Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất Mạng Vô Tuyến – Viễn Tin – Chào mừng bạn đến với Thế Giới WiFi

Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất Mạng Vô Tuyến

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất mạng vô tuyến của bạn, có thể là những yếu tố ngay trong bản chất của mạng chẳng hạn công nghệ của các thiết bị được sử dụng, môi trường nội vùng mà các tín hiệu sẽ đi qua hay những kết nối vật lý cơ bản đằng sau truyền dẫn vô tuyến và hơn thế nữa. Một số trong những yếu tố này không thể tránh được và phải có biện pháp để cố gắng giảm thiểu các ảnh hưởng tiêu cực mà chúng tác động lên hiệu suất mạng, tuy nhiên một số yếu tố khác có thể được khắc phục hoàn toàn qua việc nâng cấp thiết bị hay quy hoạch mạng lưới tốt.

 

Có một số yếu tố phổ biến ảnh hưởng đến hiệu suất mạng vô tuyến mà hầu hết mọi người sẽ dễ dàng xác định, nhưng điều đó không làm giảm bớt tầm quan trọng của chúng khi xem xét quy hoạch mạng lưới, đó là:

 

Các yếu tố hiển nhiên ảnh hưởng tới hiệu suất mạng vô tuyến

• Cản trở vật lý

• Phạm vi mạng & Khoảng cách giữa các thiết bị

• Nhiễu trong mạng vô tuyến

• Việc chia sẻ tín hiệu

Các yếu tố được biết đến nhiều ảnh hưởng tới hiệu suất mạng vô tuyến

• Tải trọng và Cách sử dụng mạng

• Các anten được triển khai kém

• Bản chất môi trường nội vùng

• Giới hạn về kênh phổ

• Sự phản xạ của tín hiệu

• Hạn chế của tín hiệu vô tuyến

Các yếu tố ít được biết đến hơn ảnh hưởng tới hiệu suất mạng vô tuyến

• Giới hạn công suất phát

• Khả năng tương thích ngược với các chuẩn cũ hơn  

• Sự phân cực của tín hiệu

• Suy giảm tốc độ do các mào đầu quản lý (overhead) vô tuyến

• Giảm hiệu suất để duy trì kết nối

Các Yếu Tố Hiển Nhiên Ảnh Hưởng Tới Hiệu Suất Mạng Vô Tuyến

Cản trở vật lý

Tín hiệu vô tuyến có thể gặp khó khăn khi thâm nhập qua các vật thể rắn, có thể bất kỳ như là đồi núi, các tòa nhà, bức tường hoặc thậm chí con người. Càng nhiều vật cản giữa trạm phát và trạm nhận thì càng nhiều khả năng cường độ tín hiệu bị ảnh hưởng hơn, do đó bạn nên cố gắng duy trì thông thoáng các đường liên kết trong site (line-of-site) tốt nhất có thể. Điều này rõ ràng là không thực tế vì gần như luôn có thứ gì đó trên tuyến truyền dẫn, nhưng bạn có thể giảm thiểu ảnh hưởng của nó bằng cách sử dụng tần số cụ thể, khả dụng cho bạn. Như một quy luật, tần số càng thấp thì sóng có đặc điểm thâm nhập càng tốt hơn. Tuy nhiên cũng cần phải nói, với tần số càng cao thì khả năng phản xạ của sóng càng tốt, vì vậy trong một số trường hợp có thể lợi dụng yếu tố phản xạ của một tín hiệu để thực hiện gửi nó tới trạm thu mà không cần phải truyền xuyên qua vật cản.

 

Phạm vi mạng và Khoảng cách giữa các thiết bị

Các thiết bị đang hoạt động trong mạng luôn cố gắng kết nối truyền nhận với nhau nhiều hơn và điều đó gây ra giảm rớt cường độ tín hiệu rất nhiều. Điều này là do cách thức lan truyền các tín hiệu vô tuyến, phủ một vùng rộng lớn hơn khi chúng đi xa hơn và vì lý do này nên khi tín hiệu trãi rộng hơn, nó sẽ trở nên yếu hơn. Cường độ tín hiệu giảm theo quan hệ nghịch đảo bậc ba với khoảng cách giữa hai thiết bị. 

 

 

 

Do đó, khi khoảng cách tăng gấp đôi tín hiệu sẽ suy yếu đi 8 lần.

