OFDMA là gì? Cơ chế hoạt động, lợi ích và điểm khác biệt với OFDM

Khi số lượng thiết bị kết nối Wi-Fi ngày càng tăng, cơ chế truyền dữ liệu tuần tự dễ gây ùn tắc và làm độ trễ tăng cao. Vậy OFDMA là gì, công nghệ Orthogonal Frequency Division Multiple Access hoạt động ra sao và khác biệt thế nào so với OFDM? Cùng Viettel IDC tìm hiểu chi tiết trong nội dung dưới đây.

OFDMA là gì?

OFDMA là viết tắt của Orthogonal Frequency Division Multiple Access, một kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao được sử dụng trong Wi-Fi 6, Wi-Fi 7 và nhiều hệ thống mạng di động. Công nghệ này cho phép một kênh truyền được chia thành nhiều phần nhỏ để nhiều người dùng hoặc thiết bị có thể gửi, nhận dữ liệu đồng thời.

OFDMA hoạt động như thế nào?

OFDMA hoạt động bằng cách chia một kênh Wi-Fi thành nhiều sóng mang con trực giao. Các sóng mang con này tiếp tục được nhóm thành những đơn vị tài nguyên nhỏ gọi là Resource Unit, viết tắt là RU.

Điểm truy cập Wi-Fi có thể gán từng RU cho các thiết bị khác nhau trong cùng một chu kỳ truyền. Nhờ đó, nhiều thiết bị có thể trao đổi dữ liệu đồng thời mà không phải lần lượt chiếm toàn bộ kênh.

Có thể hình dung OFDMA giống như một chiếc xe tải chở hàng. Trong mô hình Wi-Fi cũ, mỗi chuyến xe chỉ chở hàng cho một khách hàng, kể cả khi thùng xe chưa được sử dụng hết. Với OFDMA, một chuyến xe có thể chở nhiều kiện hàng của nhiều khách hàng khác nhau, sau đó sắp xếp lịch giao để tối ưu thời gian và tải trọng.

So sánh sự khác biệt giữa OFDM và OFDMA

OFDM và OFDMA đều sử dụng các sóng mang con trực giao để truyền dữ liệu, nhưng khác nhau về cách phân bổ tài nguyên mạng. OFDM chủ yếu tối ưu đường truyền cho một người dùng trong mỗi lượt, còn OFDMA chia kênh thành nhiều phần để phục vụ nhiều người dùng cùng lúc.

Lợi ích của OFDMA trong thực tế

OFDMA giúp mạng không dây khai thác hiệu quả hơn tài nguyên tần số bằng cách phục vụ nhiều thiết bị trong cùng một chu kỳ truyền. Nhờ đó, công nghệ này đặc biệt phù hợp với các môi trường có mật độ kết nối cao, lưu lượng đa dạng và nhiều ứng dụng yêu cầu độ trễ thấp.

Khai thác băng thông sát với nhu cầu thực tế

Một trong những lợi ích của OFDMA là khả năng phân bổ băng thông phù hợp với nhu cầu của từng thiết bị. Các thiết bị không còn phải chiếm toàn bộ kênh khi chỉ cần truyền một lượng dữ liệu nhỏ.

Nhờ giảm phần tài nguyên bị bỏ trống, mạng có thể truyền nhiều dữ liệu hữu ích hơn trong cùng một khoảng thời gian. Điều này góp phần tăng thông lượng tổng thể mà không nhất thiết phải mở rộng thêm băng thông vật lý.

Rút ngắn thời gian chờ khi nhiều thiết bị cùng truy cập

Trong mạng sử dụng OFDM truyền thống, các thiết bị thường phải xếp hàng để chờ đến lượt truyền dữ liệu. Khi số lượng kết nối tăng, thời gian chờ có thể kéo dài và ảnh hưởng đến các ứng dụng cần phản hồi nhanh.

OFDMA cho phép nhiều thiết bị truyền đồng thời trên các RU khác nhau. Nhờ đó, dữ liệu không cần chờ toàn bộ kênh được giải phóng, giúp giảm độ trễ cho hội nghị trực tuyến, trò chơi trực tuyến, trí tuệ nhân tạo, thực tế ảo và thực tế tăng cường.

