• Thứ Ba, 31/08/2010 15:43 (GMT+7)

    Wi-Fi băng tần 60GHz

    Song Minh
    Trong tương lai không xa, bạn có thể sử dụng mạng Wi-Fi với tốc độ lên đến hàng gigabit với 2 công nghệ WiGig và WirelessHD trên băng tần 60GHz.

    Tốc độ tối đa của thiết bị Wi-Fi chuẩn 802.11n là 450Mbps đã đủ nhanh để đáp ứng nhu cầu của bạn? Dường như chưa! Tốc độ càng cao càng tốt để xem phim trực tuyến, để truyền dữ liệu dung lượng lớn nhanh nhất... Đó là một trong những "tâm lý" chung khiến các nhà khoa học, các liên minh công nghệ, các hãng sản xuất... luôn luôn "tiến hóa" không ngừng để cho ra đời các sản phẩm công nghệ mới, hiện đại và tiện dụng nhất cho người dùng. 

    Thời điểm này, băng tần 60GHz chính thức có những bước đột phá, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao, nhất là trong thời đại bùng nổ công nghệ thông tin truyền thông hiện nay, cũng như sự hạn chế trong việc sử dụng dây cáp của các thiết bị di động.

    Băng tần 60GHz


    Hình 1: Băng tần 60GHz cho phép các thiết bị di động chuyển tải nội dung chất lượng cao, dung lượng lớn giữa các thiết bị trong nhà với tốc độ lên đến hàng gigabit.

    Đặc điểm của băng tần 60GHz là có bước sóng ngắn (tính bằng mm) và là tần số sử dụng miễn phí và không cần cấp phép, được phổ biến tại Mỹ và một số quốc gia khác. Phần lớn phổ tần quanh băng tần 60GHz không cần cấp phép đều sẵn có ở hầu hết các nước. Chẳng hạn, khu vực Bắc Mỹ dùng băng tần 57-64GHz, Nhật Bản dùng băng tần 59-66GHz và Liên minh Châu Âu dùng băng tần 57-66GHz; tình hình phân bổ tại Hàn Quốc, Brazil, Nga, Ấn Độ và Trung Quốc cũng tương tự. 

    Băng tần 60GHz có thể hỗ trợ truyền dữ liệu không dây với tốc độ lên đến hàng gigabit. Do sóng ngắn nên khoảng cách truyền tải dữ liệu ở băng tần 60GHz cũng sẽ ngắn, hầu như chỉ có thể truyền dữ liệu giữa các phòng trong nhà hay văn phòng. 

    Trong hơn hai năm qua, băng tần 60GHz đã trở thành trọng tâm của các nghiên cứu về công nghệ âm thanh, hình ảnh chất lượng cao (HD) cũng như trong các buổi trình diễn về công nghệ nghe - nhìn. 

    Bên cạnh WiGig (Wireless Gigabit Alliance) nhận được sự hợp tác và ủng hộ của Liên Minh Wi-Fi, còn có một công nghệ khác cũng được các "ông lớn" ủng hộ. Đó là công nghệ WirelessHD. Công nghệ này cũng sử dụng băng tần 60GHz.  

    Có 2 công nghệ đều sử dụng băng tần 60GHz. Một câu hỏi hợp lý là công nghệ nào sẽ chiến thắng, hay cả 2 sẽ cùng tồn tại? 

    Ông Xavier Ortiz, một nhà phân tích công nghệ của hãng nghiên cứu thị trường ABI Research, không nghĩ rằng hai nhóm sẽ cạnh tranh một mất một còn, mà mỗi nhóm sẽ tập trung vào thị trường riêng. WirelessHD tập trung HDTV trong nhà, còn WiGig dường như tập trung nhiều hơn vào việc chia sẻ dữ liệu giữa các thiết bị, có thể gửi một bản sao lưu của một máy tính cá nhân đến một thiết bị lưu trữ.  

