Router đặt ở phòng khách, điện thoại ở phòng ngủ vẫn xem video bình thường dù giữa hai nơi là một bức tường. Wi-Fi không dùng gì bí ẩn: nó là sóng radio, cùng họ sóng điện từ với sóng phát thanh hay ánh sáng, chỉ ở tần số khoảng 2,4, 5 hoặc 6 GHz. Chính tần số này quyết định cả tốc độ lẫn khả năng xuyên tường, và giải thích vì sao sóng mạnh ở phòng này mà yếu ở phòng kia.

Một router Wi-Fi gia đình Netgear Nighthawk AC1900 với ba ăng-ten ngoài, phát đồng thời ở băng tần 2,4 GHz và 5 GHz

Biến bit thành sóng radio

Theo HowStuffWorks, bộ thu phát không dây trong máy tính hay điện thoại chuyển dữ liệu thành tín hiệu radio và phát qua ăng-ten. Router nhận tín hiệu, giải mã rồi chuyển tiếp ra Internet qua đường dây, và chiều ngược lại diễn ra y hệt. Về bản chất, đây là một cặp bộ đàm hai chiều nói bằng số 0 và 1.

Để chở bit, máy phát thay đổi biên độ và pha của sóng mang. Mỗi tổ hợp biên độ và pha là một ký hiệu đại diện cho một nhóm bit, kỹ thuật gọi là điều chế QAM. Chuẩn 802.11ac (Wi-Fi 5) dùng tới 256-QAM, tức 256 ký hiệu khác nhau, mỗi ký hiệu mang 8 bit. Từ chuẩn 802.11a, Wi-Fi còn dùng OFDM, chia kênh thành nhiều sóng mang con hẹp truyền song song để giảm nhiễu. Chuẩn 802.11n (Wi-Fi 4) bổ sung MIMO, dùng nhiều ăng-ten để truyền nhiều luồng dữ liệu cùng lúc.

Bo mạch của một điểm truy cập Wi-Fi Ruckus ZoneFlex R700 dùng trong văn phòng, với các ăng-ten bố trí ngay trên bo để truyền nhiều luồng dữ liệu cùng lúc

Vì sao sóng đi xuyên được tường

Gỗ, thạch cao, kính hay gạch không dẫn điện tốt, nên sóng radio đi xuyên qua được và chỉ mất một phần năng lượng. Phần mất này đo bằng decibel (dB): mất 3 dB nghĩa là công suất còn khoảng một nửa, mất 10 dB còn một phần mười, mất 20 dB còn một phần trăm. Bảng tham khảo về vật liệu xây dựng của NHS England (Anh) cho các mức suy hao như sau:

• Tường ngăn nhẹ: khoảng 0,9 dB ở 2,4 GHz và 1,2 dB ở 5 GHz.
• Cửa gỗ: 1,9 dB và 3,2 dB.
• Kính: 3,6 dB và 4,9 dB.
• Bê tông nhẹ: 8 dB và 16 dB.
• Bê tông nặng: 22 dB và 44 dB, nghĩa là ở 5 GHz, tín hiệu sau một bức tường như vậy còn chưa tới một phần chục nghìn công suất.

Kim loại và nước là hai thứ cản Wi-Fi mạnh nhất. Theo Wikipedia, tín hiệu chịu ảnh hưởng rất mạnh từ cốt thép trong bê tông, lớp phủ low-e trên kính tiết kiệm năng lượng, đá như đá cẩm thạch và nước, chẳng hạn trong cây cối. Ngoài đi xuyên, sóng còn phản xạ và nhiễu xạ quanh vật cản, nên đôi khi tín hiệu tới phòng bên qua khung cửa hay hành lang chứ không phải qua tường.

2,4 GHz, 5 GHz hay 6 GHz

Bước sóng của 2,4 GHz dài khoảng 12 cm, của 5 GHz khoảng 6 cm. Nhìn chung, tần số thấp đi xa hơn nhưng mang ít dữ liệu hơn, và băng 5 GHz bị vật liệu xây dựng hấp thụ nhiều hơn 2,4 GHz. Bù lại, 2,4 GHz chật chội: Cisco cho biết băng này có 14 kênh nhưng chỉ ba kênh không chồng lấn nhau, ở Mỹ là kênh 1, 6 và 11. Băng này còn bị lò vi sóng, điện thoại không dây và thiết bị Bluetooth gây nhiễu.

Sơ đồ các kênh Wi-Fi trong băng 2,4 GHz. Mỗi kênh rộng khoảng 22 MHz trong khi tâm hai kênh liền kề chỉ cách nhau 5 MHz, nên chúng chồng lên nhau

Quảng cáo

Theo Intel, băng 5 GHz rộng khoảng 500 MHz, cho phép kênh 80 MHz và tốc độ tới khoảng 1 Gbps. Băng 6 GHz rộng 1.200 MHz, chỉ dành cho thiết bị Wi-Fi 6E trở lên, với kênh rộng 160 MHz. Vì vậy, khi ở gần router, băng 5 hoặc 6 GHz cho tốc độ cao hơn, còn khi cách vài phòng, 2,4 GHz có thể ổn định hơn.

Từ máy tính tiền đến mọi ngôi nhà

Năm 1985, Ủy ban Truyền thông Liên bang Mỹ (FCC) mở một số dải tần ISM cho sử dụng không cần giấy phép, trong đó có dải 2,4 GHz mà lò vi sóng cũng dùng. Năm 1991, NCR và AT&T phát triển WaveLAN tại Nieuwegein (Hà Lan) cho hệ thống máy tính tiền, tiền thân của chuẩn 802.11. Ở Úc, nhóm của John O'Sullivan tại cơ quan nghiên cứu CSIRO dựng mạng LAN không dây thử nghiệm năm 1992 và nộp bằng sáng chế. Phiên bản 802.11 đầu tiên ra đời năm 1997 với tốc độ 2 Mbit/s, đến năm 1999 chuẩn 802.11b nâng lên 11 Mbit/s.

Cũng năm 1999, Wi-Fi Alliance được thành lập, và công ty Interbrand đặt cái tên Wi-Fi, nghe giống Hi-Fi, để thay cho cụm "IEEE 802.11b Direct Sequence". Apple đưa Wi-Fi lên iBook năm 1999 dưới tên AirPort. Từ năm 2018, Wi-Fi Alliance đánh số thế hệ cho dễ nhớ, và Wi-Fi 7 (802.11be) hiện hoạt động ở cả ba băng 2,4, 5 và 6 GHz.

Apple iBook vỏ sò màu Blueberry. Dòng laptop ra mắt năm 1999 này là sản phẩm đại chúng đầu tiên hỗ trợ Wi-Fi, được Apple gọi là AirPort

Nguồn:

Wikipedia

,

HowStuffWorks

,

Intel

,

Cisco

,

NHS England