 

Nhiễu trong mạng vô tuyến

 

Mạng vô tuyến đang trở nên ngày càng thông dụng và do đó ngày càng nhiều truyền dẫn vô tuyến thực hiện truyền nhận qua môi trường không khí. Những tín hiệu hoạt động ở các tần số tương tự nhau có thể gây nhiễu với nhau và có tác động tiêu cực đáng kể đến hiệu suất của mạng. Điều này có nghĩa là những băng tần được sử dụng phổ biến như các băng không cần cấp phép 2.4GHz có thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi tình trạng dày đặc của các tín hiệu vô tuyến, do đó tai một điểm, chẳng hạn một thiết bị thu sẽ không thể hoạt động dù đạt mức công suất chấp nhận được. Những kỹ thuật vô tuyến khác có thể gây nhiễu giống nhau như điện thoại DECT và lò vi sóng … đó là những thiết bị mà hoạt động cùng dãi tần với dãi tần mạng WiFi. Nhiều dãi băng tần đang trở nên khả dụng cho hoạt động mạng vô tuyến để tránh vấn đề xuyên nhiễu này chẳng hạn như băng tần không cần cấp phép 5GHz, đây là một băng tần đang trở nên khá phổ biến. Khi hoạt động trong vùng mật độ mạng vô tuyến cao, băng tần 5GHz được khuyên dùng để bạn thiết lập hoạt động cho các mạng doanh nghiệp, các nhà điều hành, vv… xung quanh bạn để tránh các vấn đề về nhiễu trong tương lai.

 

Việc chia sẻ tín hiệu

 

Mạng vô tuyến cho phép nhiều hơn một người để truyền thông giao tiếp với một nguồn mạng khác tại một thời điểm bất kỳ. Việc chia sẻ kết nối này có nghĩa là có nhiều thuê bao hơn sử dụng mạng, nhiều thiết bị hơn cố gắng kết nối truyền thông với một điểm truy cập trong một thời điểm. Các điểm truy cập phải ủy thác những tài nguyên của nó tới mỗi thuê bao riêng lẻ với mỗi lượng vô tuyến truyền dẫn để cho thuê bao hoạt động. Thiết bị có khả năng truyền dẫn song công (Full-Duplex) có thể truyền và nhận dữ liệu đồng thời, trong khi thiết bị truyền dẫn bán song công (Half-Duplex) chỉ có thể gửi hoặc nhận vào tại một thời điểm bất kỳ.

 

Các Yếu Tố Được Biết Đến Nhiều Ảnh Hưởng Tới Hiệu Suất Mạng Vô Tuyến

Tải trọng và Cách sử dụng mạng

 

Bạn sẽ thấy rằng càng nhiều thiết bị client đang sử dụng băng thông mạng thì càng ít băng thông chia sẻ giữa chúng. Vì những yêu cầu băng thông tăng lên trong mạng của bạn (ví dụ video streaming là một ứng dụng chuyên sâu đòi hỏi nhiều băng thông), bạn có thể muốn đầu tư để nâng cấp thiết bị để đạt được mức phục vụ cho tốc độ thông lượng (hay tốc độ truyền dẫn dữ liệu hữu ích) cao, đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy mạng ở mức cao.

 

Anten được triển khai kém

 

Vì anten làm việc bằng cách hạn chế sự trải rộng của tín hiệu truyền theo một hướng hoặc định hướng cụ thể, nên chúng phải được cài đặt và lắp đặt đúng để cải thiện hiệu suất mạng. Rõ ràng nhất là các loại anten định hướng cao, loại anten mà tại các trạm nhận phải trỏ hướng trực tiếp vào để đón lấy tín hiệu, ngoài ra các loại anten khác phải được định hướng một cách chính xác để đảm bảo rằng chúng đang truyền tín hiệu trên mặt phẳng chính xác. Các anten sector thường phân cực hoạt động trên một mặt phẳng dọc hoặc ngang và các anten đẳng hướng (Omni-Directional) sẽ chỉ truyền tín hiệu tốt trên một mặt phẳng nhưng trong tất cả các hướng.

 

Bản chất của môi trường nội vùng

 

Hầu hết những ảnh hưởng là dễ nhận thấy trong các mạng indoor, bản chất kết cấu tường có thể là một trong những cản trở lớn nhất của tín hiệu vô tuyến. Các vật liệu được sử dụng có mức độ ảnh hưởng khác nhau, bê tông là một mối ngờ thường trực trong việc liệu có ảnh hưởng xấu tới hiệu suất khi thiết lập mạng indoor. Nó gần như truyền đi mà không cho rằng các bức tường dày hơn thì khả năng thành công thấp hơn, tín hiệu sẽ xuyên qua nó trong khi duy trì một cường độ cao.