    Vậy các điểm nổi bật của hai công nghệ WiGig và WirelessHD là gì?

    60GHz và 6GHz

    Theo lộ trình (tham khảo http://www.ieee802.org/11/Reports/802.11_Timelines.htm), IEEE thành lập nhóm thúc đẩy cho băng tần 60GHz (chuẩn IEEE 802.11ad), và nhóm băng tần nhỏ hơn 6GHz (hay còn gọi là sub-6GHz (chuẩn IEEE 802.11ac) có tốc độ tối đa 1Gbps với băng thông 80MHz hay 160MHz, cao hơn nhiều lần so với băng thông 20MHz hay 40MHz trên chuẩn 802.11n hiện tại) kể từ tháng 11/2007.  

    Liên minh Wi-Fi (Wi-Fi Alliance) đang tiến hành từng bước trong việc cấp chứng nhận chuẩn 802.11ad trên tần số 60GHz. Đây được xem là chuẩn chuyển đổi Wi-Fi trong tương lai do tần số 2,4GHz đảm nhận về tầm phủ sóng và khả năng tương thích. Còn chuẩn 802.11ac tập trung vào tần số 5GHz với khả năng chống nhiễu và hiệu năng cao. Hiện các đặc tả kỹ thuật của nhóm WiGig đã lên khung cho Wi-Fi và 802.11 tương lai, cho phép các hãng sản xuất, những nhà kinh doanh và người sử dụng dễ dàng tiếp cận (Xem thêm bài viết "công nghệ đột phá", ID: A1001_79).

    WiGig cho dung lượng cực lớn 

    Được sự hậu thuẫn của các hãng lớn (Atheros, Broadcom, Cisco, Dell, Intel, Microsoft, Nokia) và các thành viên khác trong Liên minh WiGig và Liên minh Wi-Fi, WiGig là công nghệ đầy tiềm năng trong việc truyền dữ liệu không dây giữa các thiết bị trong nhà và văn phòng.

    Hình 2: Công nghệ WiGig hướng đến việc truyền dữ liệu không dây giữa các thiết bị điện tử tiêu dùng, cầm tay và máy tính trong khoảng cách ngắn.

    WiGig (Wireless Gigabit Alliance) có tốc độ truyền tải tối đa là 7Gbps - cao hơn 10 lần so với Wi-Fi công nghệ nhanh nhất hiện nay (802.11n), dù WiGig có tầm phủ sóng ngắn hơn nhiều – cỡ phòng khách trung bình. Mục tiêu mà Liên minh WiGig đề ra cho WiGig là tải xuống toàn bộ dữ liệu chứa trong một đĩa Blu-ray 25GB trong thời gian dưới một phút. Điều mà chuẩn Wi-Fi nhanh nhất hiện nay chưa thể thực hiện được. Do đó, WiGig được xem là thế hệ tiếp theo của mạng không dây, có khả năng chuyển tải các tập tin có kích thước rất lớn từ nhiều thiết bị trong mạng, trình chiếu không dây, ứng dụng truyền thông đa phương tiện và các kết nối không dây cho các thiết bị như camera, máy tính xách tay (MTXT) và các đầu thu số (set-top box).  

    Đại diện WiGig cho biết đặc tả kỹ thuật của WiGig giúp nâng cao hiệu năng truyền tải dữ liệu, khả năng hiển thị và các ứng dụng âm thanh không dây, giúp bổ sung tính năng cho các thiết bị mạng LAN không dây hiện nay; tiềm năng băng thông của WiGig rất lớn. Ông Bill McFarland, Giám đốc kỹ thuật của Atheros Communications và là một trong những người sáng lập ra Liên minh WiGig cho biết phổ tần rộng cho phép truyền dữ liệu, tín hiệu video (gồm cả âm thanh và hình ảnh) chất lượng cao mà không cần phải nén.. Các thành viên trong Liên minh WiGig đang tính toán để cho ra một loạt sản phẩm sử dụng công nghệ này, gồm máy tính, thiết bị mạng, và các sản phẩm điện tử tiêu dùng như ti vi, đầu đọc đĩa, các thiết bị di động.  

