So sánh công nghệ OFDMA và MU-MIMO chi tiết, những điểm khác biệt

OFDMA và MU-MIMO là hai công nghệ quan trọng trong việc tăng cường khả năng truyền tải dữ liệu của mạng không dây. Trên thị trường hiện nay, các thiết bị Wi-Fi tương thích OFDMA và MU-MIMO đang dần trở nên phổ biến, mang lại cho người dùng trải nghiệm kết nối không dây nhanh chóng, ổn định và đáng tin cậy. Hãy cùng Việt Tuấn tìm hiểu thêm về hai công nghệ này nhé. 

1. Tìm hiểu công nghệ OFDMA Và MU-MIMO

1.1. Công nghệ OFDMA là gì?

OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) là một trong những công nghệ tiên tiến nhất được sử dụng trong các router Wi-Fi 6. Được viết tắt từ Orthogonal Frequency Division Multiple Access - Phân chia tần số trực giao nhiều người truy cập, OFDMA giúp chia nhỏ kênh truyền dữ liệu thành các tần số nhỏ hơn được gọi là "sóng mang con". 

Với OFDMA, một router Wi-Fi 6 có khả năng gửi nhiều tín hiệu khác nhau trong cùng một phiên truyền dữ liệu. Điều này giúp tăng khả năng truyền dữ liệu và độ ổn định của mạng, đặc biệt là trong những môi trường có nhiều người dùng đồng thời sử dụng tín hiệu của chung bộ phát WiFi.

OFDMA là phiên bản đa người dùng của công nghệ OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) đã có sẵn. Nó cho phép nhiều thiết bị kết nối cùng lúc, điều này không thể thực hiện được bằng cách sử dụng OFDM truyền thống. OFDMA sử dụng một số tín hiệu con của mỗi dải tần số để phân chia cho các thiết bị khác nhau.

OFDMA là sự cải tiến của công nghệ FDM (Frequency Division Multiplexing) trước đó. Công nghệ OFDMA được sử dụng phù hợp với chuyển đổi của các nhà cung cấp và bộ định tuyến internet sang công nghệ WiFi 6. Nó cũng phù hợp với việc sử dụng mạng 5G và 4G thay vì 3G và 3G LTE cho các dịch vụ điện thoại. OFDMA thay thế kỹ thuật điều chế tín hiệu analog cũ bằng sóng tín hiệu mang dạng số.

Công nghệ OFDMA được điều khiển bởi một loạt các quy tắc và thuật toán để truyền tải dữ liệu giữa nhiều thiết bị khác nhau thông qua mạng không dây. Trước đây, với các công nghệ như FDM và OFDM, đã tồn tại một số điểm yếu và sự sử dụng tài nguyên hạn chế.

FDM yêu cầu khoảng cách giữa các tín hiệu để tránh chồng chéo, dẫn đến sử dụng một loạt các tần số và khả năng sử dụng kém. Với OFDM, các tần số được định vị chiến lược và các điểm truy cập có thể phân biệt dễ dàng giữa các truyền tải dữ liệu khác nhau. Tín hiệu được phép chồng lên nhau để vẫn có thể gửi dữ liệu một cách hiệu quả. 

Tìm hiểu thêm về bài viết: OFDM là gì? Phân biệt OFDMA và OFDM, những điểm khác biệt. 

1.2. Cách thức hoạt động của công nghệ OFDMA

Trong quá khứ, các mạng sử dụng tiêu chuẩn WiFi để truyền tải email và lướt web với lưu lượng truy cập thấp hơn và ít thiết bị sử dụng. Tuy nhiên, với việc các thiết bị ngày nay có chức năng xử lý dữ liệu phức tạp hơn, sử dụng công nghệ WiFi truyền thống không đáp ứng được nhu cầu tăng trưởng và quản lý lưu lượng dữ liệu. 

