วันอาทิตย์ที่ 12 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2555

ระบบเครือข่ายไร้สาย

ระบบเครือข่ายไร้สาย เป็นเทคโนโลยีที่ช่วยให้การติดต่อสื่อสารระหว่างอุปกรณ์สื่อสาร หรือเครื่อง คอมพิวเตอร์ 2 เครื่อง หรือกลุ่มของเครื่องคอมพิวเตอร์ที่สามารถสื่อสารกันได้ รวมถึงการติดต่อสื่อสารระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์กับอุปกรณ์เครือข่าย คอมพิวเตอร์ด้วยเช่นกัน โดยปราศจากการใช้สายสัญญาณในการเชื่อมต่อ แต่จะใช้ คลื่นวิทยุเป็นช่องทางการสื่อสารแทนการรับ-ส่ง ข้อมูลระหว่างกันจะผ่านอากาศทำให้ไม่ต้องเดินสายสัญญาณ และติดตั้งใช้งานได้ สะดวกขึ้น   ระบบเครือข่ายไร้สายใช้แม่เหล็กไฟฟ้าผ่านอากาศ เพื่อรับ-ส่งข้อมูลข่าวสาร ระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์ และระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์กับอุปกรณ์เครือข่าย โดยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านี้ อาจเป็นคลื่นวิทยุ (radio) หรืออินฟาเรด (Infrared) ก็ได้

ระบบเครือข่ายไร้สาย (Wireless LANs) เกิดขึ้นครั้งแรกในปี ค.ศ.1971 บนเกาะฮาวาย โดย Project ของนักศึกษาของมหาวิทยาลัยฮาวาย ที่ชื่อว่า “ALOHNET”  ขณะ นั้นลักษณะการส่งข้อมูลเป็นแบบ Bi-directional ส่งไป-กลับง่าย ๆ ผ่านคลื่นวิทยุ สื่อสารกันระหว่างคอมพิวเตอร์ 7 เครื่อง ซึ่งตั้งอยู่บนเกาะ 4 เกาะโดยรอบ และมีศูนย์กลางการเชื่อมต่ออยู่ที่เกาะ ๆ หนึ่ง ที่ชื่อว่า Oahu

เทคโนโลยีการเข้าถึงข้อมูลความเร็วสูงหรือที่เรียกกันโดยทั่วไปว่า การเข้าถึงบรอดแบนด์ (Broadband  Access) มีได้หลายประเภท ทั้งบรอดแบนด์ผ่านสาย (สายทองแดง สายเคเบิล และสายใยแก้วนำแสง) และบรอดแบนด์ไร้สายผ่านทางคลื่นวิทยุ ซึ่งปัจจุบันสามารถส่งผ่านข้อมูลด้วยความเร็วสูงยิ่งขึ้น เนื่องจากมีรูปแบบของการมอดูเลชั่นที่ใช้คลื่นวิทยุได้คุ้มค่ามากขึ้น

เทคโนโลยี การเข้าถึงข้อมูลเฉพาะในส่วนที่เป็นการเข้าถึงไร้สาย (Broadband Wireless Access: BWA) นั้น สามารถแยกกลุ่มออกได้ตามลักษณะของการเข้าถึงได้ดังต่อไปนี้

1. Personal Area Network (PAN) คือ เทคโนโลยีการเข้าถึงไร้สายในพื้นที่เฉพาะส่วนบุคคล โดยมีระยะทางไม่เกิน 10 เมตร และมีอัตราการรับส่งข้อมูลความเร็วสูงมาก (สูงถึง 480 Mbps) ซึ่งเทคโนโลยีที่ใช้กันแพร่หลาย ก็เช่น
  • Ultra Wide Band (UWB) ตามมาตรฐาน IEEE 802.15.3a
  • Bluetooth ตามมาตรฐาน IEEE 802.15.1
  • Zigbee ตามมาตรฐาน IEEE 802.15.4

เทคโนโลยี เหล่านี้ใช้สำหรับการติดต่อสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ต่อพ่วง (peripherals) ให้สามารถรับส่งข้อมูลถึงกันได้ และยังใช้สำหรับการรับส่งสัญญาณวิดีโอที่มีความละเอียดภาพสูง (high definition video signal) ได้ด้วย

2. Local Area Network (LAN) คือ เทคโนโลยีการเข้าถึงไร้สายในพื้นที่เฉพาะ ซึ่งมักมีระยะทางไม่เกิน 100 เมตร และมีอัตราการรับส่งข้อมูลความเร็วที่สูงถึงระดับ 100 Mbps และติดตั้งสถานีฐานที่เรียกว่า Access Point เพื่อทำหน้าที่เชื่อมต่อสัญญาณระหว่างอุปกรณ์ปลายทาง (Terminal Equipment) ในลักษณะที่เป็นเซลล์ขนาดเล็กมาก (pico cells) ที่ไม่แตกต่างจากเซลล์ของระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่มากนัก โดยเทคโนโลยีที่ใช้กันแพร่หลายคือ
  • WiFi ตามมาตรฐาน IEEE 802.11และมาตรฐานที่พัฒนาจากมาตรฐานดังกล่าว
  • ETSI HIPERLAN ตามมาตรฐานของกลุ่มประเทศยุโรป

ข้อ จำกัดสำหรับการใช้งานเทคโนโลยีนี้คือ จำนวนของผู้ใช้งานในขณะใดขณะหนึ่งพร้อมกัน ระยะห่างระหว่าง access point กับ terminal equipment และความพอเพียงของคลื่นความถี่ เนื่องจากส่วนใหญ่จะเป็นการใช้งานในลักษณะได้รับยกเว้นใบอนุญาต (unlicensed) จึงต้องใช้คลื่นความถี่ร่วมกันกับผู้ประกอบการรายอื่น

3. Metropolitan Area Network (MAN) คือ เทคโนโลยีการเข้าถึงไร้สายในพื้นที่เขตเมืองหรือพื้นที่ขนาดใหญ่ ซึ่งมีระยะทางตั้งแต่ 10 ถึง 50 กม. ขึ้นอยู่กับคลื่นความถี่ที่ใช้งาน และมีอัตราการรับส่งข้อมูลที่ความเร็วสูงในระดับ 15-50 Mbps ขึ้นอยู่กับการใช้งานว่าเป็น non-line-of-sight (NLOS) หรือ line-of-sight (LOS) โดยเทคโนโลยีที่เป็นที่กล่าวถึงในปัจจุบันคือ
  • WiMAX ตามมาตรฐาน IEEE 802.16 และมาตรฐานที่พัฒนาจากมาตรฐานดังกล่าว
  • WiBro ซึ่งเป็นมาตรฐานที่พัฒนาโดยประเทศเกาหลีใต้ ก่อนที่จะได้พัฒนาต่อเนื่องจนถือว่าเป็นส่วนหนึ่งของมาตรฐาน IEEE 802.16
  • ETSI HIPERMAN ซึ่งเป็นมาตรฐานของกลุ่มประเทศยุโรป ซึ่งพัฒนาให้ทำงานร่วมกันได้กับมาตรฐาน IEEE 802.16

แต่ เดิมนั้นเทคโนโลยีการเข้าถึงดังกล่าว มุ่งเน้นที่การใช้งานแบบประจำที่ (Fixed) ซึ่งอุปกรณ์ของผู้ใช้บริการจะติดตั้งอยู่กับที่ในลักษณะภายนอกอาคาร (outdoor) เป็นหลัก ก่อนที่จะพัฒนาไปเป็นการใช้งานภายในอาคาร (indoor) แล้วจึงพัฒนาออกแบบให้สามารถใช้งานแบบเคลื่อนที่ (Mobile) ได้ด้วย

อย่าง ไรก็ตามยังมีเทคโนโลยีการเข้าถึงไร้สายในลักษณะดังกล่าว ที่ไม่ได้อ้างอิงมาตรฐานหลักที่กล่าวไว้ข้างต้น และมีใช้งานอยู่ก่อนหน้าที่มาตรฐานทางเทคนิคดังกล่าวจะเป็นที่ยอมรับในวง กว้าง โดยเป็นมาตรฐานเฉพาะของผู้ผลิตแต่ละราย (proprietary) ที่อาจมีข้อจำกัดในการใช้งานร่วมกันกับระบบของผู้ผลิตรายอื่น อุปกรณ์ที่ใช้เทคโนโลยีในลักษณะนี้ มักเรียกกันโดยทั่วไปว่า Pre-WiMAX

4. Wide Area Network (WAN) คือ เทคโนโลยีการเข้าถึงไร้สายบริเวณกว้างที่อาจครอบคลุมพื้นที่ทั่วประเทศหรือ เขตภูมิภาค แต่จะมีอัตราการรับส่งข้อมูลที่มีความเร็วได้ไม่เกิน 1.5 Mbps เนื่องจากมุ่งเน้นที่การใช้งานแบบเคลื่อนที่ ทั้งนี้เทคโนโลยีการเข้าถึงที่มักระบุว่าเป็นเทคโนโลยีการเข้าถึงไร้สาย บริเวณกว้างคือ
  • เทคโนโลยีโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคที่ 3 (3G) ซึ่งพัฒนาต่อเนื่องมาจากเทคโนโลยีโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคที่ 2 โดยมีสองมาตรฐานหลักคือ