 

Giới hạn kênh phổ

 

Điều này thường chỉ ảnh hưởng đến mạng vô tuyến hoạt động chỉ ở những dãi tần số phổ biến như 2.4GHz nhưng có thể bắt đầu ảnh hưởng đến dãi tần 5GHz trong tương lai nếu con người chuyển sang dùng ồ ạt trên dãi băng tần này. Mạng vô tuyến hoạt động trên những băng con (sub-band) còn gọi là kênh mà có băng thông nhỏ hơn so với băng thông trong toàn bộ những tần số hoạt động có thể của chúng. Băng tần 2.4GHz được chia thành 11 kênh, mỗi kênh hoạt động trên độ rộng kênh 25MHz và khoảng cách giữa các đỉnh kênh kế cận là 5MHz trong một dãi tổng thể từ 2412MHz đến 2462MHz. Rõ ràng không mất nhiều tính toán để nhận ra rằng các kênh phải chồng lấn lên nhau để có thể phù hợp trong tổng phạm vi hoạt động. Những vùng chồng lấn này gây ra nhiễu nếu các thiết bị vô tuyến đang sử dụng các kênh lân cận, do đó các kênh được đề nghị sử dụng là chỉ các kênh 1, 6 và 11, đó là những kênh không chồng lấn. Tuy nhiên, điều này có nghĩa là chỉ có 3 thiết bị vô tuyến có thể sử dụng trong cùng khu vực trừ khi các kênh chồng lấn nhau được sử dụng.

 

Sự phản xạ của tín hiệu

 

Phản xạ tín hiệu được biết một cách chính xác hơn với ảnh hưởng đa đường (Multi-Path Fade), thường xảy ra trong các tòa nhà có bố trí cấu trúc rắc rối và phức tạp. Các tuyến đường khác nhau mà các tín hiệu thực hiện truyền trên đó có thể bị phản xạ môi trường xung quanh gây ra sự khác biệt trong các chiều dài khoảng cách tuyến đường mà chúng đi tới trạm thu. Khi những tín hiệu khác nhau này đến trạm thu chúng có thể lệch pha nhau và điều này có thể gây ra chồng lấn sóng, đặt ra nghi vấn hoặc là mở rộng khả năng khuếch đại tín hiệu hoặc là có thể loại bỏ tín hiệu của nhau hoàn toàn. Thời gian mà các tín hiệu phản xạ đi tới trạm thu là khác nhau do khoảng cách khác nhau trong các tuyến đường RF mà chúng đi. Sự trãi rộng trễ giữa các tín hiệu tạo ra nhiễu liên ký tự ISI (Intersymbol Interference) là một trường hợp trong đó các tín hiệu bị trễ bắt đầu gây lỗi ký tự đi trên một tuyến đường RF ngắn hơn. Những vấn đề này có thể được khắc phục bằng cách sử dụng những anten phân tập (cài đặt nhiều hơn 1 anten trên máy phát với khoảng cách cụ thể phù hợp) đảm bảo rằng nếu một anten hoạt động kém, những anten khác có thể sẽ ổn định, hoặc bằng cách khác, sử dụng công nghệ như OFDM có thể khắc phục vấn đề bằng cách đưa ra các kênh sóng mang con được chia ra từ độ rộng mỗi băng kênh chính. Những kênh sóng mang con này gửi và nhận dữ liệu đồng thời, song song nhau. Việc phân chia nhiều kênh nhỏ hơn đảm bảo nhiều dữ liệu hơn có thể được truyền với mức suy hao thấp hơn do nhiễu tín hiệu.

 

Hạn chế của tín hiệu vô tuyến

 

Vì lý do an ninh bạn có thể muốn hạn chế việc truyền tín hiệu vô tuyến của bạn để chỉ các khu vực mà bạn muốn cung cấp được truy cập mạng. Điều này có thể khó khăn bởi vì việc kiểm soát sự lan truyền tín hiệu thì không phải là dễ dàng vì nó có thể đi xuyên qua tường vào các tòa nhà khác hoặc các khu vực bên ngoài site phủ sóng thiết lập nơi mà ai đó có thể cố gắng kết nối dù không được phép. Việc giới hạn mức công suất máy phát để chỉ phủ sóng các khu vực được yêu cầu là một trong những phương pháp giải quyết vấn đề này nhưng nó sẽ làm giảm bớt hiệu quả, cường độ tín hiệu sẽ bị yếu đi khi tới tất cả các thiết bị thu. Việc sử dụng anten định hướng để hạn chế sự trãi rộng tín hiệu cũng có thể có hiệu quả trong việc hạn chế vùng phủ sóng tín hiệu.