Điều này dẫn đến sự ra đời của OFDMA, một kỹ thuật phân chia tần số có khả năng giảm thiểu tác động của nhiều thiết bị cùng thực hiện nhiều tác vụ trên băng tần.

OFDMA chia một kênh WiFi thành các tần số nhỏ hơn được gọi là đơn vị tài nguyên. Mỗi đơn vị tài nguyên được gán cho một thiết bị khách, do đó một điểm truy cập có thể truyền tải với nhiều thiết bị đồng thời. Trong WiFi 5, các kênh được chia thành 64 tín hiệu mang tín hiệu dữ liệu riêng lẻ. 

Trong WiFi 6, OFDMA điều chỉnh việc chia nhỏ các kênh này thành các đơn vị nhỏ hơn và sắp xếp chúng để tránh gây nhiễu.

Orthogonal Frequency Division Multiple Access xác định số đơn vị tài nguyên (RU) được gán cho mỗi thiết bị khách sử dụng các yếu tố như kích thước gói dữ liệu, ràng buộc thiết bị và chất lượng dịch vụ được mong đợi của gói dữ liệu đó. 

Điều này có nghĩa là các thiết bị gửi các gói dữ liệu quan trọng, lớn hoặc nhạy cảm sẽ được gán nhiều đơn vị tài nguyên hơn, trong khi các thiết bị có lưu lượng gói dữ liệu thấp hơn chỉ được gán ít đơn vị tài nguyên. Nó làm cho quá trình truyền tải rất hiệu quả và giảm thiểu lãng phí tài nguyên.

Một cách để hiểu rõ hơn về cách OFDMA hoạt động là dùng một ví dụ về công ty vận chuyển hàng hóa có nhiều xe tải. Trong trường hợp này, mỗi xe tải tương đương với một băng tần có khả năng vận chuyển hàng hóa tới một địa điểm và khách hàng cụ thể. 

Với OFDMA, mỗi xe tải có thể chở hàng hóa và đồ vật thuộc về nhiều khách hàng khác nhau và giao hàng đúng theo thứ tự trên tuyến đường giao hàng. Như vậy, OFDMA tối ưu hóa mạng máy tính để truyền tải nhanh chóng và hiệu quả.

Tìm hiểu thêm về công nghệ: DSL là gì? Vai trò của công nghệ DSL trong truyền tải internet

1.3. Công nghệ MU-MIMO là gì?

MU-MIMO (Multi-User Multiple Input and Multiple Output) được sử dụng trong các router Wi-Fi để tăng cường tốc độ kết nối và khả năng phục vụ nhiều thiết bị cùng lúc. Công nghệ MU-MIMO sử dụng nhiều ăng-ten để truyền và nhận tín hiệu Wi-Fi, cho phép router gửi tín hiệu đến nhiều thiết bị đồng thời. 

Điều này giúp tăng cường khả năng phục vụ cho nhiều người dùng và giảm độ trễ trong quá trình truyền tải. Với MU-MIMO, các thiết bị có thể kết nối với router Wi-Fi của mình một cách nhanh chóng và dễ dàng hơn, giúp cải thiện trải nghiệm mạng.

MU-MIMO là một công nghệ mới, đổi mới ngành công nghiệp. Đây là một công nghệ không dây cho phép nhiều thiết bị khách hàng tương tác đồng thời. MU-MIMO là một công nghệ không dây đa đường đi được sử dụng để truyền thông tin qua các thiết bị và sử dụng nhiều anten để tạo một môi trường tốt hơn cho việc truyền thông, cho phép nhiều kết nối đến cùng một thiết bị đồng thời.

Công nghệ MIMO là cách mà một điểm truy cập quay quanh băng thông internet, phân chia nó và phân phối đến các thiết bị phụ. Công nghệ MIMO ban đầu là Single User MIMO (WiFi 4). 