    • Wideband CDMA (W-CDMA) ที่พัฒนาต่อเนื่องจากเทคโนโลยี GSM
    • CDMA2000 ที่พัฒนาต่อเนื่องจากจากเทคโนโลยี CDMA One (IS-95)
  • MBWA (Mobile Broadband Wireless Access) ตามมาตรฐาน IEEE 802.20 ซึ่งเป็นมาตรฐานที่เทียบเคียงกันได้กับ IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) แต่ยังอยู่ระหว่างการจัดทำมาตรฐาน


ตารางที่ 1 แสดงรายละเอียดเทคโนโลยีไร้สายต่างๆ ที่สำคัญ













































802.11

802.11a

802.11b

802.11g
 Standard Approved July 1997 September 1999 September 1999 June 2003
 Available Bandwidth 83.5 MHz 300 MHz 83.5 MHz 83.5 MHz
 Unlicensed Frequencies of Operation 2.4-2.4835 GHz
 DSSS, FHSS
 5.15-5.35 GHz
 5.425-5.675 GHz 5.725-5.825GHz
 OFDM		 2.4-2.4835GHz
 DSSS		 2.4-2.4835GHz
 DSSS, OFDM
 Data Rate per Channel 2, 1 Mbps 54, 48, 36, 24, 18,
 12, 9, 6 Mbps		 11, 5.5, 2, 1Mbps 54, 36, 33, 24, 22,
 12, 11, 9, 6,  5.5,
 2, 1 Mbps
 Modulation Type DQPSK
 (2 Mbps DSSS)
 DBPSK
 (1 Mbps DSSS)
 4GFSK
 (2Mbps FHSS)
 2GFSK
 (1Mbps FHSS)
 BPSK (6, 9 Mbps)
 QPSK (12, 18
 Mbps)
 16-QAM (24, 36
 Mbps)
 64-QAM (48, 54
 Mbps)		 DQPSK/CCK
 (11, 5.5 Mbps)
 DQPSK (2 Mbps)
 DBPSK (1 Mbps)		 OFDM/CCK (6,9,12,
 18,24,36,48,54)
 OFDM
 (6,9,12,18,24,36,
 48,54)
 DQPSK/CCK
 (22, 33, 11, 5.5 
 Mbps)
 DQPSK(2 Mbps)
 DBPSK(1 Mbps)
 Compatibility 802.11 Wi-Fi (5 GHz) Wi-Fi Wi-Fi at 11Mbps
 and below



การกำหนดรูปแบบการให้บริการ Broadband Wireless Access แบ่งเป็น 3 ประเภท ดังนี้ 1. การใช้งานแบบประจำที่ (Fixed) ซึ่งผู้ใช้บริการไม่สามารถเคลื่อนที่ในขณะรับส่งข้อมูลได้ เนื่องจากจะทำให้เกิดการแทรกจากหลายทิศทางของสัญญาณ (Multi-path Fading) และเทคโนโลยีที่รองรับการใช้งานในลักษณะนี้ ไม่ มีขีดความสามารถในการแก้ไขผลกระทบที่เกิดจากสัญญาณรบกวนซึ่งเกิดจากการ เคลื่อนที่ของผู้ใช้งาน อีกทั้งยังไม่มีความสามารถที่จะรองรับการย้ายพื้นที่ใช้งาน (Roaming) จากสถานีฐานหนึ่งไปอีกสถานีฐานหนึ่งได้  อย่างไรก็ตามหากจำกัดให้ผู้ใช้บริการอยู่ประจำที่ ก็จะทำให้เทคโนโลยีที่รองรับการใช้งานแบบนี้ทำการรับส่งข้อมูลได้ด้วยอัตรา เร็วสูงสุด เทคโนโลยีในกลุ่มนี้ได้แก่ MMSD, LMDS, การสื่อสารดาวเทียมและมาตรฐานในตระกูล IEEE 802.16, 16a และ 16d ซึ่งก็คือ WiMAX ในระยะแรกนั่นเอง

2. การใช้งานแบบเคลื่อนที่ช้าๆ (Portable) หมายถึง การนำอุปกรณ์สื่อสารไปใช้งานในขณะที่มีการเคลื่อนที่ แต่การเคลื่อนที่ดังกล่าวเป็นเพียงการขยับเปลี่ยนตำแหน่งการใช้งานเล็กน้อย หากมีการเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องก็ต้องเป็นการเคลื่อนที่ช้า ๆ เช่น การก้าวเดินเหยาะ มิใช่การโดยสารยานพาหนะซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง เทคโนโลยี ในกลุ่มนี้ต้องชดเชยความสามารถในการรองรับการใช้งานขณะเคลื่อนที่กับพื้นที่ ให้บริการที่แคบลง และอัตราเร็วในการสื่อสารที่อาจจะต่ำกว่าการใช้งานแบบประจำที่ โดยในกลุ่มนี้ประกอบไปด้วยเทคโนโลยี IEEE802.16e หรือ WiMAX ในระยะที่ 2 และเทคโนโลยีอื่น ๆ ได้แก่ IEEE 802.16a, b, g และ n ซึ่งก็คือเทคโนโลยี Wi-Fi ที่มีใช้งานกันอยู่ทั่วไป ข้อดีของการใช้งานแบบ Portable ก็คือ ผู้ใช้งานสามารถเปลี่ยนสถานีฐานหรือจุดเชื่อมต่อไปใช้งาน ณ สถานที่อื่นได้ โดยเครือข่ายจะตรวจสอบโพรโฟล์ (profile) การใช้งานของผู้ใช้บริการ จากฐานข้อมูลส่วนกลาง เพื่ออนุญาตให้ใช้งานในต่างพื้นที่ (Roaming) ได้

3. การใช้งานขณะเคลื่อนที่ (Mobility) หมายถึง การรับส่งข้อมูลในขณะกำลังเดินด้วยความเร็ว เช่น โดยสารยานพาหนะ เป็นต้น  ปัจจุบันมีเพียงเทคโนโลยีโทรศัพท์เคลื่อนที่เท่านั้นที่สามารถรองรับการใช้ งานในรูปแบบนี้ แต่ในอนาคต IEEE มีแผนที่จะผลักดันเทคโนโลยี IEEE802.20 เพื่อรองรับการให้บริการในลักษณะดังกล่าว ซึ่งคาดว่าจะมีข้อดีกว่าการใช้เครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่ที่มีการจำกัด อัตราเร็วในการสื่อสารข้อมูลดังได้กล่าวมาแล้วข้างต้น  อย่างไรก็ตามหากมีการพัฒนาเทคโนโลยีโทรศัพท์เคลื่อนที่รูปแบบใหม่ ๆ เช่น HSDPA และ HSUPA ขึ้นและสามารถเปิดใช้งานได้สำเร็จ ก็เท่ากับว่าผู้บริโภคมีทางเลือกในการใช้บริการ BWA ขณะเคลื่อนที่ทั้งผ่านเครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่และโดยใช้เทคโนโลยี IEEE802.20 ที่กำลังจะมาถึงในอนาคต

 
รูปแบบการให้บริการ Broadband Wireless Access และเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้อง


มาตรฐานรูปแบบการสื่อสารไร้สายแบบ Wireless Local Area Network (IEEE 802.11)

มาตรฐาน หลักของระบบเครือข่ายไร้สายและอุปกรณ์เครือข่ายไร้สาย คือ มาตรฐาน IEEE 802.11 เป็นมาตรฐานระบบเครือข่ายไร้สายที่ถูกกำหนดขึ้นโดย Institute of Electrical and Electronic Engineers ซึ่งเป็นองค์กรกำหนดมาตรฐานเกี่ยวกับการสื่อสารของอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์ โดยในส่วนมาตรฐาน IEEE 802.XX นั้นจะเป็นเรื่องเกี่ยวกับการสื่อสารผ่านครือข่าย เช่น IEEE 802.3 ก็คือมาตรฐานของเครือข่ายแบบ Ethernet โดยในส่วนย่อย IEEE 802.11 ก็จะเป็นการสื่อสารกับเครือข่าย แต่เป็นแบบไร้สายนั่นเอง