Cải thiện chất lượng mạng mật độ cao

OFDMA đặc biệt phù hợp với các địa điểm có hàng trăm hoặc hàng nghìn thiết bị cùng truy cập mạng, chẳng hạn sân vận động, giảng đường, sân bay, bệnh viện và khu triển lãm.

Thay vì xử lý từng thiết bị theo thứ tự, điểm truy cập có thể gom nhiều yêu cầu vào cùng một lần truyền. Mạng vì thế ít bị tắc nghẽn hơn, tốc độ phản hồi ổn định hơn và trải nghiệm của người dùng cũng được cải thiện.

Phân bổ tài nguyên phù hợp cho hệ sinh thái IoT

Các thiết bị IoT thường chỉ gửi những gói dữ liệu nhỏ như nhiệt độ, trạng thái cảm biến hoặc thông tin định vị. Nếu mỗi thiết bị phải sử dụng toàn bộ kênh để gửi một lượng dữ liệu rất thấp, tài nguyên mạng sẽ bị lãng phí.

OFDMA cấp cho từng thiết bị IoT một RU có kích thước phù hợp. Nhiều cảm biến có thể gửi dữ liệu trong cùng một chu kỳ, giúp mạng hỗ trợ số lượng thiết bị lớn hơn mà không tạo áp lực quá mức lên điểm truy cập.

Giảm mức tiêu thụ điện trên thiết bị đầu cuối

OFDMA cho phép thiết bị sử dụng mức công suất phù hợp với phần kênh được cấp thay vì phải truyền trên toàn bộ băng thông. Các thiết bị có lưu lượng thấp vì thế có thể hoạt động với công suất truyền nhỏ hơn.

Cơ chế lập lịch cũng giúp thiết bị xác định chính xác thời điểm cần gửi hoặc nhận dữ liệu. Trong khoảng thời gian còn lại, thiết bị có thể chuyển sang trạng thái tiết kiệm năng lượng, qua đó kéo dài thời lượng pin cho cảm biến, điện thoại và các thiết bị di động.

Hỗ trợ tốt hơn cho ứng dụng thế hệ mới

Wi-Fi 6 và Wi-Fi 7 sử dụng OFDMA để phục vụ nhiều ứng dụng có yêu cầu khác nhau trên cùng một hạ tầng mạng. Một kênh Wi-Fi có thể đồng thời xử lý dữ liệu từ camera, cảm biến IoT, cuộc gọi video và thiết bị thực tế ảo. Khả năng phân bổ tài nguyên linh hoạt giúp doanh nghiệp triển khai các ứng dụng như tự động hóa sản xuất, chẩn đoán hình ảnh từ xa, bán lẻ tích hợp AR và điều khiển thiết bị thời gian thực với độ ổn định cao hơn.

OFDMA được sử dụng ở đâu?

OFDMA được ứng dụng trong nhiều hệ thống truyền thông vô tuyến cần phục vụ đồng thời số lượng lớn người dùng hoặc thiết bị. Một số tiêu chuẩn phổ biến có sử dụng công nghệ này gồm:

- IEEE 802.11ax, tương ứng với Wi-Fi 6 và các thế hệ Wi-Fi mới hơn.

- Wi-Fi 7 với cơ chế Multi-RU mở rộng khả năng cấp phát tài nguyên.

- Đường xuống của mạng LTE 4G.

- Giao diện vô tuyến trong nhiều hệ thống 5G.

- Chế độ di động của tiêu chuẩn WiMAX IEEE 802.16.

- Một số hệ thống mạng đô thị không dây theo IEEE 802.20.

Kết luận

Hiểu rõ OFDMA là gì giúp người dùng nhận thấy vì sao công nghệ này trở thành thành phần quan trọng của Wi-Fi 6, Wi-Fi 7, LTE và 5G. Bằng cách chia kênh truyền thành các đơn vị tài nguyên nhỏ và phân bổ cho nhiều thiết bị, OFDMA giúp giảm độ trễ, hạn chế tắc nghẽn và nâng cao hiệu suất sử dụng băng thông.