Hiện nay, Multi-User MIMO đang thay thế công nghệ cũ. MU-MIMO được giới thiệu là một phần của sóng thứ hai của WiFi 5 (IEEE 802.11ac) và hiện đã có sẵn trong WiFi 6 (IEEE 802.11ax).

MU-MIMO cho phép nhiều thiết bị WiFi nhận đồng thời các luồng dữ liệu khác nhau. Trong phiên bản đầu tiên và trong sóng thứ hai của WiFi 5, MU-MIMO chỉ hỗ trợ 4x4. Điều này có nghĩa là điểm truy cập hoặc router hỗ trợ MU-MIMO và lên đến 4 ăng-ten có thể phát sóng tín hiệu internet đến tối đa 4 khách hàng cùng một lúc. 

WiFi 6 hỗ trợ 8x8 MU-MIMO, có nghĩa là nó có thể phát sóng đến tối đa tám khách hàng 1x1 mà không có độ trễ trong truyền tải.

Xem thêm chi tiết bài viết: So sánh Wifi 5 và Wifi 6: 10 điểm khác biệt chính bạn cần biết

1.4. Cách thức hoạt động của công nghệ MU-MIMO

Multi-User MIMO là một bộ các công nghệ đầu vào và đầu ra (MIMO) để tạo ra nhiều đường truyền cho việc giao tiếp không dây giữa các thiết bị và bộ định tuyến hoặc các thiết bị kết nối. Nó cho phép các thiết bị gửi sóng qua nhiều ăng-ten đến các thiết bị khác nhau. Nó là một phương pháp tiên tiến hơn so với SU MIMO, mà bao gồm giao tiếp giữa một nút đa ăng-ten và một thiết bị khác với cùng loại ăng-ten.

Tương tự, OFDMA cũng thêm nhiều chức năng truy cập vào OFDM hiện có, và MU-MIMO thêm chức năng đa người dùng vào MIMO. Hiện tại, MU-MIMO là một phương pháp truyền thông hoạt động với các kết nối không dây downlink, từ một điểm truy cập đến nhiều thiết bị khách. Để hiểu hoạt động của MU-MIMO, chúng ta cần hiểu cách MIMO hoạt động.

Trong MIMO, các thiết bị khách và điểm truy cập phải có nhiều ăng-ten vô tuyến hơn một. Các ăng-ten này nên giống nhau và được sắp xếp vật lý cách nhau. Một luồng không gian là một tập dữ liệu được gửi bởi chuỗi vô tuyến phát (điểm truy cập), luồng không gian này được nhận bởi chuỗi vô tuyến thu (khách) và tái tạo để phù hợp với tin nhắn ban đầu. 

Trong MIMO, mỗi chuỗi vô tuyến (ăng-ten) gửi một luồng không gian của cùng một tần số, sau đó được nhận bởi bộ thu trên từng ăng-ten của nó.

Beamforming cũng là một cách để hiểu MU-MIMO. Beamforming loại bỏ truyền tải không hướng và thay vào đó gửi tín hiệu đến thiết bị được dự định. Beamforming giúp MU-MIMO tăng cả tốc độ và phạm vi của tín hiệu. Tín hiệu được gửi từ điểm truy cập đến nhiều người dùng nhưng chỉ các người dùng cụ thể.

Vì vậy, MU-MIMO hoạt động theo các bước đơn giản. Đầu tiên, điểm truy cập phát sóng một khung âm thanh. Các thiết bị khách tương thích sau đó gửi lại dữ liệu ma trận cho điểm truy cập. Điểm truy cập tính toán vị trí của nó và chọn một nhóm thiết bị khách để truyền dữ liệu đồng thời. 

Điểm truy cập sau đó truyền luồng dữ liệu và điều chỉnh pha quan trọng đến các thiết bị khách. Cuối cùng, điểm truy cập tìm và nhận xác nhận dữ liệu đã nhận được từ các thiết bị khách. Tất cả các bước này làm cho mạng không dây có tốc độ và hiệu suất tốt hơn. Tuy nhiên, điều quan trọng là MU-MIMO chỉ hoạt động trong downlink, từ điểm truy cập tới các thiết bị khách.