มาตรฐาน IEEE 802.11 นั้นเริ่มประกาศใช้ตั้งแต่ปี ค.ศ.1997 มาตรฐานที่เกิดขึ้นนี้ยังมีข้อจำกัดในด้านเทคโนโลยี ซึ่งกำหนดระบบการส่งสัญญาณด้วยความเร็ว 2 Mbps และได้มีการพัฒนาเรื่อยมา โดยมีส่วนย่อยอยู่ด้วยกันถึง 9 ส่วน คือ a, b, c, d, e, f, g, h และ i โดยแต่ละชนิดนั้นก็จะมีลักษณะหรือมาตรฐานของรายละเอียดต่างกันไป ซึ่งหลังจาก 9 กลุ่มย่อยนี้ พัฒนามาตรฐาน IEEE 802.11 ในด้านต่าง ๆ จนเสร็จสิ้นแล้ว จึงได้มีการนำเอามาตรฐานที่พัฒนาเสร็จแล้วมานำเสนอและผลิตออกเป็นผลิตภัณฑ์ ออกวางจำหน่าย โดยผลิตภัณฑ์ แรกที่ออกวางจำหน่ายเป็นผลิตภัณฑ์ที่พัฒนาโดยกลุ่มย่อย b จึงทำให้เกิดมาตรฐาน IEEE 802.11b ในปี ค.ศ.1999 ย่านความถี่ที่เริ่มใช้เบื้องต้น คือ 2.4 GHz โดยมีความเร็วในการรับ-ส่งข้อมูลสูงสุดอยู่ที่ 11 Mbps ได้วางตลาดก่อนผลิตภัณฑ์กลุ่มอื่น จึงเป็นกลุ่มที่มาตรฐานได้รับการยอมรับและเป็นที่รู้จักมากที่สุดในช่วงนี้ จากนั้นจึงตามด้วยกลุ่ม a ที่ออกความถี่สูงสุดถึง 5 GHz และมีความเร็วสูงสุดถึง 54 Mbps  โดยในการวางตลาดของแต่ละมาตรฐานนั้นไม่เกี่ยวว่า a จะเก่ากว่า b และ c จะออกมาใหม่ในอนาคตตามตัวอักษร แต่จะขึ้นอยู่กับว่ามาตรฐานของกลุ่มใดทำเสร็จก่อนก็จะออกเปิดตัวก่อน โดยไม่เรียงลำดับตามตัวอักษร


มาตรฐาน IEEE 802.11

มาตรฐาน IEEE 802.11 เหมือนกับมาตรฐาน IEEE 802.3 Ethernet ซึ่งใช้กับเครือข่าย LAN แบบใช้สาย และ IEEE 802.5 สำหรับเครือข่าย Token Ring ตรงที่มาตรฐาน IEEE 802.11 จะมุ่งความสนใจไปที่ระดับล่างสุดสองระดับของ ISO model คือ Physical Layer และ Data Link Layer ซึ่งจะทำให้ Application, Network OS, Protocol รวมทั้ง TCP/IP ใด ๆ ก็ตามสามารถใช้งานบน 802.11 Compliant WLANs ได้ง่าย ๆ เช่นเดียวกับใช้งานบน Ethernet โดยทั่ว ๆ ไป

มาตรฐาน 802.11 นี้ใช้การส่งสัญญาณแบบคลื่นวิทยุที่ความถี่ 2.4 GHz ซึ่งเป็นความถี่ ISM band สามารถส่งข้อมูลได้ด้วยอัตราความเร็วค่อนข้างต่ำ คือ 1 และ 2 Mbps เท่านั้น โดยใช้เทคนิคการส่งสัญญาณหลักอยู่ 2  รูปแบบ คือ DSSS และ FHSS ซึ่งถูกคิดค้นมาจากหน่วยงานทหาร  การ ส่งสัญญาณทั้ง 2 รูปแบบจะใช้ความกว้างของช่องสัญญาณ (Bandwidth) ที่มากกว่าการส่งสัญญาณแบบ Narrow Band แต่ทำให้สัญญาณมีความแรงมากกว่าซึ่งง่ายต่อการตรวจจับมากกว่าแบบ Narrow Band

หน่วยงานทหารใช้วิธีการเหล่านี้ในการปิดกั้นการใช้งานจากอุปกรณ์อื่น ๆ ที่จะมาทำให้ระบบเกิดปัญหา โดย การส่งสัญญาณแบบ FHSS สัญญาณจะกระโดดจากความถี่หนึ่งไปยังอีกความถี่หนึ่งในอัตราที่ได้กำหนดไว้ แล้ว ซึ่งจะรู้กันเฉพาะตัวรับกับตัวส่งเท่านั้น  ส่วนการส่งสัญญาณแบบ DSSS จะมีการส่ง Chipping Code ไปกับสัญญาณแต่ละครั้งด้วย ซึ่งจะมีเฉพาะตัวรับกับตัวส่งเท่านั้นที่จะรู้ลำดับของ Chip  สำหรับการใช้งานระบบเครือข่ายแบบไร้สายทุกวันนี้ DSSS มีคุณสมบัติที่โดดเด่นและให้ Throughput ที่มากกว่า  เมื่อเร็ว ๆ นี้เองที่ได้มีการพัฒนาจนได้อัตราการส่งข้อมูล 11 Mbps ผ่านการส่งแบบ DSSS และเป็นมาตรฐานที่โดดเด่นของ WLAN  ผลิตภัณฑ์ซึ่งรองรับมาตรฐาน 802.11b (อัตราส่งถ่ายข้อมูลสูง 11 Mbps) นี้สามารถทำงานร่วมกับผลิตภัณฑ์ซึ่งทำงานกับมาตรฐาน DSSS แบบเก่า 802.11 (อัตราส่งถ่ายข้อมูล 1 และ 2 Mbps) ได้ แต่ระบบ FHHS จะถูกใช้กับอุปกรณ์ที่มีกำลังส่งต่ำ เป็น Application ที่ใช้งานในย่านต่ำ ๆ เช่น โทรศัพท์ไร้สายความถี่ 2.4 GHz แต่จะใช้งานร่วมกับผลิตภัณฑ์ DSSS ไม่ได้


มาตรฐาน IEEE 802.11b มาตรฐาน IEEE 802.11b ซึ่งเป็นมาตรฐานระบบเครือข่ายไร้สายที่ได้รับการยอมรับมากที่สุดในโลก เพราะมีการเปิดตัวก่อนมาตรฐานอื่นและมีผลิตภัณฑ์ออกวางจำหน่ายแล้วมากและ แพร่หลายที่สุด

มาตรฐาน IEEE 802.11b นั้นล่าสุดได้รับการตั้งชื่อใหม่ว่า Wi-Fi โดยได้รับการรับรองมาตรฐานและกำหนดรายละเอียดโดยกลุ่ม WECA หรือ Wireless Ethernet Compatibility Alliance ที่ประกอบด้วยสมาชิกจากผู้ผลิตในอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์ชื่อดังอย่าง 3com, Cisco Systems, Intersil, Agere Systems, Nokia และ Symbol Technologies ซึ่งปัจจุบันก็ยังมีสมาชิกจากบริษัทต่างๆ อีกกว่า 110 บริษัทเข้าร่วมอยู่ในมาตรฐานนี้

สำหรับรายละเอียดด้านคุณสมบัติ ของ IEEE 802.11b จะสามารถรับ-ส่งข้อมูลได้ด้วยความเร็วสูงสุดที่ 11 Mbps โดยใช้ความถี่คลื่นวิทยุที่ 2.4 GHz ใช้เทคนิคการส่งสัญญาณแบบ DSSS โดยย่านความถี่ที่ใช้เป็น ISM Band จากระดับความเร็วที่ค่อนข้างต่ำ คือทำได้เพียง 11 Mbps เท่านั้น เมื่อเทียบกับ ระบบ LAN แบบมีสาย ที่มาตรฐานปัจจุบันอยู่ที่ระดับ 100 Mbps และล่าสุดมาตรฐานความเร็ว 1 Gbps กำลังเป็นที่ยอมรับและนิยมใช้งานมากขึ้นเรื่อย ๆ  ก็จะเห็นว่า IEEE 802.11b นั้นค่อนข้างช้ากว่ามาก ไม่เพียงเท่านั้นคลื่นความถี่วิทยุที่ 2.4 GHz ที่ IEEE 802.11b ใช้อยู่นั้นยังมีอุปกรณ์อื่น ๆ ร่วมใช้งานอยู่ด้วยหลายชนิด เช่น เตาไมโครเวฟ หรือโทรศัพท์มือถือ ซึ่งหากมีอุปกรณ์เหล่านี้ทำงานอยู่ใกล้ ๆ กับเครือข่าย IEEE 802.11b ก็จะทำให้ความเร็วในการรับส่งข้อมูลช้าลง  แต่จุดเด่นก็คือการใช้ความถี่คลื่นวิทยุที่ค่อนข้างต่ำ เพียง 2.4 GHz นั้นทำให้ IEEE 802.11b มีระยะทางในการติดต่อระหว่างอุปกรณ์ค่อนข้างไกล ทำให้ชุดเครือข่ายไร้สายแบบ IEEE 802.11b ไม่จำเป็นต้องมีจุดรับ-ส่งสัญญาณ หรือที่เรียกกันว่า Access Point หรือ Hot Spot มากนัก ซึ่งช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายได้ดี