    Tuy có tốc độ “nhanh như chớp" nhưng WiGig cũng có những hạn chế so với Wi-Fi tần số 2,4GHz và 5GHz: Chẳng hạn, WiGig không có khả năng xuyên thấu qua tường và các vật liệu che chắn, phạm vi phủ sóng ngắn - không thuận lợi cho việc thu/phát tín hiệu trong phòng lớn hay phòng có nhiều vật cản. Điều này cho thấy WiGig chỉ thực sự phát huy được thế mạnh trong môi trường "lý tưởng". Thêm vào đó, để sử dụng WiGig, người dùng cần phải trang bị hệ thống mới từ router, đầu đĩa HD, màn hình… điều mà bất cứ người sử dụng nào cũng phải cân nhắc.  

    Để tạo sự liên thông giữa người dùng Wi-Fi truyền thống (sử dụng chuẩn 802.11a/b/g/n) và WiGig mới, cũng như có thể lĩnh hội được các ưu điểm mà các công nghệ này có thể mang lại, Liên minh WiGig và Liên minh Wi-Fi (Wi-Fi Alliance) đã cùng hợp tác. Hai Liên minh này cũng đã công bố đặc tả kỹ thuật cho thiết bị 3 băng tần (tri-band) - điều này có nghĩa là, mạng Wi-Fi tần số 2,4GHz và 5GHz có thể hoạt động cùng với tần số 60GHz.

    WirelessHD cho phim HD 

    WirelessHD (viết tắt là WiHD) dựa trên đặc tả kỹ thuật của chuẩn IEEE 802.15.3c, hỗ trợ tốc độ tối đa từ 10-28Gbps trong khoảng cách tối đa 10 mét (WiGig chỉ hỗ trợ tối đa 7Gbps và hỗ trợ khoảng cách ngắn hơn). Với khả năng hỗ trợ mức tốc độ cực cao, WirelessHD hỗ trợ băng thông "đủ sức" cho việc truyền tín hiệu hình ảnh/âm thanh độ phân giải Full-HD (1080p), 24 bit màu với tần số làm tươi 60Hz lossless (âm thanh/hình ảnh gốc chất lượng cao, không bị nén), định dạng 3D và độ phân giải 3D... 

    Hướng đến những nhu cầu khá "hot" hiện nay, WirelessHD ngoài khả năng hỗ trợ tốc độ cao còn hỗ trợ TV 3D (ti vi 3 chiều), công nghệ bảo vệ nội dung HDCP 2.0, và các ứng dụng về dữ liệu cho nhiều nhóm thiết bị khác nhau (thiết bị điện tử tiêu dùng, máy tính cá nhân và thiết bị di động); cho phép các thiết bị độ phân giải cao kết nối với nhau không dây, chẳng hạn giữa đầu phát Blu-ray và HDTV. Chuẩn WirelessHD được giới thiệu tại CES vào đầu năm nay và hiện sẵn sàng để tích hợp vào các thiết bị. 