2. So sánh OFDMA và MU-MIMO: Những điểm khác biệt

Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) và Multi-User Multiple Input Multiple Output (MU-MIMO) là hai công nghệ được sử dụng trong các tiêu chuẩn WiFi hiện tại và được tích hợp sẵn vào các router mới. Mặc dù hai công nghệ này có điểm tương đồng, nhưng cũng có 7 điểm khác biệt chính.

2.1. Công nghệ

Sự khác biệt chính giữa OFDMA và MU-MIMO là cả hai hoạt động theo các cách khác nhau và được dựa trên các nguyên tắc khác nhau. Họ có các phương pháp khác nhau để đạt được mục tiêu của công nghệ truyền thông không dây tốt hơn. Công nghệ truyền thông Orthogonal Frequency Division Multiple Access, hoặc OFDMA, sử dụng ý tưởng chia tần số thành các kênh và tần số phụ nhỏ hơn được gán riêng cho các thiết bị dựa trên nhu cầu của chúng. 

Thay vì gán một kênh hoàn chỉnh cho một điện thoại di động, nó chỉ gán các tần số phụ cho điện thoại cho mục đích cụ thể và chỉ trong thời gian cần thiết.

Trong khi đó, Multi-User Multiple Input Multiple Output (MU-MIMO) cho phép điểm truy cập truyền thông tin dưới dạng tín hiệu radio trực tiếp đến nhiều thiết bị cùng một lúc. Điều này khác rất nhiều so với cách OFDMA hoạt động nhưng lại bổ sung hoàn hảo cho nhau để tạo ra một kết nối truyền thông mượt mà nhất có thể.

2.2. Đặc tính của băng thông

Băng thông (Bandwidth) là khả năng truyền tải dữ liệu tối đa trên một kênh qua mạng internet trong khoảng thời gian nhất định. Băng thông miêu tả độ "rộng" của một làn đường, ảnh hưởng trực tiếp đến số lượng ô tô di chuyển song song trong một khoảng thời gian. 

Công nghệ OFDMA và MU-MIMO có độ rộng băng thông khác nhau. Điều này có nghĩa là OFDMA hỗ trợ truyền tải dữ liệu trên một băng thông cụ thể, trong khi MU-MIMO hoạt động tốt hơn với một loại băng thông khác.

Cụ thể, công nghệ OFDMA chia kênh thành các bộ truyền con là lý tưởng cho các mạng băng thông thấp. Các mạng như internet vạn vật (IoT) chủ yếu xử lý các gói dữ liệu nhỏ và là môi trường lý tưởng cho OFDMA. Nó giảm thiểu độ trễ và tăng hiệu suất của mạng bằng cách phục vụ đồng thời nhiều thiết bị với các gói dữ liệu nhỏ một cách đồng thời mà MU-MIMO không thể làm được.

Khi nhiều thiết bị yêu cầu băng thông cao để nhận một lượng dữ liệu lớn, MU-MIMO trở thành công nghệ lý tưởng để triển khai. Một ví dụ tốt là khi xem phim hoặc chơi game. Các mạng băng thông cao này có thể đạt được tốc độ tối đa mỗi người dùng bằng cách sử dụng MU-MIMO. Router có cả hai công nghệ và có thể chuyển đổi và kết hợp cả hai phương thức truyền tải để đạt được hiệu suất tốt nhất tùy thuộc vào yêu cầu của mạng.

Tìm hiểu thêm: Tốc độ mạng bao nhiêu là nhanh? Cách đo tốc độ mạng

2.3. Ảnh hưởng tốc độ mạng

Tốc độ là một vấn đề cơ bản mà mỗi công nghệ phải có trong đầu khi cung cấp các giải pháp khác nhau. Một số công nghệ phù hợp hơn để tăng tốc độ của thiết bị, trong khi những công nghệ khác lại không tham gia tích cực vào việc tăng tốc độ.