มาตรฐาน IEEE 802.11a

มาตรฐาน IEEE 802.11a นั้นเกิดขึ้นหลังการวางตลาดของมาตรฐาน IEEE 802.11b โดยผลิตภัณฑ์ IEEE 802.11a มีจุดเด่นที่เหนือกว่า IEEE 802.11b ตรงที่ความเร็วในการรับส่งข้อมูลนั้นจะเร็วกว่า คือทำได้สูงสุดถึง 54 Mbps และเร็วกว่า IEEE 802.11b ในทุกระยะทาง (ความเร็วของเครือข่ายไร้สายทุกมาตรฐานจะลดลงเมื่อระยะทางมากขึ้น) โดย มีความถี่คลื่นวิทยุอยู่ที่ 5 GHz ซึ่งเป็นย่านความถี่วิทยุของ U-NII Band  มีความกว้างของความถี่ทั้งหมด 300 MHz โดยแบ่งเป็น 3 ระดับ ระดับละ 100 MHz คือ ต่ำ, ปานกลาง และสูง ซึ่งแต่ละระดับมีระดับความสามารถใช้งานและกำลังส่งแตกต่างกัน

         - ย่านความถี่ระดับต่ำ (Low Band) เป็นย่านความถี่ที่ทำงานจาก 5.15 ถึง 5.25 GHz กำลังส่งสูงสุดเท่ากับ 50 mW
         - ย่านความถี่ระดับปานกลาง (Middle Band) เป็นย่านความถี่ที่ทำงานจาก 5.25 ถึง 5.35 GHz ด้วยกำลังส่งสูงสุดเท่ากับ 250 mW
         - ย่านความถี่ระดับสูง (High Band) เป็นย่านความถี่ที่ทำงานจาก 5.725 ถึง 5.825 GHz ด้วยกำลังส่งสูงสุดเท่ากับ 1000 mW

โดย กำลังส่งที่สูงของเครื่องรับส่งสัญญาณของระบบเครือข่ายไร้สายและช่วงความถี่ 5.8 GHz จะทำให้สามารถส่งสัญญาณติดต่อกันระหว่างอาคารหนึ่งกับอีกอาคารหนึ่งได้ ส่วนการใช้งานภายในอาคารจะใช้งานในย่านความถี่ระดับปานกลางและต่ำ ซึ่งในอเมริกาสามารถใช้งานได้ทั้ง 3 ย่านความถี่ แต่ปัญหาเรื่องของกฎหมายเกี่ยวกับคลื่นความถี่ระดับ 5 GHz ที่ในแถบยุโรปและประเทศญี่ปุ่นมีข้อกำหนดค่อนข้างเคร่งครัดคือ ในยุโรปกำลังทำข้อตกลงร่วมกันระหว่าง IEEE และ ETSI ส่วนในประเทศญี่ปุ่นอนุญาตให้ใช้ได้เฉพาะ ย่านความถี่ต่ำเท่านั้น



ดัง นั้นการใช้งานในย่านความถี่ปานกลางและต่ำ จึงมีความกว้างของสัญญาณรวมกันเท่ากับ 200 MHz สามารถส่งข้อมูลได้ด้วยอัตราเร็วสูงสุดถึง 54 Mbps ได้สำเร็จ โดยใช้หลักการส่งสัญญาณความถี่ย่อยโดยอัตราเร็วต่ำ ๆ พร้อม ๆ กัน เมื่อนำทั้งหมดมารวมกันก็จะสามารถสร้างช่องสัญญาณที่มีอัตราเร็วสูงขึ้นได้ ตามที่ได้รับอนุญาตให้ใช้ช่วงความถี่ดังกล่าว สามารถแบ่งการใช้งานได้ถึง 8 ช่องสัญญาณโดยไม่ทับซ้อนกัน แต่ละช่องสัญญาณมีความกว้างเท่ากับ 20 MHz ใช้การมอดดูเลชั่นแบบ OFDM ในการส่งสัญญาณ ซึ่งเป็นเทคนิคการส่งสัญญาณแบบแยกส่งเป็นความถี่ย่อย ๆ (Narrow-Band Subcarriers) และมีความเป็นอิสระต่อกัน  แต่ละความถี่ย่อยจะมีความกว้างเท่ากับ 300 KHz จำนวน 52 ช่องสัญญาณความถี่ย่อย  สัญญาณความถี่ย่อยจะทำการรับและส่งข้อมูลโดยส่งไปแบบขนาน ด้านรับสัญญาณจะได้รับข้อมูลทั้งหมดพร้อมกัน ซึ่งนั้นก็หมายความว่าข้อมูลที่ส่งจะมีขนาดใหญ่ และต้องการความต่อเนื่องในการส่งสัญญาณ เพราะฉะนั้นเพื่อป้องกันการสูญหายของข้อมูล (Data Loss Feature ) จึงเพิ่ม FEC เข้าไปใน 802.11a ด้วย ซึ่งจะมีเฉพาะใน 802.11a เท่านั้น (ไม่พบใน 802.11b)


มาตรฐาน IEEE 802.11g

เป็นมาตรฐานที่กำลังอยู่ระหว่างการพัฒนาและคาดว่าจะสามารถวางตลาดได้ในช่วงปลายปี 2002 จุด เด่นของ IEEE 802.11g ก็คือการใช้คลื่นความถี่วิทยุ 2.4 GHz ซึ่งเป็นคลื่นสาธารณะที่ได้รับอนุญาตให้ใช้งานได้โดยไม่ผิดกฎหมายเหมือน มาตรฐาน IEEE802.11b แต่ใช้เทคโนโลยีแบบ OFDM ในการส่งสัญญาณ ทำให้มีความเร็วสูงสุดมากกว่า 20 Mbps เหมือนมาตรฐาน IEEE 802.11a จุดเด่นที่สำคัญของ 802.11g ก็คือสามารถใช้งานร่วมกับ 802.11b ที่มีอยู่แล้วได้

ตารางที่ 2 แสดงมาตรฐาน Wireless Lan
















































802.11

802.11a

802.11b

802.11g
 Standard Approved July 1997 September 1999 September 1999 June 2003
 Available Bandwidth 83.5 MHz 300 MHz 83.5 MHz 83.5 MHz
 Unlicensed Frequencies of Operation 2.4-2.4835 GHz
 DSSS, FHSS
 5.15-5.35 GHz
 5.425-5.675 GHz 5.725-5.825GHz
 OFDM		 2.4-2.4835GHz
 DSSS		 2.4-2.4835GHz
 DSSS, OFDM
 Data Rate per Channel 2, 1 Mbps 54, 48, 36, 24, 18,
 12, 9, 6 Mbps		 11, 5.5, 2, 1Mbps 54, 36, 33, 24, 22,
 12, 11, 9, 6,  5.5,
 2, 1 Mbps
 Modulation Type DQPSK
 (2 Mbps DSSS)
 DBPSK
 (1 Mbps DSSS)
 4GFSK
 (2Mbps FHSS)
 2GFSK
 (1Mbps FHSS)
 BPSK (6, 9 Mbps)
 QPSK (12, 18
 Mbps)
 16-QAM (24, 36
 Mbps)
 64-QAM (48, 54
 Mbps)		 DQPSK/CCK
 (11, 5.5 Mbps)
 DQPSK (2 Mbps)
 DBPSK (1 Mbps)		 OFDM/CCK (6,9,12,
 18,24,36,48,54)
 OFDM
 (6,9,12,18,24,36,
 48,54)
 DQPSK/CCK
 (22, 33, 11, 5.5 
 Mbps)
 DQPSK(2 Mbps)
 DBPSK(1 Mbps)
 Compatibility 802.11 Wi-Fi (5 GHz) Wi-Fi Wi-Fi at 11Mbps
 and below


เทคโนโลยีของการสื่อสารไร้สายแบบ 3G

เทคโนโลยี โทรศัพท์เคลื่อนที่ถือเป็นเทคโนโลยีสื่อสารไร้สาย นับจากการเปิดให้บริการโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคที่ 1 (First Generation Mobile หรือ 1G) ซึ่งมีมาตรฐานมากมายหลากหลาย ที่สำคัญก็ได้แก่มาตรฐานโทรศัพท์เคลื่อนที่ NMT (Nordic Mobile Telephone) และ AMPS (Advanced Mobile Phone System) ซึ่งประเทศไทยมีการนำเครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่ทั้ง 2 ระบบนี้มาเปิดใช้งานตั้งแต่ พ.ศ.2529 โดยองค์การโทรศัพท์แห่งประเทศไทย (ทศท.) และการสื่อสารแห่งประเทศไทย (กสท.) ในขณะนั้น  มาตรฐานโทรศัพท์เคลื่อนที่ 1G สามารถรองรับการสื่อสารแบบสนทนา (Voice Communication) ได้ในขณะเคลื่อนที่