    Để đạt tốc độ cao, đòi hỏi phải có sự kết hợp chặt chẽ giữa công suất phát và độ lợi anten (EIRP - Effective Isotropic Radiated Power) - xem thêm bài viết ID:O0905_1. Sự kết hợp của EIRP cao và băng thông rộng giúp lưu lượng truyền dữ liệu qua mạng không dây của các kết nối đạt mức rất cao. Tuy nhiên, để các kết nối tốc độ cao đòi hỏi các thiết bị phải "nhìn thấy nhau" (line-of-sight, viết tắt là LOS). WirelessHD đã khắc phục được giới hạn này bằng giao thức kết nối theo một hướng nhất định trong một khoảng thời gian ngắn đáp ứng theo sự thay đổi của môi trường. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng công nghệ anten thông minh, tự động "lái" (steer) tia sóng phát trực tiếp về phía anten thu. Việc này tạo thành tia sóng tích cực và công nghệ "lái" tia sóng này không chỉ được sử dụng để dẫn đường trực tiếp giữa thiết bị thu và phát mà còn cho phép sử dụng các phản xạ và đường dẫn gián tiếp khác khi hướng LOS bị che khuất (Non-LOS). Việc điều chỉnh nguồn năng lượng anten này chỉ thực hiện trong khoảng thời gian rất ngắn (dưới 1mili giây) nên người dùng hầu như không cảm nhận được.


    Hình 3: Công nghệ WirelessHD hướng đến việc truyền hình ảnh và âm thanh chất lượng cao từ các thiết bị di động (màn hình nhỏ) lên HDTV (màn hình lớn).

    Một mạng video không dây chuẩn (hình 4) gồm màn hình hiển thị (Coordinator) và các thiết bị phát tín hiệu (Station), chẳng hạn đầu DVR và Blu-ray, hay có thể là các thiết bị lưu trữ dữ liệu trong mạng.  

    HRP (high-rate PHY hay high-rate physical ) hỗ trợ tốc độ tối đa lên đến hàng gigabit trong khoảng cách 10m qua công nghệ anten thích ứng. Do đó, HRP có tính định hướng rất cao và có thể chỉ được sử dụng cho các kết nối unicast (1 thiết bị phát -1 thiết bị nhận). Đặc tính này giúp HRP phát huy thế mạnh trong việc truyền tín hiệu video không nén (tốc độ tùy thuộc vào độ phân giải), và tất nhiên các dạng dữ liệu khác cũng có thể sử dụng HRP. 

    Trong khi đó, LRP (low-rate PHY hay low-rate physical) chỉ hỗ trợ tốc độ hàng megabit với khoảng cách cũng trong khoảng 10m nhưng sử dụng công nghệ anten đa hướng (mức tốc độ thấp nhất trong vùng sóng không định hướng và cao nhất trong vùng định hướng). Do LRP sử dụng công nghệ anten gần giống như chế độ đa hướng nên có thể được sử dụng cho cả kết nối unicast và broadcast (1 thiết bị phát - nhiều thiết bị nhận). LRP hỗ trợ trong tất cả Station, nên có thể sử dụng để kết nối giữa các Station với nhau. 

    Để sắp xếp thứ tự ưu tiên cho các nguồn không dây hỗ trợ A/V và các luồng dữ liệu, Coordinator dựa trên tín hiệu LRP. Và để phát video HD không nén, âm thanh và dữ liệu giữa các Station (chẳng hạn từ thiết bị lưu trữ) hay từ Station đến Coordinator, Coordinator và Station căn cứ trên tín hiệu HRP. 

    Liên minh WirelessHD cũng gồm các hãng lớn (Broadcom, Intel, LG, Panasonic, Philips, NEC, Samsung, SiBEAM, Sony và Toshiba) không kém WiGig (có cả các hãng ủng hộ như Broadcom và Intel).

