Bạn có muốn hiểu rõ hơn về IEEE và cách mà nó định hình kiến trúc và định dạng các tiêu chuẩn kỹ thuật? Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá về IEEE – tổ chức quốc tế dành cho các chuyên gia kỹ thuật và tập trung vào việc nắm bắt các khía cạnh quan trọng của kiến trúc và các tiêu chuẩn phổ biến nhất của nó, đặc biệt là chuẩn IEEE 802.11.
IEEE là gì?
IEEE, viết tắt của “Institute of Electrical and Electronics Engineers” (Viện Kỹ sư Điện và Điện tử), là một tổ chức công nghệ toàn cầu với hơn 400,000 thành viên đến từ 160 quốc gia và vùng lãnh thổ. IEEE được thành lập vào năm 1963 qua sự sáp nhập của hai tổ chức kỹ thuật trước đó là “Institute of Radio Engineers” và “American Institute of Electrical Engineers“.
Giải đáp thắc mắc về IEEE: Đây là một tổ chức công nghệ tập trung vào đa dạng các lĩnh vực như kỹ thuật điện tử, máy tính, công nghệ thông tin, mạng viễn thông, tự động hóa, robot và điện lực. Các hoạt động của IEEE bao gồm tổ chức hội nghị, đào tạo, xuất bản sách và tạp chí, phát triển các tiêu chuẩn công nghệ, và hỗ trợ nghiên cứu và phát triển trong các lĩnh vực kỹ thuật điện và điện tử.
Ngoài ra, IEEE cũng là nơi quy tụ các chuyên gia và nhà khoa học hàng đầu trong lĩnh vực kỹ thuật điện và điện tử, đóng góp đáng kể vào sự phát triển và tiến bộ của ngành công nghệ toàn cầu.
Tiêu chuẩn IEEE là gì?
Tiêu chuẩn IEEE (IEEE Standards) là một bộ tiêu chuẩn kỹ thuật được phát triển bởi Viện Kỹ sư Điện và Điện tử (IEEE). Những tiêu chuẩn này được thiết lập để giám sát và đảm bảo tính tương thích và đồng bộ trong thiết kế, sản xuất, vận hành và bảo trì các sản phẩm và dịch vụ kỹ thuật, đặc biệt trong các lĩnh vực kỹ thuật điện, điện tử, máy tính, viễn thông, và các ngành công nghiệp kỹ thuật khác.
Một số tiêu chuẩn của IEEE
| Tiêu chuẩn IEEE | Mô tả |
| IEEE 802.3 (Ethernet) | Là một trong những chuẩn kỹ thuật phổ biến nhất cho mạng máy tính và mạng di động hiện nay.Chuẩn này định nghĩa các quy tắc về cách truyền dữ liệu giữa các thiết bị trong một mạng, đồng thời cung cấp cơ chế phát hiện và xử lý lỗi truyền thông. |
| IEEE 802.11 (Wi-Fi) | Là chuẩn kết nối không dây WiFi, đặt ra các thông số kỹ thuật như tốc độ truyền, phạm vi sóng, băng tần truyền tải, và các giao thức bảo mật. |
| IEEE 802.15 (Bluetooth) | Các chuẩn kết nối không dây phạm vi ngắn Bluetooth quy định về phạm vi truyền tải ngắn, tốc độ truyền dữ liệu, giao thức kết nối và các tính năng đặc biệt của chúng. |
| IEEE 802.16 (WiMAX) | Cung cấp hướng dẫn về việc thiết kế, triển khai và quản lý các mạng WiMAX, với khả năng hoạt động ở khoảng cách xa |
| IEEE 802.3af (Power over Ethernet – PoE) | Là một tiêu chuẩn kỹ thuật cho phép cung cấp nguồn điện trực tiếp cho các thiết bị mạng như IP phones, camera an ninh, router, modem thông qua cáp mạng.Tiêu chuẩn này quy định các thông số như điện áp, dòng điện và công suất tối đa được truyền qua cáp mạng. |