Trong OFDMA, tốc độ không phải là ưu tiên mà là một sản phẩm phụ của truyền thông hiệu quả hơn. 

OFDMA tăng độ hiệu quả, loại bỏ lãng phí và giảm độ trễ cho một mạng cụ thể. Những điều này kết hợp có thể làm cho truyền dữ liệu nhanh hơn đối với mỗi thiết bị, nhưng đó không phải là một tác động trực tiếp của OFDMA.

MU-MIMO làm cho mạng có khả năng truyền tải cao hơn và trực tiếp tăng tốc độ của mỗi thiết bị kết nối với bộ phát. Trong MU-MIMO, nhiều làn đường được tạo ra và dữ liệu có thể di chuyển nhanh hơn.

2.4. Truyền dữ liệu

Truyền dữ liệu phần lớn là hai chiều, điều này có nghĩa là dữ liệu có thể được truyền từ một thiết bị đến thiết bị khác và ngược lại. Việc truyền dữ liệu từ điểm truy cập đến người dùng được gọi là downlink, trong khi việc truyền từ người dùng đến điểm truy cập được gọi là uplink.

OFDMA có thể thúc đẩy việc truyền dữ liệu song hành hai chiều trong tiêu chuẩn IEEE 802.ax. Tuy nhiên, MU-MIMO chỉ có thể thực hiện truyền dữ liệu một chiều xuống. Khi truyền lên trong MIMO, điều đó xảy ra thông qua SU-MIMO. Điều này có nghĩa là mặc dù một điểm truy cập có thể đồng thời truyền tới nhiều thiết bị, các thiết bị khách chỉ có thể truyền một lúc một thiết bị tới điểm truy cập.

2.5. Constancy of signals

Tín hiệu có thể được gửi dưới dạng luồng liên tục hoặc được chia thành các gói tin. Điều này áp dụng cho các công nghệ MU-MIMO và OFDMA. OFDMA không hỗ trợ việc liên tục truyền tải tín hiệu giữa điểm truy cập và một thiết bị khách hàng. Nó được dựa trên nhu cầu và chỉ phân bổ tần số khi cần thiết. Do đó, tín hiệu không được liên tục.

Trong khi đó, MU-MIMO cho phép điểm truy cập giữ kết nối tín hiệu liên tục cho mỗi thiết bị kết nối mà không bị gián đoạn. Điều này là một lợi ích lớn của công nghệ này. Nó chia sẻ băng thông giữa các thiết bị mà không cắt tín hiệu hoặc làm giảm tốc độ truyền tải.

2.6. The use of antennas 

Antennas là các thành phần phát hoặc thu sóng vô tuyến để truyền thông giữa các thiết bị. Antennas được sử dụng trong hầu hết các thiết bị kết nối với nhau như router. Tuy nhiên, các công nghệ khác nhau sử dụng antennas với mức độ khác nhau.

Công nghệ Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) không phải là công nghệ dựa trên antennas. Nó đơn giản chỉ chia một kênh duy nhất thành nhiều kênh con được sử dụng khi cần thiết.

Mặt khác, MU-MIMO hoạt động chủ yếu thông qua antennas. Càng nhiều antennas thì MU-MIMO có thể kết nối nhiều thiết bị hơn vào mạng. MU-MIMO sử dụng các dòng không gian để điều hướng tín hiệu theo hướng vật lý và phân tách các thiết bị cuối khác nhau.

2.7. Dung lượng mạng

Khả năng của mạng là một yếu tố quan trọng, đặc biệt khi các xu hướng hiện tại khuyến khích mỗi người sở hữu nhiều thiết bị. MU-MIMO tăng khả năng của mạng để truyền tải tải trọng cao hơn. 

