Beamforming là gì? Nó làm cho Wi-Fi của bạn nhanh hơn như thế nào?

Tất cả chúng ta đều đang tìm kiếm Wi-Fi hoàn hảo có thể phủ sóng đến mọi ngóc ngách trong nhà và cung cấp tốc độ dữ liệu mà ISP của chúng ta đã hứa. Tuy nhiên, để biến giấc mơ này thành hiện thực, chúng ta cần công nghệ Wi-Fi để truyền tín hiệu trực tiếp đến các thiết bị của mình mà không bị suy giảm chất lượng.

Nhập Beamforming, một công nghệ Wi-Fi thực hiện chính xác điều đó — nhưng nó là gì và nó có thể làm cho Wi-Fi của bạn nhanh hơn không? Vâng, chúng ta hãy tìm hiểu.

Beamforming là gì và tại sao bạn cần nó?

Trước khi tìm hiểu về định dạng chùm và các ưu điểm của nó, điều quan trọng là phải hiểu cách bộ định tuyến Wi-Fi truyền thống truyền dữ liệu.

Bạn thấy đấy, một bộ định tuyến truyền thống sử dụng sóng vô tuyến để truyền dữ liệu. Bộ định tuyến sử dụng một số ăng-ten để tạo ra các sóng này và gửi chúng đến thiết bị của bạn. Các ăng-ten này có thể được ẩn bên trong bộ định tuyến hoặc nhô ra khỏi bộ định tuyến theo nhiều hướng, khiến bộ định tuyến trông giống như một máy biến áp.

Trong hầu hết các trường hợp, những ăng-ten này truyền sóng theo mọi hướng như nhau, tạo ra sóng có dạng tương tự như sóng của một viên đá đập vào mặt nước. Những gợn sóng này do bộ định tuyến tạo ra cho phép thiết bị của bạn kết nối với Internet. Điều đó nói lên rằng, những sóng này có cường độ yếu hơn khi chúng truyền đi những khoảng cách xa hơn. Chính sự suy giảm cường độ sóng này là nguyên nhân khiến tốc độ internet trên thiết bị của bạn giảm xuống và để giải quyết vấn đề này, chúng tôi đã đưa ra phương pháp beamforming.

Bạn thấy đấy, các bộ định tuyến Wi-Fi không hỗ trợ định dạng chùm sẽ gửi sóng theo mô hình đa hướng. Ngược lại, Beamforming hướng các sóng vô tuyến vào thiết bị của bạn thay vì gửi chúng theo mọi hướng. Do cách tiếp cận tập trung này, sóng có thể truyền đi khoảng cách xa hơn vì năng lượng không được phân bổ theo mọi hướng, cải thiện cường độ tín hiệu — mang lại tốc độ dữ liệu tốt hơn.

Nhưng làm thế nào để bộ định tuyến của bạn tập trung các chùm năng lượng này? Và làm thế nào để nó biết vị trí thiết bị của bạn?

Beamforming hoạt động như thế nào?

Như đã giải thích trước đó, bộ định tuyến của bạn sử dụng ăng-ten để tạo sóng vô tuyến. Trong hầu hết các trường hợp, các ăng-ten này có thể phát ra năng lượng theo một kiểu đồng nhất. Do đó, để tạo các chùm có hướng, các bộ định tuyến sử dụng khái niệm nhiễu.

Nói một cách đơn giản, giao thoa đề cập đến sự biến đổi của biên độ sóng khi hai hoặc nhiều sóng va chạm. Sự thay đổi biên độ sóng này có thể là dương hoặc âm dựa trên pha của sóng. Điều này có nghĩa là khi hai sóng va chạm, chúng tạo ra hai khu vực, một khu vực có cường độ tín hiệu cao và một khu vực khác có cường độ tín hiệu thấp.

Chính sự thay đổi cường độ sóng này cho phép tạo ra chùm tia.

Do đó, khi một bộ định tuyến muốn gửi một chùm năng lượng vô tuyến đến thiết bị của bạn, nó sẽ truyền các sóng vô tuyến ở các khoảng thời gian hoặc giai đoạn khác nhau qua mỗi ăng-ten. Sự khác biệt về thời gian và pha này giúp hướng sóng đến thiết bị của bạn — cải thiện cường độ Wi-Fi.