แต่ก็ยังมีข้อจำกัดในการรับ ส่งข้อมูลอยู่มาก ไม่ว่าจะเป็นเทคนิคการมอดูเลตสัญญาณคลื่นวิทยุแบบ FSK (Frequency Shift Keying) ซึ่งมีความต้านทานต่อสัญญาณรบกวนได้เพียงระดับหนึ่ง ประกอบกับกระบวนการจัดการระบบสัญญาณ (Signaling) ที่ไม่รัดกุมการรับส่งข้อมูลผ่านเครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่ 1G แม้ทำได้ก็เพียงอัตราเร็วต่ำ ๆ เช่น 100-200 บิตต่อวินาทีไม่สามารถนำไปใช้งานเชิงพาณิชย์ได้แต่อย่างใด

การ พัฒนามาตรฐานเครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่สู่ยุค 2G แม้จะเกิดจากปัจจัยทางการเมืองด้วยความพยายามของสหภาพยุโรปที่ต้องการออกแบบ มาตรฐานโทรศัพท์เคลื่อนที่ GSM (Global System for Mobile Communication) ให้สามารถนำไปใช้งานได้ในทุกประเทศที่มีการติดตั้งเครือข่าย GSM อยู่ พร้อมกับการริเริ่มเก็บเลขหมายผู้ใช้บริการไว้ใน SIM Card แทนที่จะฝังไว้ในตัวเครื่องลูกข่าย และการออกแบบให้เครือข่ายมีการรับส่งสัญญาณตามกระบวนการดิจิตอลอย่างสมบูรณ์ แบบ ทำให้ฐานผู้ใช้โทรศัพท์เคลื่อนที่ GSM เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วทั่วโลก

ภายใต้การตอบโต้ของสหรัฐอเมริกาที่ผลักดันมาตรฐานโทรศัพท์เคลื่อนที่ CDMA ซึ่งมีความเป็นเลิศทางเทคโนโลยีเหนือกว่า GSM เพื่อหวังแย่งชิงความเป็นเจ้าเทคโนโลยีสื่อสารไร้สาย แต่ความล่าช้าในการเปิดตัวเทคโนโลยี CDMA ก็ทำให้มาตรฐานดังกล่าวเกือบล่มสลายเนื่องจากฐานผู้ใช้บริการ CDMA ทั่วโลกมีน้อยกว่า GSM มาก

ความ พยายามในการหารายได้ในรูปแบบใหม่ ๆ โดยเฉพาะการสื่อสารข้อมูลของผู้ประกอบการเครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่ ทำให้เกิดการพัฒนาเทคโนโลยี 2.5G ขึ้น ภายใต้เงื่อนไขที่ให้มีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของเครือข่าย 2G ให้น้อยที่สุด

พร้อมกับการนำเทคโนโลยีเชื่อมต่อ วงจรแบบแพ็กเกตสวิตช์ (Packet Switched) ซึ่งอนุญาตให้ผู้ใช้งานหลายรายสามารถรับส่งข้อมูลได้บนวงจรเดียวกัน ในลักษณะคล้ายกับนำเครือข่ายอินเทอร์เน็ตมาใช้งาน มีการพัฒนาเทคโนโลยี GPRS (Generic Packet Radio Service) ซึ่งต่อมาได้มีการพัฒนาไปเป็นเทคโนโลยี EDGE (Enhanced Data rate for GPRS Evolution) สำหรับใช้เพิ่มขีดความสามารถของเครือข่าย GSM ให้สามารถรองรับการสื่อสารข้อมูลได้ดีขึ้น

แต่ ก็ยังนับว่าเครือข่าย GPRS หรือ EDGE ไม่สามารถตอบสนองความต้องการใช้งานแบบ BWA ได้ เนื่องจากอัตราเร็วสูงสุดในการรับส่งข้อมูลทั้ง 171.2 และ 384 กิโลบิตต่อวินาที ของ GPRS และ EDGE นั้นเป็นอัตราเร็วรวมของความถี่ใช้งานแต่ละช่อง ในทางปฏิบัติย่อมไม่สามารถเปิดใช้งานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ เนื่องจากต้องกันทรัพยากรส่วนหนึ่งไว้เพื่อรองรับการสนทนาตามปกติ ก็ยิ่งทำให้อัตราเร็วในการรับส่งข้อมูลลดต่ำลงมาก ๆ และเหตุการณ์ในลักษณะนี้ก็เกิดขึ้นกับเทคโนโลยี 2.5G สำหรับเครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่ในตระกูล CDMA เช่นเดียวกัน

จึง กล่าวได้ว่าเทคโนโลยี 2.5G เป็นเพียงการเตรียมการเครือข่าย 2G เพื่อให้บริการสื่อสารข้อมูลแบบง่าย ๆ เท่านั้น ยังไม่สามารถเป็นช่องทางในการสื่อสารข้อมูลไร้สายอัตราเร็วสูงได้อย่างแท้ จริง

แม้เมื่อมีการพัฒนาเครือข่ายจากยุค 2.5G ไปสู่มาตรฐานเครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่ 3G โดยค่าย GSM พัฒนาจากเทคโนโลยี GPRS/EDGE ไปเป็น W-CDMA (Wideband CDMA) ส่วนค่าย CDMA พัฒนาจาก CDMA 2000 1x ไปเป็น CDMA 1x EV-DV


การพัฒนาเทคโนโลยีเครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่จากยุค 2G ไปสู่ 3G และต่อเนื่องไปสู่มาตรฐานหลังยุค 3G

เทคโนโลยี WiMAX หรือ Worldwide interoperability for Microwave Access มีวิวัฒนาการมาจากเทคโนโลยีการรับส่งข้อมูลโดยใช้คลื่นความถี่วิทยุย่าน ไมโครเวฟ ซึ่งเดิมมีรูปแบบการสื่อสารแบบเป็นเส้นตรง (Line of Sight หรือ LOS) และเป็นการเชื่อมต่อเพื่อส่งสัญญาณจากจุดหนึ่งไปสู่อีกจุดหนึ่ง (Point-to-Point) โดยมีการพัฒนาเปลี่ยนแปลงให้ WiMAX มีรูปแบบการสื่อสารแบบแพร่กระจายคลื่นวิทยุรอบทิศทาง (Omni-direction) หรือเฉพาะทิศทาง (Directional) โดยขึ้นกับการเลือกใช้ระบบสายอากาศถือเป็นการสื่อสารแบบไม่เป็นเส้นตรง (Non Line of Sight หรือ NLOS) เช่นเดียวกับการแพร่กระจายคลื่นวิทยุในกรณีของเครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่ เซลลูลาร์ทั่วไป

ดัง ได้กล่าวไว้แล้วว่าเทคโนโลยี WiMAX ในเชิงพาณิชย์มาตรฐานแรก ซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนด IEEE 802.16d ซึ่งบางครั้งอาจเรียกชื่อว่ามาตรฐาน IEEE 802.16-2004 รองรับเฉพาะการสื่อสารข้อมูล ที่ผู้ใช้งานไม่สามารถเคลื่อนที่ได้

โดย จะมีรุ่นที่เป็นไปตามข้อกำหนดมาตรฐาน IEEE 802.16e รองรับการสื่อสารข้อมูลในขณะเคลื่อนที่ช้า ๆ (Portable) จึงทำให้ผู้เริ่มลงทุนสร้างเครือข่าย WiMAX ในระยะแรก ๆ ต้องจำกัดแผนธุรกิจของตนเองเป็นผู้ให้บริการ DSL แบบไร้สายไปยังบ้านเรือนที่พักอาศัยหรืออาคารสำนักงาน โดยถือเป็นการทดแทนการวางคู่สายทองแดงในกรณีของบริการ DSL ทั่วไป

ซึ่ง ในกรณีนี้ผู้ใช้บริการจะต้องติดตั้งอุปกรณ์รับส่งสัญญาณ Customer Premise Equipment หรือ CPE ซึ่งจะทำหน้าที่รับส่งข้อมูลกับสถานีฐาน WiMAX และแปลงการเชื่อมต่อไปเป็นมาตรฐานอื่น ๆ เช่น Wi-Fi หรือจุดเชื่อมต่อแบบ USB หรือ Ethernet LAN สำหรับใช้กับเครื่องคอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์สื่อสารอื่น ๆ ที่มีการใช้งานในบ้านหรือสำนักงานซึ่งถือเป็นการลงทุนที่เหมาะสมในกรณีของ พื้นที่ที่ไม่สามารถจัดวางคู่สายทองแดงได้โดยสะดวก หรือในพื้นที่ชนบทห่างไกลที่มีต้นทุนในการวางสายทองแดงสูง ไม่คุ้มค่าต่อการลงทุน



