ถือได้ว่าเป็นอีกหนึ่งเทคโนโลยีที่สามารถเปลี่ยนแปลงโฉมหน้าโลกใบนี้ ชนิดที่ว่านึกภาพกันไม่ออกเลยว่าถ้าทุกวันนี้ไม่มี WiFi โลกเราจะเป็นอย่างไร เพราะด้วยคุณสมบัติที่สามารถทำให้การแลกเปลี่ยนข้อมูลกัน ระหว่างอุปกรณ์ต่างสามารถทำได้แบบไร้สาย (ด้วยคลื่นวิทยุ)
ประวัติ
Wifi มาตรฐาน IEEE 802.11 ถือกำเนิดขึ้นในปี พ.ศ. 2528 จัดตั้งโดยองค์การ IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) มีความเร็ว 1 Mbps ในยุคเริ่มแรกนั้นให้ประสิทธิภาพการทำงานที่ค่อนข้างต่ำ ทั้งไม่มีการรับรองคุณภาพของการให้บริการที่เรียกว่า QoS (Quality of Service) และมาตรฐานความปลอดภัยต่ำ จากนั้นทาง IEEE จึงจัดตั้งคณะทำงานขึ้นมาปรับปรุงหลายกลุ่มด้วยกัน โดยที่กลุ่มที่มีผลงานเป็นที่น่าพอใจและได้รับการยอมรับอย่างเป็นทางการว่า ได้มาตรฐานได้แก่กลุ่ม 802.11a, 802.11b และ 802.11g
มาตรฐาน IEEE 802.11a
เสร็จสมบูรณ์เมื่อปี พ.ศ. 2542 โดยออกเผยแพร่ช้ากว่าของมาตรฐาน IEEE 802.11b ใช้เทคโนโลยีที่เรียกว่า OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) เพื่อปรับปรุงความเร็วในการส่งข้อมูลให้วิ่งได้สูงถึง 54 Mbps บนความถี่ 5Ghz ซึ่งจะมีคลื่นรบกวนน้อยกว่าความถี่ 2.4 Ghz ที่มาตรฐานอื่นใช้กัน ที่ความเร็วนี้สามารถทำการแพร่ภาพและข่าวสารที่ต้องการความละเอียดสูงได้ อัตราความเร็วในการรับส่งข้อมูลสามารถปรับระดับให้ช้าลงได้ เพื่อเพิ่มระยะทางการเชื่อมต่อให้มากขึ้น แต่ทว่าข้อเสียก็คือ ความถี่ 5 Ghz นั้น หลายๆประเทศไม่อนุญาตให้ใช้ เช่นประเทศไทย เพราะได้จัดสรรให้อุปกรณ์ประเภทอื่นไปแล้ว และยิ่งไปกว่านั้น ระยะการส่งข้อมูลของ IEEE 802.11a ยังสั้นเพียง 30 เมตรเท่านั้น อีกทั้งอุปกรณ์ของ IEEE 802.11a ยังมีราคาสูงกว่า IEEE 802.11b ด้วย ดังนั้นอุปกรณ์ IEEE 802.11a จึงได้รับความนิยมน้อยกว่า IEEE 802.11b มาก จึงทำให้ไม่ค่อยเป็นที่ได้รับความนิยมเท่าที่ควร
มาตรฐาน IEEE 802.11b
เสร็จสมบูรณ์เมื่อปี พ.ศ. 2542 ใช้เทคโนโลยีที่เรียกว่า CCK (Complimentary Code Keying) ผนวกกับ DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) เพื่อปรับปรุงความสามารถของอุปกรณ์ให้รับส่งข้อมูลได้ด้วยความเร็วสูงสุดที่ 11 Mbps ผ่านคลื่นวิทยุความถี่ 2.4 GHz (เป็นย่านความถี่ที่เรียกว่า ISM (Industrial Scientific and Medical) ซึ่งได้รับการจัดสรรไว้อย่างสากลสำหรับการใช้งานอย่างสาธารณะด้านวิทยาศาสตร์ อุตสาหกรรม และการแพทย์ โดยอุปกรณ์ที่ใช้ความถี่ย่านนี้ก็เช่น IEEE 802.11, Bluetooth, โทรศัพท์ไร้สาย, และเตาไมโครเวฟ) มีระยะการส่งสัญญาณได้ไกลมาก ถึง 100 เมตร ปัจจุบันผลิตภัณฑ์อุปกรณ์เครือข่ายไร้สายภายใต้มาตรฐานนี้ได้รับการผลิตออกมาเป็นจำนวนมาก และที่สำคัญแต่ละผลิตภัณฑ์มีความสามารถทำงานร่วมกันได้ อุปกรณ์ของผู้ผลิตทุกยี่ห้อต้องผ่านการตรวจสอบจากสถาบัน Wi-Fi Alliance เพื่อตรวจสอบมาตรฐานของอุปกรณ์และความเข้ากันได้ของแต่ละผู้ผลิต ปัจจุบันนี้นิยมนำอุปกรณ์ WLAN ที่มาตรฐาน 802.11b ไปใช้ในองค์กรธุรกิจ สถาบันการศึกษา สถานที่สาธารณะ และกำลังแพร่เข้าสู่สถานที่พักอาศัยมากขึ้น มาตรฐานนี้มีระบบเข้ารหัสข้อมูลแบบ WEP ที่ 128 บิต