Điều này đưa chúng ta đến câu hỏi thứ hai—làm thế nào để bộ định tuyến của bạn biết vị trí thiết bị của bạn? Chà, để hiểu điều đó, chúng ta phải xem xét các loại tạo chùm tia.

Các loại Beamforming

Bây giờ chúng ta đã biết cách bộ định tuyến Wi-Fi của bạn truyền sóng, đã đến lúc xem cách bộ định tuyến tính toán vị trí của nó. Có hai cách Wi-Fi của bạn có thể thực hiện tác vụ trong tầm tay.

Định dạng chùm rõ ràng

Trong loại định dạng chùm này, bộ định tuyến giao tiếp với thiết bị của bạn để hiểu vị trí của thiết bị trong không gian. Do đó, để định dạng chùm rõ ràng hoạt động, cả bộ định tuyến và thiết bị của bạn phải hỗ trợ nó. Nếu không có điều tương tự, bộ định tuyến và thiết bị của bạn sẽ không thể truyền dữ liệu định dạng chùm cho nhau, khiến dữ liệu đó bị vô hiệu hóa.

Định dạng chùm rõ ràng hoạt động bằng cách truyền các gói dữ liệu định dạng chùm đặc biệt đến thiết bị của bạn. Thiết bị sử dụng dữ liệu này để tính toán ma trận lái. Dữ liệu này sau đó được gửi trở lại bộ định tuyến, bộ định tuyến sẽ tạo ra sóng chùm bằng cách sử dụng các khái niệm giao thoa đã giải thích trước đó.

Beamforming ngầm định

Không giống như định dạng chùm rõ ràng, định dạng chùm ẩn hoạt động ngay cả khi thiết bị của bạn không hỗ trợ. Để có thể thực hiện loại định dạng chùm này, bộ định tuyến sẽ truyền các gói định dạng chùm tới thiết bị, nhưng thiết bị không truyền ma trận điều khiển tới bộ định tuyến. Thay vào đó, bộ định tuyến cố gắng hiểu các mẫu tín hiệu đến thiết bị bằng cách sử dụng các khung xác nhận.

Bạn thấy đấy, mỗi khi một thiết bị trên mạng Wi-Fi nhận được các gói dữ liệu, nó sẽ gửi các gói xác nhận rằng nó đã nhận được dữ liệu. Khung xác nhận yêu cầu bộ định tuyến gửi lại dữ liệu nếu không nhận được dữ liệu. Dựa trên những yêu cầu này, bộ định tuyến có thể hiểu vị trí của thiết bị và sau đó điều khiển sóng vô tuyến, thực hiện tạo chùm tia—cải thiện hiệu quả truyền dẫn.

Định dạng chùm rõ ràng mang lại hiệu quả tốt hơn khi so sánh với định dạng chùm ngầm, vì vị trí thiết bị chính xác được gửi đến bộ định tuyến thông qua thiết bị.

Beamforming MIMO và MU-MIMO

Như đã giải thích trong các phần trước, định dạng chùm cải thiện cường độ của tín hiệu vô tuyến đến thiết bị của bạn, cải thiện khả năng kết nối không dây. Điều đó nói rằng, nó cũng cho phép các công nghệ như MIMO. Viết tắt của Multiple Input Multiple Output, MIMO cho phép bộ định tuyến của bạn gửi đồng thời nhiều luồng dữ liệu đến thiết bị của bạn.

Không thể làm như vậy với các bộ định tuyến truyền thống vì các gói dữ liệu được gửi trên các sóng đa hướng và nhiều sóng không thể được gửi đến một thiết bị đồng thời bằng cách sử dụng phương pháp này. Ngược lại, với định dạng chùm thì không phải như vậy, vì bộ định tuyến có thể gửi nhiều luồng dữ liệu bằng cách sử dụng một số sóng định dạng chùm.