WiMAX IEEE 802.16


มาตรฐานที่เกี่ยวข้องกับ WiMAX IEEE 802.16


  • 802.16 – โปรโตคอลพื้นฐานที่ถูกออกแบบให้เป็นมาตรฐานการนำ LMDS (Local multipoint distribution systems) ไปใช้ ด้วยสัญญาณความถี่สูงกว่า 11 GHz
  • 802.16a – ออกแบบให้ใช้ช่วงความถี่ตั้งแต่ 2 GHz ถึง 11GHz  ด้วยความตั้งใจให้ “last mile” สามารถ แข่งขันได้กับ DSL และ cable modem (และได้รับการประชาสัมพันธ์โดย WiMAX  ที่เป็นองค์กรที่ให้รับรองมาตรฐาน 802.16) ซึ่งสามารถนำส่งข้อมูลได้สูงสุดถึง 70 Mbps ด้วยขอบเขตรัศมีที่กว้างถึง 30 ไมล์ ซึ่งต้องให้เสาสัญญาณที่อยู่กับที่และโดยไม่อยู่ในเส้นสายตาก็ได้ โดย ไม่รวมการ handoff ใช้ช่วงความถี่ที่ไม่จดทะเบียนคือ 5.8 GHz  ขณะที่ความถี่จดทะเบียนคือ 2.6 GHz band และต่ำกว่า ถูกจัดให้อาจเป็นคู่แข่งของโมเด็ม DSL และ Cable Modem
  • 802.19 REVd เป็น การแก้ไขและยุบรวมมาตรฐาน 802.16a และ 802.16c (ดังนั้นพวกเราจึงไม่เห็น มาตรฐานนี้เท่าไหร่ในเวลานี้)  ในมาตรฐานเดียวกันที่จะมาแทนที่มาตรฐาน 802.16a ในฐานะมาตรฐานทั่วไป มีการเปลี่ยนแปลงการสนับสนุนการใช้เสาอากาศแบบ MIMO (Multiple-Input-Multiple-Output ด้วยการใช้เสาอากาศมากกว่าสองเสาขึ้น ไป) ซึ่งจะเพิ่มขอบเขตการทำงานให้กว้างขึ้น เพื่ออัตราการส่งข้อมูลได้เร็ว ขึ้น และง่ายต่อการติดตั้งกับเสาอากาศภายในอาคาร (ไม่จำเป็นต้องใช้เสายาว ๆ)

802.16e – เพื่อฟีเจอร์ในการเคลื่อนที่เข้าไปมีแบนด์วิตที่แคบกว่า ช่วงความถี่ที่ใช้กว้างประมาณ 5 Mhz ภายใต้ช่วงความถี่ใช้งานที่ 2 ถึง 6 GHz  มีความเร็วในการส่งข้อมูลที่น้อยกว่าและมีเสาอากาศที่เล็กลงเพื่อทำให้ เคลื่อนที่ได้สะดวกหรือติดตั้งบนพาหนะที่เคลื่อนที่ (ได้เร็วถึง 40 ไมล์ต่อชั่วโมง) โดยที่ยังสามารถทำงานได้สอดคล้องกับ มาตรฐาน 802.16  เฉพาะที่ความถี่การทำงานที่ 3.5 GHz หรือต่ำกว่า มันสามารถเป็นคู่แข่งกับระบบ cellular โดยมีรัศมีการทำงาน 1-3 ไมล์ในเมือง    























802.16a

802.16-2004 (REVd)

802.16e
 Fixed outdoor Fixed indoor Support for mobility
 Near LOS NLOS (non line-of-sight) "Portable" broadband
 access/internet for
 consumer

 - E1/T1 service for
   enterprise
 - Backhaul for Hotspots
 - Limited residential
   broadband access		 Indoor broadband access
 for Residential uses (high
 speed, internet, VoIP)		 Always best connected
 External box connected to
 PC with outside antenna		 External box connected to
 PC with built-in antenna		 PC card or chipset
 embedded in laptop, PDA
 and other mobile devices
  
สถาปัตยกรรมโครงข่าย (System Architecture)

โครงข่ายตามมาตรฐาน IEEE 802.16 จะประกอบด้วยส่วนสำคัญสองส่วน คือ

1. สถานีฐาน หรือ Base Station (BS) - ควบคุมการรับส่งข้อมูลของสถานีลูกข่ายหรือ Subscriber Station (SS) ทั้งหมดในพื้นที่บริการของสถานีฐานหรือ cell  นอกจากนี้สถานีฐานยังทำหน้าที่เป็นจุดเชื่อมต่อกับ wired Internet backbone

2. สถานีลูกข่าย หรือ Subscriber Station (SS) หรือ Customer Premises Equipment (CPE) ซึ่ง มีอยู่ 3 รูปแบบคือ

   a. Fixed CPE มีการติดตั้งอุปกรณ์และเสาอากาศที่มีตำแหน่งที่คงที่ เช่น outdoor CPE เป็นต้น

   b. Nomadic หรือ Portable CPE อุปกรณ์สามารถพกพาเคลื่อนย้ายได้ แต่อุปกรณ์จะต้องติดตั้งอยู่กับที่ในขณะใช้งาน ตัวอย่างอุปกรณ์ เช่น Indoor CPE หรือ Self-installed CPE เป็นต้น

   c. Mobile CPE อุปกรณ์สามารถใช้งานในขณะเคลื่อนที่ได้ (Mobility) อุปกรณ์ CPE นี้อาจจะอยู่ในรูปแบบของ PCMCIA USB หรือ flash Network card ที่ใช้กับอุปกรณ์ notebook PDA หรือ smart phone ซึ่งในอนาคต mobile CPE นี้จะถูกรวมเป็นอุปกรณ์พื้นฐานอยู่บน notebook PDA หรือ smart phone ไปในตัว



รูปแบบการเชื่อมต่อของโครงข่าย (Network Topology)

การเชื่อมต่อของโครงข่ายมีได้ 3 รูปแบบคือ

(1) Point to Point (PTP) เป็นการเชื่อมต่อโดยตรงระหว่าง สถานีฐาน กับ สถานีฐาน หรือ ระหว่าง
สถานีฐาน กับ สถานีลูกข่าย รูปแบบนี้เหมาะสำหรับการเชื่อมต่อแบบส่งต่อ (Backhaul connection)

(2) Point to Multipoint (PMP) เป็นการเชื่อมต่อระหว่าง สถานีฐาน กับ หลาย ๆ สถานีลูกข่ายพร้อม
กัน การเชื่อมต่อนี้เป็นรูปแบบหลักและใช้มากที่สุดของโครงข่ายตามมาตรฐานนี้








(3) Mesh Topology เป็นการเชื่อมต่อในรูปแบบตาข่ายหรือใยแมงมุม นั่นคือนอกจากสถานีลูกข่ายจะสามารถเชื่อมต่อกับสถานีฐานแล้ว สถานีลูกข่ายยังสามารถติดต่อด้วยกันเองได้อีกด้วย ซึ่งเป็นการขยายพื้นที่การให้บริการรูปแบบหนึ่ง  การเชื่อมต่อนี้เป็นรูปแบบเสริม (optional) ในมาตรฐาน IEEE 802.16 แต่ยังไม่เป็นที่แพร่หลายนักและยังไม่มีอุปกรณ์ใดที่รองรับการเชื่อมต่อใน รูปแบบนี้



รูปแบบการแพร่กระจายคลื่น (Propagation Model)

การติดต่อระหว่างสถานีฐานและสถานีลูกข่ายสามารถเป็นในรูปแบบของการสื่อสารทิศทางตรง หรือ Line of Sight (LOS) คือ สัญญาณติดต่อสื่อสารระหว่างสถานีฐานกับสถานีลูกข่ายจะมาจากทางตรง (Direct Path) เท่านั้น โดยปราศจากสิ่งกีดขวางใด ๆ  สิ่งกีดขวางจะทำให้เกิดการลดทอนของสัญญาณจนไม่สามารถสื่อสารกันได้  และอีกรูปแบบหนึ่งคือการสื่อสารทิศทางอ้อม หรือ Non Line of Sight (NLOS) สถานี ฐานกับสถานีลูกข่ายสามารถสื่อสารกันได้ถึงแม้ว่าจะมีสิ่งกีดขวาง สัญญาณที่รับได้จะมาจากหลายทิศทาง ไม่ว่าจะเป็นสัญญาณที่ถูกสิ่งกีดขวางลดทอนกำลังลงไป (Absorption) สัญญาณที่อ้อมผ่านสิ่งกีดขวาง (Diffraction) และสัญญาณที่สะท้อน (Reflection)  สัญญาณจากคนละทิศทางจะมีคุณสมบัติทางกายภาพแตกต่าง ทั้งความแรงของสัญญาณ (Signal Strength) เฟสของสัญญาณ Polarization และ Delay ของสัญญาณ ซึ่งต้องใช้เทคโนโลยีที่มีความซับซ้อนที่ด้านอุปกรณ์ภาครับหรือ Receiver จึงจะสามารถรับและแยกแยะสัญญาณที่มีมาจากคนละทิศทางนี้ได้  คุณสมบัติ Line of Sight และ Non Line of Sight มีความเกี่ยวโยงกับความถี่ที่ใช้งาน ในกรณีที่ความถี่สูงมากกว่า 11 GHz การสื่อสารระหว่างสถานีฐานและสถานีลูกข่าย ต้องการ Line of Sight เท่านั้น ส่วนความถี่ที่ต่ำกว่า 11 GHz โดยเฉพาะย่านความถี่ที่ต่ำกว่า 6 GHz สถานีฐานและสถานีลูกข่ายสามารถติดต่อแบบ Non Line of Sight ได้  คุณสมบัติ Non Line of Sight ทำให้เกิดความยืดหยุ่นในการติดตั้งและใช้งาน อุปกรณ์ลูกข่าย (CPE)



