×

Warning

JUser: :_load: Unable to load user with ID: 461

08 February 2016 Published in Technology

ระบบเครือข่ายไร้สาย และมาตรฐาน IEEE 802.11 Featured

Rate this item
(1 Vote)

IEEE 802.11 คือมาตรฐานการทำงานของระบบเครือข่ายไร้สายกำหนดขึ้นโดย Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) เป็นมาตรฐานกลางที่ได้นำมาปฏิบัติใช้ เพื่อที่จะทำการเชื่อมโยงอุปกรณ์เครือข่ายไร้สายเข้าด้วยกันบนระบบ

ในทางปกติแล้ว การเชื่อมต่อระบบเครือข่ายไร้สาย จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์สองชิ้น นั่นคือ

1. Access Point คือ ตัวกลางที่ช่วยในการติดต่อระหว่าง ตัวรับ-ส่งสัญญาญ Wireless ของผู้ใช้กับ Router ผ่านทางสายนำสัญญาณที่ทำจากทองแดงที่ได้รับการเชื่อมต่อกับระบบเครือข่าย เช่น สายแลน หรือสายโทรศัพท์ ADSL หรือผ่านทางสายใยแก้วนำแสง

2. ตัวรับ-ส่งสัญญาณ Wireless ทำหน้าที่รับ-ส่ง สัญญาณระหว่างตัวรับส่งแต่ละตัวด้วยกัน หรือระหว่างตัวลูกข่ายกับ Access Point

 

มาตรฐาน 802.11 ใช้การส่งสัญญาณแบบคลื่นวิทยุที่ความถี่ 2.4 GHz ซึ่งเป็นความถี่ ISM (Industrial, Scientific and Medical) Band สามารถส่งข้อมูลได้ด้วยอัตราความเร็วค่อนข้างต่ำ คือ 1 และ 2 Mbps เท่านั้น โดยใช้เทคนิคการส่งสัญญาณหลักอยู่ 2 รูปแบบ คือ DSSS (Direct Sequent Spread Spectrum) และ FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) ซึ่งถูกคิดค้นมาจากหน่วยงานทหาร การส่งสัญญาณทั้ง 2 รูปแบบจะใช้ความกว้างของช่องสัญญาณ (Bandwidth) ที่มากกว่าการส่งสัญญาณแบบ Narrow Band แต่ทำให้สัญญาณมีความแรงมากกว่าซึ่งง่ายต่อการตรวจจับมากกว่าแบบ Narrow Band

หน่วยงานทหารใช้วิธีการเหล่านี้ในการปิดกั้นการใช้งานจากอุปกรณ์อื่นๆ ที่จะมาทำให้ระบบเกิดปัญหา โดยการส่งสัญญาณแบบ FHSS สัญญาณจะกระโดดจากความถี่หนึ่งไปยังอีกความถี่หนึ่งในอัตราที่ได้กำหนดไว้แล้ว ซึ่งจะรู้กันเฉพาะตัวรับกับตัวส่งเท่านั้น ส่วนการส่งสัญญาณแบบ DSSS จะมีการส่ง Chipping Code ไปกับสัญญาณแต่ละครั้งด้วย ซึ่งจะมีเฉพาะตัวรับกับตัวส่งเท่านั้นที่จะรู้ลำดับของ Chip

 

 

การใช้งานระบบเครือข่ายแบบไร้สายทุกวันนี้ DSSS มีคุณสมบัติที่โดดเด่นและให้ Throughput ที่มากกว่า และจากที่ได้มีการพัฒนาจนได้อัตราการส่งข้อมูล 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 หรือเป็น Application ที่ใช้งานในย่านต่ำๆ เช่น โทรศัพท์ไร้สายความถี่ 2.4 GHz แต่จะไม่สามารถใช้งานร่วมกับผลิตภัณฑ์ DSSS ได้

หลังจากที่เทคโนโลยีเครือข่ายไร้สายนี้ได้เกิดขึ้น ก็ได้เกิดมาตรฐานตามมาอีกมายมาย การจะเลือกซื้อหรือเลือกใช้อุปกรณ์เครือข่ายไร้สายเหล่านั้น จำเป็นจะต้องคำนึงถึงเทคโนโลยีที่ใช้ในผลิตภัณฑ์นั้นๆ รวมถึงความเข้ากันได้ของเทคโนโลยีที่ต่างๆด้วย

IEEE 802.11 นั้นจะแบ่งระดับชั้นของเทคโนโลยีออกเป็น 4 ระดับ นั่นคือ

   ●  PHY (Physical Layer หรือ ชั้นกายภาพ)