มาตรฐาน IEEE 802.11g
เสร็จสมบูรณ์ในปี พ.ศ. 2546 ทางคณะทำงาน IEEE 802.11g ได้นำเอาเทคโนโลยี OFDM ของ 802.11a มาพัฒนาบนความถี่ 2.4 Ghz จึงทำให้ใช้ความเร็ว 36-54 Mbps ซึ่งเป็นความเร็วที่สูงกว่ามาตรฐาน 802.11b ซึ่ง 802.11g สามารถปรับระดับความเร็วในการสื่อสารลงเหลือ 2 Mbps ได้ตามสภาพแวดล้อมของเครือข่ายที่ใช้งาน มาตรฐานนี้เป็นที่ยอมรับจากผู้ใช้เป็นจำนวนมากและกำลังจะเข้ามาแทนที่ 802.11b ในอนาคตอันใกล้
นอกจากที่กล่าวมาข้างต้นนี้มีบางผลิตภัณฑ์ใช้เทคโนโลยีเฉพาะตัวเข้ามาเสริม ทำให้ความเร็วเพิ่มขึ้นจาก 54 Mbps เป็น 108 Mbps แต่ต้องทำงานร่วมกันเฉพาะอุปกรณ์ที่ผลิตจากบริษัทเดียวกันเท่านั้น ซึ่งความสามารถนี้เกิดจากชิป (Chip) กระจายสัญญาณของตัวอุปกรณ์ที่ผู้ผลิตบางรายสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการรับส่ง สัญญาณเป็น 2 เท่าของการรับส่งสัญญาณได้แต่ปัญหาของการกระจายสัญญาณนี้จะมีผลทำให้อุปกรณ์ ไร้สายในมาตรฐาน 802.11b มีประสิทธิภาพลดลงด้วยเช่นกัน[2]
มาตรฐาน IEEE 802.11e คณะทำงานชุดนี้ได้รับมอบหมายให้ปรับปรุง MAC Layer ของ IEEE 802.11 เพื่อให้สามารถรองรับการใช้งานหลักการ Qualitiy of Service สำหรับ application เกี่ยวกับมัลติมีเดีย (Multimedia) เนื่องจาก IEEE 802.11e เป็นการปรับปรุง MAC Layer ดังนั้นมาตรฐานเพิ่มเติมนี้จึงสามารถนำไปใช้กับอุปกรณ์ IEEE 802.11 WLAN ทุกเวอร์ชันได้ แต่อย่างไรก็ตามการทำงานของคณะทำงานชุดนี้ยังไม่แล้วเสร็จในขณะนี้
มาตรฐาน IEEE 802.11n
เป็นมาตรฐานใหม่ที่ทางWi-Fi Alliance มีความเร็วในการถ่ายโอนข้อมูลอยู่ที่ 74 Mbps และสูงสุดที่ 248 Mbps ซึ่งหมายถึงว่าความเร็วกว่ารุ่นก่อนถึงประมาณ 5 เท่า นอกจากนี้ก็ยังมีรัศมีทำการภาย ในอาคารที่ 70 เมตร และนอกอาคารที่ 160 เมตร เพิ่มความสามารถในการกันสัญญาณกวนจากอุปกรณ์อื่นๆ ที่ใช้ความถี่ 2.4GHz เหมือนกัน และสามารถรองรับอุปกรณ์มาตรฐาน IEEE 802.11b และ IEEE 802.11g ได้ ที่สำคัญยังสามารถทำงานบนความถี่ 5Ghz ได้ด้วย เพื่อเป็นการหลีกเลียงปัญหาความถี่ไม่พอใช้
จะเห็นได้ว่ามาตรฐานส่วนใหญ่ถูกออกแบบมาให้ทำงานที่ความถี่ 2.4Ghz เป็นส่วนใหญ่ ทำให้ทุกวันนี้เกิดปัญหาเรื่องความถี่ไม่พอใช้งาน ถึงแม้ว่าความถี่ 2.4GHz ที่ใช้งานกันจะถูกแบบเป็น ช่องถึง 1-14 ช่อง(แล้วแต่ภูมิภาค - ประเทศไทยใช้ได้ 11 ช่อง) แต่ว่าในบริเวณหนึ่งๆจะสามารถวางเครื่องข่าย WiFi ให้ทำงานได้เต็มประสิทธิภาพ โดยใช้งานได้เพียง 3-4 ช่องเท่านั้น(ช่อง1, 6, 11 ในกรณีที่ใช้ได้ 11 ช่อง และ 1, 6, 11, 14 ในกรณีที่ใช้ได้ถึง 14 ช่อง) ต่อมาได้มีวิธีการเพิ่มแบนวิทจากเดิมใช้ช่องละ 20MHz มาเป็น 40MHz เพิ่มเพิ่มความเร็วในการรับส่งข้อมูล แต่ก็ต้องแลกมากับความต้องการใช้ช่องสัญญาณมากขึ้น
