10 mẹo để thiết kế Wi-Fi tốt hơn – Phần 1

Mẹo #1 : Hãy hiểu về PHY

PHY là lớp vật lý, bao gồm các thành phần như card mạng, sóng RF, điều chế, độ rộng kênh, RSSI, SNR, spatial stream, chống xung đột, cách truyền một frame…

Card mạng cái sẽ giúp chuyển đổi tín hiệu từ dạng này sang khác để truyền và nhận. Với card mạng LAN có dây thì đơn giản. Nhưng với card Wi-Fi thì nó lại phức tạp hơn nhiều. Mỗi card mạng ngoài chipset khác nhau, thì anten khác nhau, độ khuếch đại anten khác nhau, số luồng khác nhau. Do đó, giả sử AP có truyền 2 frame giống nhau hoàn toàn cho hai card mạng khác nhau, (giả sử cân bằng tất cả điều kiện khác) thì tốc độ vẫn có thể khác nhau.

Xem video về bài viết tại đây

Wi-Fi là sóng điện từ, nên làm Wi-Fi không thể không biết ít nhiều về sóng điện từ.

Bạn nào chưa biết thì có thể xem series Wi-Fi cơ bản trên kênh của Cộng đồng công nghệ Wi-Fi nhé.

Điều chế là yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ Wi-Fi. Không cần đi sâu vào,nhưng bạn cần ý thức được nó là cái gì, nó ảnh hưởng như thế nào, và làm sao để cải thiện.

Các bạn cũng cần phải ý thức được là việc mình thay đổi bandwidth từ 20MHz lên 40MHz hay 80MHz thì sẽ ảnh hưởng như thế nào. Bạn tăng từ 20MHz lên 80MHz và bạn không có nghĩa bạn sẽ có tốc độ gấp 4 lần.

Bạn biết kẻ thù lớn nhất của Wi-Fi là một mạng Wi-Fi khác. Cụ thể, bạn có hai AP đặt cạnh nhau, phát cùng một kênh. Hai AP đang xung đột nhau, chúng nó đang giành giật nhau quyền được truyền dữ liệu. Vì môi trường Wi-Fi là half duplex.

Tiếp theo là cách mà các thiết bị truyền dữ liệu. Bạn gửi một tin “Anh yêu Em” chẳng hạn. Thiết bị sẽ theo mô hình TCP/IP, trải qua nhiều lớp, cứ qua một lớp nó sẽ được gắn thêm 1 header. Đến phần Wi-Fi, Anh yêu em cộng với một đống header kia được gọi là một Frame. Bạn nên biết cách mà AP và các client giành giật nhau để truyền được một frame. Hiểu được điều này, bạn sẽ nhận ra được nhiều điều. Bạn search từ khóa CSMA/CA nhé.

Hình dưới đây là quá trình truyền một Frame. Chỉ có phần màu xanh dương là dữ liệu thực sự của bạn. Còn lại là tín hiệu dẫn, các header, các khoảng thời gian chờ. Chúng chiếm thời gian, hầu hết là để tránh xung đột. Nhưng chúng không mang lại giá trị cho bạn.

Nếu bạn tăng bandwidth từ 20MHz lên 80Mhz, các phần kia vẫn như vậy. Bạn có tốc độ gấp 4, nhưng chúng chỉ giúp truyền frame của bạn nhanh hơn 4 lần. Còn các phần dẫn, các header, các khoảng thời gian chờ vẫn không đổi. Qua hình này, (frame của mình là màu xanh lá nhé). Từ 20MHz lên 80Mhz, thời gian truyền phần frame này giảm còn ¼. Nhưng tổng quan, bạn sẽ thấy tổng thời gian cần thiết để truyền, tính cả header, thời gian chờ… không thay đổi bao nhiêu cả

Mình so sánh trường hợp tốt nhất là một client có thể truyền được.  Đa số client và AP ngày nay hỗ trợ 80M, 2 SS. So trường hợp này với trường hợp tệ nhất là 20M, 1 SS và điều chế cực thấp MCS 3. Rõ ràng là thời gian truyền phần frame xanh lá cây khác biệt đáng kể. Nhưng tổng thời gian cần để truyền, khác nhau chưa đến 50%.

Cái mà mình đang cố gắng muốn nói ở đây là gì. Đó là Air time. Thời gian cần thiết để truyền một Frame. Các client và AP sẽ giành giật nhau để có quyền truyền một Frame. Khi truyền 1 frame, thiết bị sẽ phải chiếm 1 lượng air time. Những thiết bị khác phải chờ. Do đó,  muốn AP phục vụ nhiều thiết bị, thì phải tìm cách giảm air time. Việc tăng từ 20M lên 80M sẽ có ích, nhưng không nhiều, và bạn phải trả giá bởi nhiễu và SNR. Cái giá đó liệu có đáng không ?

Tiếp theo, cũng liên quan đến lớp vật lý, đó là quy trình mà một client kết nối vào Wi-Fi. Đầu tiên là probe để thu thập thông tin và client sẽ đưa ra quyết định sẽ kết nối với AP nào. Sau đó là tiến hành kết nối, là bước association, sau đó là xác thực. Wi-Fi mở thì không phải xác thực. Wi-Fi đặt mật khẩu thì phải qua quá trình xác thực, rồi 4-way handshake để tạo key mã hóa dữ liệu. Phần Wi-Fi đến đây là xong. Phần còn lại liên quan đến hạ tầng mạng LAN. Client xin IP bằng DHCP. Sau đó, nếu các bạn có dùng trang chào, thì client sẽ phải xác thực với trang chào. Cuối cùng mới có thể truy cập vào mạng.

Như vậy, bạn thấy Wi-Fi chỉ là một phần nhỏ thôi. Ví dụ như các bạn truy cập vào Wi-Fi, điện thoại bảo đã kết nối nhưng không có Internet. Thì cái bạn nên kiểm tra là mạng LAN, chứ đừng đổ lỗi do Wi-Fi.

Tác giả Kai Nguyễn

Nguyễn Phú Thịnh (Kai Nguyen) hiện đang là Giám đốc kỹ thuật của Ruijie Networks Việt Nam, và cũng đang giảng dạy tại trung tâm VNPRO, với các chuyên đề Wireless, Security, Routing & Switching.

Ruijie Networks là một trong những hãng sản xuất thiết bị mạng cấp doanh nghiệp hàng đầu thế giới. Hiện Ruijie Networks có 6 trung tâm R&D tại Trung Quốc, đã có mặt trên 50 quốc gia và có hơn 250,000 đối tác, trong đó có các thị trường cao cấp như Mỹ, Nhật, Nga. Theo Gartner Magic Quadrant (quý 3-2019), Ruijie đã trở thành nhà cung cấp thứ 5 toàn cầu, trong Phân khúc thị trường WLAN và Switch cấp doanh nghiệp (10 / 25Gbps). Trong báo cáo MQ, Gartner cũng nhận xét sức mạnh của Ruijie về việc cung cấp dịch vụ Ruijie Cloud trong các doanh nghiệp nhỏ: “Giải pháp Wi-Fi Cloud miễn phí không cần license, không giới hạn số lượng thiết bị, và hỗ trợ quản lý cả switch và routers/gateways.” Tại Trung Quốc, theo IDC quý 3-2019, Ruijie hiện là nhà cung cấp số 1 trong thị trường WiFi 6 (chiếm tới 40,66% thị phần), và đứng thứ 3 cho thị trường switch doanh nghiệp.