   ●  MAC (Media Access Controller หรือตัวควบคุมการเข้าถึงสื่อ)

   ●  OS (ระบบปฏิบัติการ)

   ●  Application (แอพพลิเคชั่น)

โดยในระดับชั้น PHY หรือขั้นกายภาพนั้น ก็คือส่วนของฮาร์ดแวร์ที่แบ่งมาตรฐานออกเป็น a, b และ g โดยหากเลือกต่างชนิดกันก็ไม่สามารถสื่อสารกันได้รู้เรื่องเพราะเป็นความถี่ที่ต่างกันจะติดต่อรับส่งข้อมูลกันไม่ได้ โดยปัจจุบันในส่วนของ PHY นี้มีมาตรฐานออกมาหลายอย่าง แต่ที่ได้รับความนิยมทั้งในอตีตและปัจจุบันนั้น แบ่งออกเป็น 7 มาตรฐานด้วยกัน ได้แก่

 

1. มาตรฐาน IEEE 802.11a หรือ Class a จะใช้คลื่นความถี่ 5 GHz ในการรับส่งสัญญาณข้อมูลไร้สาย ทำความเร็วสูงสุดที่ 54 Mbps

ใช้เทคโนโลยีที่เรียกว่า OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) รองรับอัตราความเร็วของการส่งข้อมูล เท่ากับ 6 , 9 , 12 , 18 , 24 , 36 , 48 และ 54 Mbps อัตราความเร็วในการรับส่งข้อมูลสามารถปรับระดับให้ช้าลงเพื่อเพิ่มระยะทางการเชื่อมต่อให้มากขึ้นได้ แต่ข้อเสียคือ ที่ความถี่ 5 Ghz ในหลายประเทศไม่อนุญาตให้ใช้ รวมทั้งประเทศไทย และอุปกรณ์ไร้สายที่รองรับเทคโนโลยี IEEE 802.11a ไม่สามารถเข้ากันได้กับอุปกรณ์ที่รองรับมาตรฐาน IEEE 802.11b และ IEEE 802.11g ได้ รวมทั้งอุปกรณ์ของ IEEE 802.11a ยังมีราคาสูงกว่า IEEE 802.11b ด้วย

 

2. มาตรฐาน IEEE 802.11b หรือ Class b จะใช้คลื่นความถี่ 2.4 GHz ในการรับส่งสัญญาณข้อมูลไร้สาย ทำความเร็วสูงสุดที่ 11 Mbps

ใช้เทคโนโลยีที่เรียกว่า CCK (Complimentary Code Keying) ผนวกกับ DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) เพื่อปรับปรุงความสามารถของอุปกรณ์ให้รับส่งข้อมูลได้ด้วยความเร็วสูงสุด

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

สำหรับรายละเอียดด้านคุณสมบัติของ IEEE 802.11b จะสามารถรับ - ส่งข้อมูลได้ด้วยความเร็วสูงสุดที่ 11 Mbps โดยใช้ความถี่คลื่นวิทยุที่ 2.4 GHz ใช้เทคนิคการส่งสัญญาณแบบ DSSS โดยย่านความถี่ที่ใช้เป็น ISM (Industrial, Scientific and Medical) Band จากระดับความเร็วที่ค่อนข้างต่ำ คือทำได้เพียง 11 Mbps เท่านั้น เมื่อเทียบกับระบบ LAN แบบมีสาย ที่มาตรฐานปัจจุบันอยู่ที่ระดับ 100 Mbps และล่าสุดมาตรฐานความเร็ว 1 Gbps กำลังเป็นที่ยอมรับและนิยมใช้งานมากขึ้นเรื่อยๆ จะเห็นว่า IEEE 802.11b ค่อนข้างช้ากว่ามาก ไม่เพียงเท่านั้น คลื่นความถี่วิทยุที่ 2.4 GHz ที่ IEEE 802.11b ใช้อยู่นั้นยังมีอุปกรณ์อื่นๆ ร่วมใช้งานอยู่ด้วยหลายชนิด เช่น โทรศัพท์ไร้สาย, Bluetooth และเตาไมโครเวฟ ที่สำคัญแต่ละผลิตภัณฑ์มีความสามารถทำงานร่วมกันได้ ซึ่งหากมีอุปกรณ์เหล่านี้ทำงานอยู่ใกล้ๆ กับเครือข่าย IEEE 802.11b ก็จะทำให้ความเร็วในการรับส่งข้อมูลช้าลง แต่จุดเด่นคือการใช้ความถี่คลื่นวิทยุที่ค่อนข้างต่ำ เพียง 2.4 GHz นั้นทำให้ IEEE 802.11b มีระยะทางในการติดต่อระหว่างอุปกรณ์ค่อนข้างไกล ทำให้ชุดเครือข่ายไร้สายแบบ IEEE 802.11b ไม่จำเป็นต้องมีจุดรับส่งสัญญาณ หรือที่เรียกกันว่า Access Point หรือ Hot Spot มาก ช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายได้ดี มาตรฐานนี้มีระบบเข้ารหัสข้อมูลแบบ WEP ที่ 128 บิต