    Hiện thực phần cứng


    Hình 4: Mạng video không dây (Wireless Video Area Network- WVAN) chuẩn

    Vào tháng 5 vừa qua, SiBEAM công bố bộ kit đầu tiên trên thế giới hỗ trợ chế độ kép WirelessHD/ WiGig trên tần số 60GHz. Đây là công ty đầu tiên và cũng là duy nhất trên thế giới tung ra bộ chip thu phát tín hiệu vô tuyến WirelessHD/ WiGig SB8110. Dựa trên 2 chuẩn WirelessHD và WiGig, SB8110 đã có mặt vào tháng 6 vừa rồi. John LeMoncheck, CEO SiBEAM cho biết, họ tin tưởng vào 3 hướng ứng dụng không dây chính: Mạng nội bộ không dây (WLAN - wireless local area networking), mạng cá nhân không dây (WPAN - wireless personal area networking) sử dụng Bluetooth, và mạng video không dây (WVAN - wireless video area networking). Dựa trên đánh giá về đặc tả kỹ thuật của WiGig thì WirelessHD sẽ là giải pháp tốt nhất cho WVAN, trong khi đó WiGig có thể lợi thế hơn trong hỗ trợ dữ liệu và các ứng dụng trên WLAN.  

    Chipset thu phát sóng vô tuyến WirelessHD/ WiGig SB8110 hỗ trợ sóng mang đơn và kỹ thuật điều chế đa phân chia theo tần số trực giao (OFDM - Orthogonal Frequency Division Multiplexing), cho phép sử dụng chỉ WirelessHD, WiGig hay cả chế độ kép WirelessHD/ WiGig.  

    Tháng 6 vừa qua, MTXT của Asus tích hợp chip WirelessHD do SiBEAM phát triển đã xuất hiện tại Computex Taiwan 2010, cho phép truyền video độ nét cao không dây từ máy tính tới màn hình hay ti vi.  

    Với việc cho ra mắt G73JW và G53 tích hợp công nghệ WirelessHD của SiBEAM, Asus là nhà sản xuất đầu tiên trên thế giới trang bị công nghệ truyền tải không dây này cho MTXT. MTXT Asus G73JW có khả năng truyền những bộ phim Full HD lossless tới các HDTV với khoảng cách lên tới 30m thông qua đầu thu đi kèm. Asus cho biết, hai máy tính này sẽ có mặt trên thị trường vào mùa thu năm nay. John LeMoncheck, chủ tịch kiêm CEO của SiBEAM, Inc cho rằng Wireless HD ngày càng hấp dẫn người dùng bởi khả năng mở rộng không ngừng, WirelessHD hỗ trợ rất nhiều thiết bị giải trí trong nhà từ ti vi cho đến đầu Blu-ray, đầu thu số và đến nay là các thiết bị di động, trong đó gồm có MTXT. Trong lần ra mắt này, Asus không chỉ là đại diện ra mắt dòng MTXT mới mà còn là hãng đầu tiên cung cấp thiết bị di động có WirelessHD, nhấn mạnh tính khả thi của băng tần 60GHz trên nền tảng thiết bị giải trí cầm tay. Với thiết bị này, khách hàng có thể kết nối không dây với các thiết bị giải trí với màn hình để có thể thưởng thức các nội dung từ máy tính trên chiếc HDTV.

    Chuẩn hiện hành

    • 802.11n: Tốc độ tối đa lên đến 450Mbps.
    • Bluetooth 3.0: Tốc độ tối đa đến 24Mbps
    • Wireless USB: Tốc độ lý thuyết lên đến 110Mbps (phạm vi 10m) và 480Mbps (phạm vi 3m), tầm tần số 3,1-10,6GHz
    • WirelessHD: Chuyển tải video độ nét cao với tốc độ từ 10-28Gbps, phạm vi 10m.• WiGig: Chuẩn mới có nhiều triển vọng về khả năng kết hợp với công nghệ Wi-Fi tần số 2,4GHz và 5GHz, tốc độ truyền có thể lên đến 7Gbps trong phòng nhỏ, ít vật cản.
    • Zigbee: Chuẩn không dây công suất thấp cho ứng dụng có yêu cầu truyền dữ liệu thấp nhưng thời gian đáp ứng nhanh.
    • WHDI (Wireless Home Digital Interface) sử dụng tần số 5GHz và có tốc độ lên đến 3Mbps trong phạm vi 30m.
    • WiDi của Intel sử dụng Wi-Fi 802.11n

     

    Từ khóa: Song Minh
    ID: A1007_101