รูปแสดงคุณสมบัติ Line of Sight และ Non Line of Sight

การติดต่อสื่อสารระหว่างสถานีฐานกับสถานีลูกข่าย มีสองทิศทางคือ ขาขึ้น (Uplink) คือการส่งข้อมูลจาก สถานีลูกข่ายไปยังสถานีฐาน และ ขาลง (Downlink) คือส่งข้อมูลจากสถานีฐานไปยังสถานีลูกข่ายดังแสดงให้เห็นในรูป





















รูปแสดงทิศทางการส่งข้อมูล ขาขึ้น (Uplink)  และ  ขาลง (Downlink)


ดังนั้น Duplex scheme สำหรับ uplink กับ downlink มีได้สองรูปแบบหลัก คือ

1. TDD (Time Division Duplex) การส่งข้อมูลทางด้าน uplink กับ downlink ที่ความถี่เดียวกันแต่แบ่งการส่งคนละช่วงเวลา การส่งนั้นจะถูกแบ่งช่วงเวลาออกเป็น frame และในแต่ละ frame มีการแบ่งช่วงเวลาย่อยเป็น 2 subframes คือ uplink subframe และ downlink subframe  การส่งข้อมูลทิศทาง uplink จะถูกส่งในช่วงเวลา uplink subframe  ขณะที่การส่งข้อมูลทิศทาง downlink ส่งในช่วงเวลา downlink subframe  TDD สามารถรองรับการปรับเปลี่ยนช่วงเวลาของ frame ได้ คือ สัดส่วนช่วงเวลาของ uplink subframe กับ downlink subframe สามารถเปลี่ยนแปลงได้ขึ้นกับปริมาณ traffic ของ uplink และ downlink  ดังนั้น TDD จึงมีความยืดหยุ่นในการจัดการ bandwidth ค่อนข้างมาก













รูปแสดงการส่งข้อมูล ขาขึ้น (Uplink) และขาลง (Downlink) โดยใช้ TDD

2. FDD (Frequency Division Duplex) การส่งข้อมูล uplink กับ downlink ส่งที่คนละความถี่ การส่งข้อมูล uplink กับ downlink จึงสามารถส่งได้ในเวลาเดียวกัน  นอกจากนี้ FDD ยังรองรับ CPE ที่เป็นแบบ Half-FDD คืออุปกรณ์ลูกข่ายจะทำการส่งข้อมูลและรับข้อมูลคนละเวลากัน คือขณะที่อุปกรณ์ลูกข่ายกำลังส่งข้อมูลจะไม่สามารถรับข้อมูลได้ แต่การส่งและรับข้อมูลยังใช้คนละความถี่ การใช้รูปแบบ Half-FDD อุปกรณ์จะมีราคาที่ถูกกว่า full FDD เพราะส่วนประกอบภาครับสัญญาณกับภาคส่งสัญญาณของอุปกรณ์สามารถใช้ชุดเดียวกัน ร่วมกันได้








รูปแสดงการส่งข้อมูลขาขึ้น (Uplink) และขาลง (Downlink) โดยใช้ FDD


เทคโนโลยีภายใต้มาตรฐาน WiMAX  IEEE 802.16

เทคโนโลยีสำคัญที่เป็นฐานรากให้กับการสื่อสารแบบ WiMAX มีดังต่อไปนี้

1. เทคโนโลยี OFDM and SOFDMA
มาตรฐาน IEEE 802.16-2004 ซึ่งใช้ OFDM จะเหมาะสมกับการประยุกต์ใช้งานในลักษณะประจำที่ซึ่งใช้สายอากาศแบบ directional มากกว่าเทคนิคอื่น เนื่องจาก OFDM มีความซับซ้อนน้อยกว่า OFDMA มาตรฐาน IEEE 80.16e ใช้ OFDMA เนื่องจากมีความยืดหยุ่นในการจัดการเครื่องลูกข่ายได้ดีกว่า โดยรองรับเครื่องลูกข่ายที่มีสายอากาศแตกต่างกันได้ดี ทำให้เครื่องลูกข่ายที่ใช้สายอากาศแบบ omnidirectional ได้รับสัญญาณรบกวนน้อยลง และทำงานภายใต้สภาวะ NLOS ได้ดีขึ้น ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญในกรณีของการประยุกต์ใช้งานแบบเคลื่อนที่

นอก จากนั้น sub-channelization ยังใช้การแบ่งช่องสัญญาณตามความแตกต่างของสภาวะทางกายภาพ และอัตราความเร็วของข้อมูลที่จะส่งในช่องสัญญาณนั้นได้ด้วย แสดงให้เห็นดังในรูปข้างล่างนี้ ซึ่งทำให้ผู้ประกอบการมีความยืดหยุ่นมากขึ้นในการบริหารจัดการในส่วนของ bandwidth และกำลังส่ง ทำให้ใช้ทรัพยากรได้มีประสิทธิภาพมากขึ้น ตัวอย่างเช่น ใน time slot เดียวกัน อาจกำหนดกำลังส่งที่มากกว่าให้กับช่องสัญญาณที่มีการแพร่กระจายคลื่นไม่ค่อย ดี และลดกำลังส่งในช่องสัญญาณที่มีการแพร่กระจายคลื่นดีอยู่แล้ว  ดังนั้นอาจขยายพื้นที่ให้บริการภายในอาคารได้กว้างขึ้น เมื่อกำหนดกำลังส่งสูง ๆ ให้กับช่องสัญญาณย่อยที่ระบุไว้สำหรับอุปกรณ์ที่ใช้ภายในอาคาร


















รูปแสดงเทคนิค OFDM and SOFDMA

การ ใช้หลักการ sub-channelization ในส่วนของ uplink ยังช่วยทำให้ประสิทธิภาพ/สมรรถนะของระบบ   โดยรวมดีขึ้น เนื่องจากกำลังส่งจากเครื่องลูกข่ายมักจะถูกจำกัด โดยในกรณีของ OFDM เครื่องลูกข่ายจะส่งสัญญาณพร้อมกันทั้งหมด แต่ OFDMA จะใช้หลักการที่ทำให้เครื่องลูกข่ายส่งสัญญาณเฉพาะในช่องสัญญาณย่อยที่กำหนด ไว้สำหรับเครื่องลูกข่ายนั้นโดยเฉพาะ  ในกรณีของ OFDMA ที่มี 2048 คลื่นพาห์ และ 32 ช่องสัญญาณย่อย ถ้าเครื่องลูกข่ายนั้นกำหนดให้ใช้ได้เฉพาะ 1 ช่องสัญญาณย่อยเท่านั้น ก็จะทำให้กำลังส่งทั้งหมดไปอยู่ที่ 1/32 ของแถบคลื่นทั้งหมด ทำให้มีความได้เปรียบในส่วนของ SNR ได้มากกว่า 15 dB เลยทีเดียว

SOFDMA ช่วยให้ระบบทำงานได้ดีกว่า OFDMA ธรรมดา โดยจะสามารถปรับขนาดของ FFT (Fast
Fourier Transform) ให้เข้ากับขนาดความกว้างแถบคลื่นของช่องสัญญาณ (channel bandwidth) เพื่อ
ทำ ให้ระยะห่างระหว่างสัญญาณคลื่นพาห์เท่ากันแม้ว่า channel bandwidth จะไม่เท่ากัน การที่ระยะห่างระหว่างสัญญาณคลื่นพาห์มีค่าคงที่เช่นนี้ ทำให้ประสิทธิภาพการใช้งานคลื่นความถี่ดีขึ้นสำหรับกรณีของแถบคลื่นกว้าง และทำให้ต้นทุนของอุปกรณ์ลดลงสำหรับกรณีของแถบคลื่นแคบ

2. เทคโนโลยี Adaptive Modulation Scheme

เทคนิค การผสมสัญญาณ (modulation technique) ที่กำหนดในมาตรฐาน IEEE 802.16 มีได้ 4 รูปแบบ คือ BPSK, QPSK, 16-QAM และ 64-QAM โดยใน 4 รูปแบบนี้ 64-QAM จะให้อัตราความเร็วการรับส่งข้อมูลสูงสุดแต่ประสิทธิภาพในการทนต่อสัญญาณ รบกวนได้ต่ำสุด ในทางกลับกัน BPSK ให้ประสิทธิภาพในการทนต่อสัญญาณรบกวนได้สูงสุดแต่ให้ความเร็วในการส่งข้อมูล ได้ต่ำสุด ทั้ง coding rate และ modulation ต่างก็มีความสัมพันธ์กับ ความทนทานต่อสัญญาณรบกวนและความเร็วที่ส่งได้