 

Các Yếu Tố Ít Được Biết Đến Hơn Ảnh Hưởng Tới Hiệu Suất Mạng Vô Tuyến

Hạn chế công suất trạm phát

 

Những quy định được thiết lập bởi OFCOM chỉ ra rằng các thiết bị hoạt động trên dãi tần số nhất định nào đó phải tuân thủ mức công suất ngõ ra máy phát tối đa. Những giá trị này thay đổi phụ thuộc vào tần số thiết bị của bạn đang hoạt động trên, ví dụ ở 2.4GHz là100mW EIRP và ở 5GHz thì nằm trong khoảng giữa 200mW – 4W EIRP, vì thế bạn có thể thấy rằng đối với các dãi băng tần khác nhau, bạn có thể hoạt động trên những mức công suất khác nhau. Điều này có ảnh hưởng lớn đến cường độ tín hiệu và trong trường hợp tốt nhất, các mạng được hưởng lợi từ việc các thiết bị hoạt động trên mức năng lượng cao hơn theo quy định cho phép, tăng cường cường độ tín hiệu trên một khoảng cách dài hơn. Nếu định hướng, khuếch đại anten được sử dụng thì những mức công suất hoạt động có thể phải được giảm xuống bởi vì OFCOM khai báo giới hạn tối đa cho mức cường độ tín hiệu liên quan bởi cách kết hợp anten và card vô tuyến phát. Nếu sử dụng một anten búp sóng nhỏ cho định hướng cao, mức công suất có thể phải được giảm đáng kể để giữ cho truyền dẫn vô tuyến theo những quy định cường độ tín hiệu tối đa.

 

Khả năng tương thích ngược với các chuẩn cũ hơn

 

Hiện nay chỉ có một ảnh hưởng lớn trong các mạng hoạt động trên chuẩn 802.11. Nếu bạn sử dụng xen lẫn các thiết bị 802.11n và một số các thiết bị 802.11b hoặc g, kỹ thuật mới phải tự giới hạn tốc độ truyền dẫn dữ liệu tối đa theo các thiết bị chuẩn cũ b và g. Do đó nên quan tâm rằng nếu bạn muốn trải nghiệm đầy đủ khả năng của các chuẩn kỹ thuật mới, bạn nên thay thế tất cả các thiết bị cũ hiện có vì có thể hạn chế hiệu suất mạng của bạn.

• Tốc độ truyền dẫn dữ liệu tối đa trên mạng 2.4GHz với các thiết bị 802.11b hiện tại: 11Mbps

• Tốc độ truyền dẫn dữ liệu tối đa trên mạng 2.4GHz vớicác thiết 802.11g hiện tại và các thiết bị không chuẩn 802.11b: 54Mbps

• Tốc độ truyền dẫn dữ liệu tối đa mỗi luồng trên mạng 2.4GHz với chỉ các thiết bị 802.11n: 150Mbps

Sự phân cực của tín hiệu

 

Phân cực anten nhằm định hướng cho các tín hiệu phát và do đó các thiết bị nhận nên được định hướng để thu nhận tín hiệu trên cùng mặt phẳng cho hiệu suất tối ưu. Đây là điều rất cần thiết trong việc thiết lập cho tốc độ truyền dẫn dữ liệu cao, nhiệm vụ quan trọng cho thực hiện liên kết cầu kết nối Ethernet điểm – điểm (Point-to-Point Ethernet Bridge Link).

 

Suy giảm tốc độ do các mào đầu quản lý (overhead) vô tuyến

 

Do mã hóa, biên dịch gói và sử dụng một phần băng thông kênh cho dữ liệu người dùng, tốc độ truyền dẫn dữ liệu tối đa không phải là tốc độ truyền dẫn thực, tốc độ truyền dẫn dữ liệu hữu ích ngoài thực tế được trải nghiệm bởi người dùng cuối. Các mào đầu quản lý (overhead) của giao thức mạng vô tuyến thông thường sẽ dẫn đến tốc độ truyền dẫn dữ liệu thực tế chỉ bằng khoảng một nửa tốc độ truyền dẫn dữ liệu tối đa được quảng bá và điều này sau đó có thể được giảm thêm bởi các yếu tố khác liên quan đến việc trang bị các gói dữ liệu. Về cơ bản, tốc độ truyền dẫn dữ liệu tối đa được quảng bá nhìn chung là cao hơn nhiều so với những gì bạn có thể trải nghiệm, nhưng một số nhà sản xuất vẫn liệt kê ra như là tốc độ thực trên các sản phẩm của họ để cung cấp cho khách hàng một ý tưởng tốt hơn những gì họ mong đợi để đạt được.

 

Làm giảm hiệu suất để duy trì kết nối

 

Một số thiết bị mạng vô tuyến có thể làm giảm tốc độ thông lượng hoạt động tới các thiết bị vì để duy trì kết nối trong những vùng tín hiệu thấp do khoảng cách tăng lên giữa các thiết bị hoặc do nhiễu … Điều này ảnh hưởng đến toàn bộ mạng lưới và những người dùng khác mà được kết nối với nó vì thời gian truyền dữ liệu tăng lên giữa các thiết bị chậm hơn. Ngoài ra, việc truyền lại (retransmission) dữ liệu do rớt gói tin cũng hạn chế sự khả dụng của các điểm truy cập cho giao tiếp với những client khác.