| IEEE 1394 (FireWire/i.LINK) | Là một chuẩn kết nối cho phép truyền dữ liệu tốc độ cao giữa các thiết bị điện tử như máy tính, máy ảnh và ổ cứng.Chuẩn này được phát triển bởi Apple và sau đó được chuyển giao cho tổ chức IEEE để trở thành một tiêu chuẩn công nghiệp toàn cầu. |
| IEEE 488 (GPIB) | Là chuẩn giao tiếp số, cho phép các thiết bị điện tử kết nối với nhau và truyền dữ liệu. Chuẩn này được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp, khoa học và y tế. |
| IEEE 754 (floating-point arithmetic) | Áp dụng cho phép tính số học dấu chấm động, đảm bảo tính đồng nhất trong các phép tính trên các thiết bị khác nhau và đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy trong các ứng dụng quan trọng như khoa học, kỹ thuật và tài chính. |
| IEEE 1613 (substation automation) | Chuẩn này được thiết kế cho các hệ thống tự động hóa trong ngành điện lực, như các trạm điện và trạm biến áp.Nó quy định các yêu cầu về các thiết bị điện tử được sử dụng trong các ứng dụng tự động hóa của trạm điện, bao gồm khả năng chống chịu với các điều kiện môi trường khắc nghiệt và khả năng chống nhiễu điện từ. |
| IEEE 1588 (precision time protocol) | Áp dụng để đồng bộ hóa thời gian trên các thiết bị mạng thông qua việc sử dụng giao thức Precision Time Protocol (PTP).Chuẩn này cung cấp độ chính xác lên đến mức nanosecond, giúp đảm bảo tính đồng bộ và độ chính xác trong các lĩnh vực hoặc ứng dụng đòi hỏi sự chính xác cao. |
| IEEE 802.1X (Authentication) | Là một tiêu chuẩn kỹ thuật bảo mật, nhằm xác thực các thiết bị trên mạng cục bộ bằng cách sử dụng các giao thức xác minh và kiểm soát quyền truy cập của chúng. |
Chuẩn IEEE 802.11 là gì?
IEEE 802.11 là bộ tiêu chuẩn xác định giao tiếp cho mạng LAN không dây (WLAN), được người tiêu dùng gọi là Wi-Fi.
IEEE 802.11 được giám sát bởi Ủy ban Tiêu chuẩn IEEE LAN/MAN (IEEE 802). Phiên bản hiện tại của tiêu chuẩn là IEEE 802.11-2007.
Nói cách khác, IEEE 802.11 là tập hợp các hướng dẫn kỹ thuật để triển khai Wi-Fi. Việc bán các sản phẩm dưới nhãn hiệu này được giám sát bởi một hiệp hội thương mại trong ngành, Wi-Fi Alliance.
IEEE 802.11 xuất phát từ quyết định năm 1985 của Ủy ban Truyền thông Liên bang Hoa Kỳ về việc mở băng tần ISM để sử dụng không cần phép. Tiêu chuẩn này được chính thức phát hành vào năm 1997, với phiên bản đầu tiên gọi là IEEE 802.11-1997, hiện đã lỗi thời.
Người ta thường nhắc đến “tiêu chuẩn 802.11” hoặc “họ tiêu chuẩn 802.11”. Tuy nhiên, chính xác hơn là chỉ có một tiêu chuẩn (IEEE 802.11-2007) với nhiều sửa đổi. Các sửa đổi phổ biến bao gồm 802.11a, 802.11b, 802.11g và 802.11n.
Kiến trúc IEEE 802.11
Các thành phần của kiến trúc IEEE 802.11 bao gồm:
1. Trạm (STA): Bao gồm tất cả các thiết bị kết nối với mạng LAN không dây. Có hai loại trạm:
- Điểm truy cập không dây (WAP)**: Hay còn gọi là điểm truy cập (AP), thường là các bộ định tuyến không dây đóng vai trò như các trạm cơ sở hoặc điểm truy cập.
- Client: Là các thiết bị như máy trạm, máy tính, laptop, máy in, điện thoại thông minh,…
Mỗi trạm đều có một bộ điều khiển giao diện mạng không dây.