Nó cho phép các điểm truy cập thực hiện các hoạt động WiFi tốn nhiều năng lượng, điều mà sẽ không thể hoặc rất chậm trong một công nghệ thay thế. Điều này lại không đúng với OFDMA.

3. So sánh OFDMA và MU-MIMO: Những điểm giống nhau

OFDMA và MU-MIMO có những điểm tương đồng với nhau như sau:

3.1. Multi-user 

OFDMA cùng với công nghệ MU-MIMO đều là hai kỹ thuật được sử dụng trong truyền thông không dây và đều liên quan đến việc sử dụng nhiều thiết bị. Không còn là những ngày mà truyền dữ liệu chỉ có thể tồn tại theo hướng đôi chiều giữa hai thiết bị. 

Hiện nay, OFDMA cho phép truy cập điểm gán tần số cho nhiều thiết bị và MU-MIMO cho phép tạo ra các kênh khác nhau cho các thiết bị khác nhau.

3.2. Use in Wi-Fi network 

Mạng WiFi đã có từ những năm 1990. Từ đó đến nay, nhiều công nghệ truyền thông không dây đã được tạo ra và cải tiến. OFDMA đã trải qua nhiều sự thay đổi từ FDM đến OFDM và hiện tại là OFDMA. MU-MIMO cũng đã được cải tiến kể từ khi ban đầu được tạo ra dưới dạng công nghệ MIMO. 

Tuy nhiên, hai công nghệ này đã trở thành một phần kiến ​​trúc cơ bản đằng sau các tiêu chuẩn wifi mới nhất. OFDMA và MU-MIMO đều được triển khai trên WiFi 6.

3.3. Reduction of latency 

Độ trễ (latency) mô tả thời gian cần thiết để gửi một gói dữ liệu từ một điểm (người gửi) đến điểm khác (người nhận). Cả OFDMA và MU-MIMO đều giảm thời gian trễ của quá trình truyền dữ liệu, từ đó làm cho việc truyền thông nhanh hơn.

4. Có cần thiết phải sử dụng cả OFDMA với MU-MIMO không?

MU-MIMO và OFDMA là 2 công nghệ quan trọng của Wi-Fi 6, chúng có thể hoạt động hiệu quả khi được kết hợp với nhau. MU-MIMO là một công nghệ quan trọng cho phép nhiều thiết bị truyền dữ liệu đồng thời với AP. Và OFDMA cho phép chia sẻ kênh tần số thành nhiều Resource Unit (RU), từ đó cho phép nhiều thiết bị truyền dữ liệu đồng thời trên một kênh duy nhất. 

Khi kết hợp cả hai công nghệ này, Bộ phát Wi-Fi 6 có thể đáp ứng tốt những yêu cầu ngày càng cao về băng thông và mật độ thiết bị kết nối. Điều này giúp cho Wi-Fi 6 có thể đáp ứng tốt cho các ứng dụng đòi hỏi nhiều băng thông như Video 4k, 8k, Livestream, Gọi thoại. Ngoài ra, việc sử dụng kết hợp MU-MIMO và OFDMA cũng là giải pháp tối ưu để sử dụng ở nơi có mật độ thiết bị cao như khu công nghiệp, trung tâm thương mại, sân bay.

Tạm kết

Nhìn chung, OFDMA và MU-MIMO đóng vai trò là các công nghệ bổ sung cho nhau, mặc dù có những điểm khác biệt nhất định. Với sự gia tăng của các thiết bị IoT, OFDMA sẽ rất phù hợp cho các công ty muốn triển khai các ứng dụng IoT với tập tin nhỏ. Song song với đó, MU-MIMO có thể giúp tăng khả năng chứa đựng và hiệu suất cho các ứng dụng có băng thông cao. Cả hai công nghệ này kết hợp với nhau và cùng nhau cải thiện khả năng kết nối mạng một cách toàn diện.