ดัง นั้นต้องมีการปรับเปลี่ยนของ coding rate และ modulation ให้เหมาะสมกับสภาวะของการติดต่อสื่อสารหรือช่องสัญญาณ ในขณะนั้น ๆ ซึ่งเรียกเทคนิคนี้ว่า Adaptive Modulation หรือ Adaptive Burst Profile ดังแสดงไว้ในรูป ซึ่งมีการเปลี่ยนแปลง coding rate และ modulation ให้เหมาะสมกับความแรงของสัญญาณและระดับสัญญาณรบกวน หรือ Signal-to-Noise Ratio (SNR) โดยในแต่ละ modulation และ coding rate จะให้ความเร็วในการสื่อสารที่แตกต่างกัน

3. เทคโนโลยี Handoffs and Roaming

การ โอนย้ายข้ามเซลล์ (Handoffs) เป็นหลักการสำคัญที่เพิ่มเติมเข้ามาในมาตรฐาน IEEE 802.16e เพื่อสนับสนุนการประยุกต์ใช้งานแบบเคลื่อนที่ เนื่องจากอุปกรณ์จำเป็นต้องมีความสามารถที่จะยังคงสภาพการติดต่อสื่อสารไว้ แม้ว่าจะเดินทางข้ามผ่านเซลล์เดิมไปยังเซลล์ใหม่แล้วก็ตาม โดยหลักการดังกล่าวถือว่าเป็นหลักการบังคับที่ต้องมี ในขณะที่มาตรฐาน IEEE 802.16-2004 ก็มีหลักการดังกล่าวไว้เช่นเดียวกัน แต่เป็นในลักษณะเผื่อเลือก (optional) ไม่ได้บังคับ

มาตรฐาน IEEE 802.16e สามารถรองรับ handoffs ได้หลายแบบ ไม่ว่าจะเป็น hard handoffs ซึ่งใช้แนวทาง break-before-make นั่นคือ เครื่องลูกข่ายติดต่อกับสถานีฐานได้เพียงสถานีเดียวในช่วงเวลาใด ๆ ซึ่งในกรณีนี้จะไม่ซับซ้อน แต่การรับส่งข้อมูลจะสะดุดไปบ้าง หรือ soft handoffs ซึ่งใช้แนวทาง make-before-break เช่นเดียวกับที่ใช้ในระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ นั่นคือเครื่องลูกข่ายจะติดต่อกับสถานีฐานเดิมไปเรื่อย ๆ จนกว่าจะสามารถย้ายไปติดต่อกับสถานีใหม่ได้ ซึ่งจะทำให้การรับส่งข้อมูลไม่สะดุด  ดังนั้นบริการบางประเภทเช่น mobile voice over IP หรือ gaming จะต้องการการโอนย้ายข้ามเซลล์แบบ soft handoffs เพื่อไม่ให้การใช้งานสะดุด แต่การโอนย้ายข้ามเซลล์แบบ hard handoffs ก็อาจเพียงพอสำหรับกรณีของการรับส่งข้อมูลทั่วไป (ที่ยอมให้เกิด delay) ก็ได้  โดยทั้งสองกรณีจะมีการรักษา QoS และ Service Level Agreement (SLA) ไม่ให้เปลี่ยนแปลงจากเดิมสำหรับความสามารถในการใช้งานข้ามโครงข่าย (roaming) นั้น มาตรฐานทั้งสองฉบับได้ถูกออกแบบมาให้สามารถรองรับการใช้งานข้ามโครงข่ายได้ โดยเฉพาะในกรณีของการประยุกต์ใช้งานแบบพกพาและเคลื่อนที่ แต่ข้อกำหนดดังกล่าวไม่ได้อยู่ในขอบข่ายของการรับรองของ WiMAX Forum ในขณะนี้ เนื่องจากการรับรองจะมุ่งเน้นที่ PHY layer และ MAC layer ซึ่งอยู่ในระดับชั้นที่ต่ำกว่าระดับชั้นที่กล่าวถึงการ roaming  อย่างไรก็ดีได้มีการจัดตั้งกลุ่มทำงานเพื่อพิจารณาในเรื่องดังกล่าวในราย ละเอียดแล้ว


มาตรฐานคุณภาพการให้บริการ (Quality of Service)

เนื่อง จากมาตรฐาน IEEE 802.16-2004 เลือกใช้หลักการผสมสัญญาณแบบ OFDM sub-channelization  และ adaptive modulation ซึ่งทำให้ความเร็วในการรับส่งข้อมูลและคุณภาพของข่ายเชื่อมโยง สามารถปรับสมดุลได้ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมและเงื่อนไขของแต่ละช่องสัญญาณ ดังนั้นคุณภาพในการรับส่งสัญญาณจึงดีขึ้น  นอกจากนั้นการกำหนด MAC layer ให้สามารถจัดสรรแบนด์วิดธ์ของแต่ละช่องสัญญาณให้กับเครื่องลูกข่าย โดยใช้หลักการ TDMA ก็ทำให้คุณภาพของการติดต่อสื่อสารดีขึ้นด้วย  อย่างไรก็ตาม มาตรฐานทั้งหมดที่กล่าวมาแล้ว ไม่ได้กล่าวถึงดัชนีชี้วัดคุณภาพการให้บริการ (QoS indicators) ที่ชัดเจน และสามารถตรวจสอบได้โดยง่าย

คุณสมบัติเด่นของ WiMAX IEEE 802.16


  • เรื่อง ของความเร็ว  WiMAX นั้น ได้ให้อัตราความเร็วในการส่งข้อมูลมากถึง 75 Mbps โดยใช้กลไกการเปลี่ยนคลื่นสัญญาณที่ให้ประสิทธิภาพสูง สามารถส่งออกไป ได้ไกลมากถึง 300 ไมล์ หรือ 48 กิโลเมตร
  • การบริการที่ครอบ คลุม WiMAX ใช้เทคนิคการแปลงสัญญาณที่ให้ความคล่องตัวในการใช้งานสูงและ เปี่ยมประสิทธิภาพ และก็ยังสามารถรองรับการทำงานร่วมกับเทคโนโลยีเพื่อขยายพื้นที่การให้บริการ ให้กว้างขวางมากขึ้นได้
  • การประหยัดต้นทุนของระบบ WiMAX ไม่มีข้อจำกัด ไม่ต้องอาศัยสายส่งสัญญาณ ทำให้ลดต้นทุนในการติดตั้งระบบ


จุดอ่อนของ WiMAX IEEE 802.16

ความ ใหม่ของมาตรฐานระบบ WiMAX เนื่องจากเพิ่งมีการคิดค้น ดังนั้นยังมีการเปลี่ยนแปลงในเรื่องของ มาตรฐานรวมไปถึงผู้ผลิตที่นำเอามาตรฐาน WiMAX ไปพัฒนาต่อเป็นอุปกรณ์สำหรับใช้งานจริงก็มีจำนวนน้อย รวมไปถึงราคาของ อุปกรณ์ที่ค่อนข้างสูง และเรื่องของความถี่ในการให้บริการจะใช้ความถี่ ช่วง 2-6 GHz ซึ่งในบางประเทศเป็นช่วงความถี่ที่มีการควบคุม ต้องมีการขออนุญาตก่อนให้บริการ และในบางประเทศไม่มีข้อกำหนดตรงนี้ ดังนั้นผู้ลงทุนต้องศึกษาหาข้อมูลให้ระเอียดเสียก่อน


ย่านความถี่สำหรับ WiMAX และคุณสมบัติทางเทคนิค


  • วิเคราะห์ความถี่ 3.5 GHz ในย่านความถี่ 3-7 GHz จะเห็นได้ว่าย่านความถี่ 3.4-3.7 GHz สำหรับดาวเทียมไทยคม 3 ในทิศขาลง Down link Satellite  และย่าน 3.7-4.2 GHz สำหรับดาวเทียมไทยคม 1, 2, 3  ในทิศขาลง Down link Satellite ได้ถูกจัดสรรไว้เรียบร้อยหมดทั้งย่านแล้ว การใช้ WiMAX ในย่านดังกล่าวจึงไม่สามารถจัดสรรได้
  • วิเคราะห์ความถี่ 5.8 GHz ในย่านความถี่ 5.725-5.850 GHz มี ไว้เพื่อกิจการ Radio Location หรือกิจการวิทยุหาตำแหน่ง เป็นกิจการหลักที่ได้รับการคุ้มครองการถูกรบกวนโดยมีกิจการรองเป็นกิจการ สมัครเล่น (Armature)  แต่ในย่าน 5.850-5.925 GHz ให้กิจการประจำที่ FIXED เป็นกิจการหลัก ทำให้ย่านนี้มีโอกาสได้รับการอนุญาต แต่ต้องไปดูว่าได้รับการจัดสรรแล้วหรือยัง  ส่วน 5.925-6.425 GHz  ถูกกำหนดไว้เพื่อกิจการเคลื่อนที่ผ่านดาวเทียม FIXED-SATELLITE (Earth-to-space)
เขียนโดย ที่

ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น

สมัครสมาชิก: ส่งความคิดเห็น (Atom)