2. Bộ dịch vụ cơ bản (BSS): Là một nhóm các trạm giao tiếp ở mức lớp vật lý. BSS có thể chia thành hai loại tùy theo phương thức hoạt động:
- Cơ sở hạ tầng BSS: Các thiết bị giao tiếp với nhau thông qua các điểm truy cập.
- BSS độc lập: Các thiết bị giao tiếp trực tiếp với nhau theo cách ngang hàng.
3. Bộ dịch vụ mở rộng (ESS): Là một tập hợp của tất cả các BSS được kết nối.
4. Hệ thống phân phối (DS): Kết nối các điểm truy cập trong ESS.
Định dạng khung trong IEEE 802.11
Các trường chính của khung mạng LAN không dây theo chuẩn IEEE 802.11 bao gồm:
- Điều khiển khung: Là trường 2 byte bắt đầu, bao gồm 11 trường con chứa thông tin điều khiển của khung.
- Thời lượng: Là trường 2 byte xác định khoảng thời gian mà khung và báo nhận của nó chiếm kênh.
- Các trường địa chỉ: Bao gồm ba trường địa chỉ, mỗi trường dài 6 byte, chứa các địa chỉ nguồn, đích ngay lập tức và điểm cuối cuối cùng tương ứng.
- Sequence: Trường 2 byte lưu trữ số khung.
- Dữ liệu: Là trường có kích thước thay đổi, mang dữ liệu từ các lớp trên. Kích thước tối đa của trường dữ liệu là 2312 byte.
- Kiểm tra trình tự: Là trường 4 byte chứa thông tin phát hiện lỗi.
Tổng hợp các chuẩn IEEE 802.11 phổ biến nhất
| Chuẩn IEEE | Năm phát hành | Tần số (GHz) | Tốc độ tối đa (Mbps) | Phạm vi kết nối (m) |
| Chuẩn 802.11 | 1997 | 2.4 | 2 | ~20-100 |
| Chuẩn 802.11b (WiFi 1) | 1999 | 2.4 | 11 | ~30-150 |
| Chuẩn 802.11a (WiFi 2) | 1999 | 5 | 54 | ~40-100 |
| Chuẩn 802.11g (WiFi 3) | 2003 | 2.4 | 54 | ~80-200 |
| Chuẩn 802.11n (WiFi 4) | 2009 | 2.4/5 | 600 | ~70-250 |
| Chuẩn 802.11ac (WiFi 5) | 2013 | 5 | 1730 | ~30-300 |
| Chuẩn 802.11ax (WiFi 6) | 2019 | 5 | 1920 | – |
Công nghệ WiFi nào có tốc độ tối ưu nhất?
Với những số liệu trên, có thể kết luận rằng Wi-Fi chuẩn 802.11 a/b/g/n/ac/ax hiện có tốc độ cao nhất. Tốc độ của Wi-Fi chuẩn 802.11 a/b/g/n/ac/ax có thể đạt tới 1920 Mbps, theo lý thuyết nhanh gấp 3 lần so với chuẩn n.
Tuy nhiên, mặc dù Wi-Fi chuẩn 802.11 a/b/g/n/ac/ax có hiệu suất vượt trội, việc phổ biến rộng rãi chuẩn này gặp khó khăn do giá thành cao. Thay vào đó, chuẩn n được sử dụng phổ biến hơn vì nó cung cấp tốc độ đủ đáp ứng nhu cầu của người dùng với chi phí hợp lý hơn.
Kết luận
Nhìn chung, việc hiểu về IEEE và các tiêu chuẩn kỹ thuật của nó là rất quan trọng đối với sự phát triển và triển khai của các công nghệ hiện đại. Qua việc nắm bắt kiến thức về các tiêu chuẩn IEEE 802.11, chúng ta có thể hiểu rõ hơn về cách mạng không dây hoạt động và cách chúng ảnh hưởng đến cuộc sống hàng ngày của chúng ta.
Đồng thời, sự tiên phong và phát triển không ngừng của IEEE cũng đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra những cơ hội mới và khuyến khích sự tiến bộ trong lĩnh vực công nghệ thông tin và truyền thông.