จากปัญหาที่กล่าวมา WiFi n จึงถูกออกแบบมาให้ทำงานบนความถี่ 5GHz ได้ เพื่อลดความหนาแน่นของการใช้ช่องสัญญาณบนความถี่ 2.4GHz
นอกจากการเพิ่มแบนวิทด์แล้วก็ยังมีอีกเทคนิดคือ MIMO
MIMO ช่องสัญญาณเท่าเดิมข้อมูลเพิ่มขึ้น
multiple-input, multiple-output (MIMO) อาศัยช่องสัญญาณเท่าเดิม แต่เพิ่มจำนวนเสาส่งและเสารับให้มากขึ้น ทำให้ได้รับความเร็วสุดท้ายที่เพิ่มขึ้น
MIMO ทำงานแบบ multipath คือการส่งสัญญาณออกไป แบบหลายเส้นทาง อาศัยตัวส่งและตัวรับที่มีหลายตัว
ทำให้มีความสามารถเพิ่มขึ้นมา เช่น
Beamforming
เป็นการปรับ phase และ amplitude ของสัญญาณวิทยุที่ส่งออกจากแต่ละเสา เพื่อให้สัญญาณไปถึงภาครับได้ชัดเจนที่สุด เทคนิคนี้ทำให้ประสิทธิภาพการรับสัญญาณดีขึ้น แม้ว่าฝั่งรับจะมีเพียงเสาเดียว เทคนิคนี้รองรับมาตั้งแต่มาตรฐาน 802.11n แต่ปัญหาคือการปรับ phase ให้ดีขึ้นได้ จะต้องมีกระบวนการส่งข้อมูลกลับไปยังภาคส่ง ในมาตรฐาน 802.11n นั้นกระบวนการนี้ยังไม่เป็นมาตรฐาน ทำให้การอาศัยเทคนิคนี้ต้องใช้ชิปจากผู้ผลิตเดียวกันทั้งฝั่งส่งและฝั่งรับเท่านั้น แต่ในมาตรฐาน 802.11ac กระบวนการตอบกลับจะเป็นมาตรฐานเดียวกัน ทำให้การทำ beamforming ข้ามผู้ผลิตสามารถทำได้
Spatial Multiplexing
การส่งข้อมูลหลายชุดออกไปพร้อมกันในช่องสัญญาณเดียวกัน แต่ส่งออกไปจากตัวส่งหลายชุดแยกกันไป เมื่อตัวรับมีจำนวนเท่ากับตัวส่ง หากคุณภาพสัญญาณดีพอ จะสามารถแยกสัญญาณออกมาเป็นชุดเท่ากับที่ส่งออกมาได้ ฟีเจอร์นี้เป็นฟีเจอร์สำคัญของเทคโนโลยี MIMO แต่ต้องรับจำนวน spatial stream เท่าๆ กันทั้งสองฝั่ง (ดูคร่าวๆ จากจำนวนเสาสัญญาณ) ในมาตรฐาน 802.11n และมาตรฐาน 802.11ac นั้นฟีเจอร์นี้เป็นออปชั่นเสริม แปลว่าตัวรับส่งแบบเสาเดียวก็ผ่านมาตรฐานได้ แต่ใน 802.11ac นั้นรองรับสูงสุดถึง 8 spatial streams เทียบกับ 4 spatial streams ใน 802.11n
Space Time Coding
รองรับการส่งข้อมูลชุดเดิมไปที่เข้ารหัสเป็น matrix เพื่อส่งออกไปยังเสาหลายต้น เพิ่มความเสถียรของสัญญาณได้เป็นอย่างดี
Multiple-User MIMO ฟีเจอร์ใหม่ของ 802.11ac ยังรองรับการใช้งานพร้อมกันหลายคน ทำให้ผู้ใช้แต่ละคนสามารถส่งข้อมูลพร้อมกัน แต่อาศัยความจริงว่าผู้ใช้แต่ละคนอยู่คนละจุดกันแล้วสัญญาณที่ส่งออกมามีความแตกต่างกันไป เมื่อเสาฝั่งรับมีหลายเสาก็่สามารถถอดรหัสข้อมูลของผู้ใช้แต่ละคนกลับออกมาได้ เรียกว่า Space Division Multiple Access (SDMA)
มาตรฐาน IEEE 802.11ac
เป็นมาตรฐานใหม่ที่ทาง Wi-Fi Alliance กำลังพัฒนาออกมา รองรับการใช้ช่องสัญญาณได้สูงสุดที่ 160 MHz บนความถี่ 5GHz จึงสามารถความความเร็วได้ราว 6.77 Gbit/s ซึ่งถือได้ว่าเป็นความเร็วที่สูงมาก ปัจจุบัน(29/5/2556) ก็เริ่มมีอุปกรณ์ที่สนับสนุนมาตรฐานนี้ออกขายบ้างแล้ว
อ้างอิง
http://th.wikipedia.org/wiki/%E0%B8%A7%E0%B8%B2%E0%B8%A2%E0%B8%9F%E0%B8%B2%E0%B8%A2
http://www.blognone.com/node/42428
http://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11ac
.png)
