc bốn máy phát và máy thu cho hoạt động của mạng.

Một trong những cấu hình phổ biến nhất trong trường hợp này là việc sử dụng các điểm truy cập sử dụng ba ăng ten (ba đường truyền) và STA có cùng số lượng máy thu. Thêm tính năng này kết hợp với tinh chỉnh thông số kỹ thuật của nó, giao thức 802.11n có khả năng truyền trong phạm vi 300 Mb / giây, theo lý thuyết, nó có thể đạt tốc độ lên tới 600 Mb / giây. Ở chế độ truyền đơn giản nhất, với một đường truyền, 802.11n có thể đạt tới 150 Mb / giây.

Về tần số của nó, chuẩn 802.11n có thể hoạt động với các băng tần 2, 4 GHz và 5 GHz, giúp nó tương thích với các tiêu chuẩn trước đó, ngay cả với 802.11a. Mỗi kênh trong các rãnh đó, theo mặc định, rộng 40 MHz.

Kỹ thuật truyền tiêu chuẩn của nó là OFDM, nhưng với một số sửa đổi nhất định, do sử dụng sơ đồ MIMO, do đó, thường được gọi là MIMO-OFDM. Một số nghiên cứu cho thấy rằng phạm vi bảo hiểm của nó có thể vượt quá 400 mét.

802.11ac

Sự kế thừa cho 802.11n là tiêu chuẩn 802.11ac, các thông số kỹ thuật đã được phát triển gần như hoàn chỉnh từ năm 2011 đến 2013, với sự chấp thuận cuối cùng về các đặc điểm của nó vào năm 2014.

Ưu điểm chính của 802.11ac là ở tốc độ của nó, ước tính lên tới 433 Mb / giây ở chế độ đơn giản nhất. Nhưng, về lý thuyết, có thể làm cho mạng vượt quá 6 Gb / s ở chế độ tiên tiến hơn sử dụng nhiều đường truyền (anten), với tối đa là tám. Xu hướng là ngành công nghiệp ưu tiên thiết bị với việc sử dụng tối đa ba ăng ten, làm cho tốc độ tối đa khoảng 1, 3 Gb / s.

Còn được gọi là WiFi 5G, 802.11ac hoạt động trên tần số 5 GHz, theo mặc định, trong phạm vi này, mỗi kênh có thể có độ rộng 80 MHz (tùy chọn 160 MHz).

Giao thức 802.11ac cũng có các kỹ thuật điều chế tiên tiến nhất. Chính xác hơn, nó hoạt động với sơ đồ MU-MUMO (Multi-User MIMO), cho phép truyền và nhận tín hiệu từ nhiều thiết bị đầu cuối khác nhau, như thể chúng đang hoạt động cộng tác, trên cùng tần số.

Nó cũng nhấn mạnh việc sử dụng một phương thức truyền có tên Beamforming (còn được gọi là TxBF), là tùy chọn trong tiêu chuẩn 802.11n: đó là công nghệ cho phép thiết bị truyền (như bộ định tuyến) đánh giá giao tiếp với thiết bị khách để tối ưu hóa truyền theo hướng của bạn.

Các tiêu chuẩn 802.11 khác

Tiêu chuẩn IEEE 802.11 đã có (và sẽ có) các phiên bản khác ngoài các phiên bản được đề cập ở trên, chưa trở nên phổ biến vì nhiều lý do.

Một trong số đó là tiêu chuẩn 802.11d, chỉ được áp dụng ở một số quốc gia, vì một số lý do, không thể sử dụng một số tiêu chuẩn đã được thiết lập khác. Một ví dụ khác là tiêu chuẩn 802.11e, với trọng tâm chính là QoS (Chất lượng dịch vụ) của truyền, nghĩa là chất lượng dịch vụ. Điều này làm cho mô hình này thú vị đối với các ứng dụng bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi nhiễu (nhiễu), chẳng hạn như truyền thông VoIP.

Ngoài ra còn có giao thức 802.11f, hoạt động với sơ đồ được gọi là rơle, nói ngắn gọn, làm cho một thiết bị ngắt kết nối khỏi Điểm truy cập tín hiệu yếu và kết nối với Điểm truy cập tín hiệu mạnh hơn, trong cùng một mạng. Vấn đề là một số yếu tố có thể khiến thủ tục này không diễn ra đúng cách, gây bất tiện cho người dùng. Thông số kỹ thuật 802.11f cho phép khả năng tương tác tốt hơn giữa các điểm truy cập để giảm bớt các vấn đề này.

Chuẩn 802.11h cũng xứng đáng được làm nổi bật . Trên thực tế, đây chỉ là một phiên bản của 802.11a có khả năng điều khiển và sửa đổi tần số. Điều này, bởi vì tần số 5 GHz (được sử dụng bởi 802.11a) được áp dụng trong nhiều hệ thống khác nhau ở Châu Âu.

Có một số tính năng khác, nhưng trừ khi vì lý do cụ thể, nên làm việc với các phiên bản phổ biến nhất, tốt nhất là với phiên bản mới nhất.

Lời cuối

Bài viết này đã trình bày cơ bản về các tính năng chính mà Wi-Fi ngụ ý. Giải thích của họ có thể giúp bất cứ ai muốn hiểu thêm một chút về hoạt động của các mạng không dây dựa trên công nghệ này và có thể đóng vai trò giới thiệu cho những ai muốn tìm hiểu sâu hơn về chủ đề này.

Như bạn luôn biết, chúng tôi khuyên bạn nên đọc các bộ định tuyến tốt nhất trên thị trường và các PLC tốt nhất hiện tại. Chúng là các bài đọc cơ bản để có được một hệ thống Wi-Fi không dây tốt. Bạn nghĩ gì về bài viết của chúng tôi về các giao thức Wifi? Cái nào bạn đang sử dụng ở nhà hoặc nơi làm việc?