Do việc truyền các luồng dữ liệu đồng thời này, nhiều dữ liệu hơn có thể được truyền đến máy thu với độ tin cậy và hiệu quả tốt hơn. Không chỉ vậy, việc truyền nhiều luồng dữ liệu cũng làm tăng tốc độ dữ liệu.

Hiểu về MU-MIMO

Cả MIMO và định dạng chùm đều cải thiện hiệu quả truyền Wi-Fi theo cấp số nhân. Điều đó nói rằng, ngay cả sau tất cả những cải tiến này, Wi-Fi vẫn có một lỗ hổng. Nó không thể truyền dữ liệu đến nhiều thiết bị cùng một lúc.

Để giải quyết vấn đề này, chúng tôi có MU-MIMO, một công nghệ Wi-Fi cho phép truyền dữ liệu đến nhiều thiết bị cùng lúc, giảm thời gian mỗi thiết bị nhận gói dữ liệu, cải thiện thông lượng mạng của bạn.

Ưu điểm của MU-MIMO chỉ có thể được nhìn thấy khi dữ liệu được gửi từ bộ định tuyến đến thiết bị của bạn chứ không phải ngược lại. Điều đó nói rằng, Wi-Fi 6 cố gắng giải quyết vấn đề này.

Wi-Fi của bạn hỗ trợ công nghệ nào?

Không có gì gần giống với Wi-Fi khi nói đến thuật ngữ kỹ thuật. Với rất nhiều giao thức và cải tiến công nghệ ra đời hàng năm, thật khó để hiểu được khả năng của Wi-Fi mà bạn đang nhận được.

Dưới đây là mô tả ngắn gọn về các công nghệ Wi-Fi được hỗ trợ bởi các giao thức Wi-Fi khác nhau:

• 802.11a/b/g: Các giao thức Wi-Fi này không hỗ trợ định dạng chùm tia. Do đó, nếu bạn có một bộ định tuyến làm hỏng các giao thức này, bạn sẽ phải mua một bộ định tuyến hỗ trợ các giao thức mới hơn.
• 802.21n: Giao thức 802.11n là giao thức đầu tiên giới thiệu định dạng chùm tia và MIMO. Điều đó nói rằng, giao thức này cung cấp hai cách để triển khai định dạng chùm rõ ràng, do đó hầu hết các nhà sản xuất Wi-Fi thích triển khai định dạng chùm ẩn trên bộ định tuyến của họ. Do đó, hầu hết các bộ định tuyến 802.11n đều hỗ trợ định dạng chùm ẩn. Một điều khác cần lưu ý là cả định dạng chùm và MIMO đều là các tính năng tùy chọn cho giao thức 802.11n và do độ phức tạp tính toán của việc triển khai các tính năng này, hầu hết các nhà sản xuất đã không triển khai các tính năng này trên bộ định tuyến của họ.
• 802.11ac sóng 1: Giao thức này tăng cường hơn nữa định dạng chùm tia và chỉ xác định một cách để thực hiện định dạng chùm rõ ràng. Do đó, các nhà sản xuất không phải triển khai nó bằng các phương pháp khác nhau, làm cho định dạng chùm và MIMO trở nên phổ biến.
• 802.11ac sóng 2: Chuẩn 802.11ac wave 2 là chuẩn đầu tiên giới thiệu MU-MIMO.
• 802.11ax: Còn được gọi là Wi-Fi 6, giao thức 802.11ax cải thiện hơn nữa MU-MIMO bằng cách hỗ trợ nó cho cả đường lên và đường xuống.

Beamforming có giúp Wi-Fi của bạn nhanh hơn không?

Beamforming tăng cường độ tín hiệu và kích hoạt các tính năng như MIMO và MU-MIMO. Các tính năng này cải thiện tốc độ bộ định tuyến của bạn truyền dữ liệu, giúp bộ định tuyến nhanh hơn. Điều đó nói rằng, định dạng chùm tia không phải là một cây đũa thần có thể cho phép Wi-Fi phủ sóng ở khoảng cách rất xa, và hiệu ứng của công nghệ này nổi bật nhất ở quang phổ trung bình khi nói đến khoảng cách.