 

3. มาตรฐาน IEEE 802.11g หรือ Class g จะใช้คลื่นความถี่ 2.4 GHz ในการรับส่งสัญญาณข้อมูลไร้สาย ทำความเร็วสูงสุดที่ 54 Mbps

ได้รับการพัฒนาจากการนำเอาเทคโนโลยี OFDM ของ 802.11a มาพัฒนาจนทำให้ได้ความเร็วที่สูงกว่ามาตรฐาน 802.11b ซึ่ง 802.11g สามารถปรับระดับความเร็วในการสื่อสารลงเหลือ 2 Mbps ได้ตามสภาพแวดล้อมของเครือข่ายที่ใช้งาน จุดเด่นที่สำคัญของ 802.1 g ก็คือสามารถใช้งานร่วมกับ 802.11b ที่มีอยู่แล้วได้ มาตรฐานนี้เป็นที่ยอมรับจากผู้ใช้เป็นจำนวนมากและกำลังจะเข้ามาแทนที่ 802.11b ในอนาคตอันใกล้

นอกจากที่กล่าวมาข้างต้นนี้ มีบางผลิตภัณฑ์ใช้เทคโนโลยีเฉพาะตัวเข้ามาเสริม ทำให้ความเร็วเพิ่มขึ้นจาก 54 Mbps เป็น 108 Mbps แต่ต้องทำงานร่วมกันเฉพาะอุปกรณ์ที่ผลิตจากบริษัทเดียวกันเท่านั้น ซึ่งความสามารถนี้เกิดจากชิป (Chip) กระจายสัญญาณของตัวอุปกรณ์ที่ผู้ผลิตบางรายสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการรับ-ส่ง สัญญาณเป็น 2 เท่าของการรับส่งสัญญาณได้ แต่ปัญหาของการกระจายสัญญาณนี้จะมีผลทำให้อุปกรณ์ไร้สายในมาตรฐาน 802.11b มีประสิทธิภาพลดลงด้วยเช่นกัน

 

4. มาตรฐาน IEEE 802.11n หรือ Class n จะใช้คลื่นความถี่ คือ 2.4 GHz และ 5 GHz ในการรับส่งสัญญาณข้อมูลไร้สาย ทำความเร็วสูงสุดที่ 150 Mbps และ 300 Mbps

มีความสามารถในการส่งคลื่นสัญญาณได้ระยะประมาณ 70 เมตรในโครงสร้างปิด และ 250 เมตรในที่โล่งแจ้ง เพิ่มความสามารถในการกันสัญญาณรบกวนจากอุปกรณ์อื่นๆ ที่ใช้ความถี่ 2.4GHz เหมือนกัน และสามารถรองรับอุปกรณ์มาตรฐาน IEEE 802.11b และ IEEE 802.11g ได้ ซึ่งช่วงระยะหลังได้มีการพัฒนาการส่งสัญญาณแบบ "Dual-Band" หรือการใช้คลื่นความถี่ในย่าน 2.4 GHz และ 5 GHz ในการรับส่งสัญญาณ (จะใช้เสามากกว่า 1 ต้นขึ้นไป) ทำให้สามารถทำความเร็วได้สูงถึง 300 + 300 Mbps หรือเรียกสั้นๆ ว่า N600

 

5. มาตรฐาน IEEE 802.11-2012

ในปี 2007 กลุ่มงาน TGmb ได้รับการอนุมัติให้รวบรวมการแก้ไขทั้งหมดให้เป็นเวอร์ชันที่เรียกว่า REVmb หรือ 802.11mb ที่ประกอบด้วย 802.11k, r, y, n, w, p, z, v, u, s ตีพิมพ์วันที่ 29 มีนาคม 201

 

6. มาตรฐาน IEEE 802.11ac หรือ Class ac จะใช้คลื่นความถี่ 5 GHz ในการรับส่งข้อมูลไร้สาย

เป็นมาตรฐานที่ให้ Throughput กับ Wireless LAN แบบหลายสถานี สูงกว่าที่อย่างน้อย 1 Gbps และสำหรับลิงก์เดี่ยวที่อย่างน้อย 500 Mbps โดยการใช้ RF แบนด์วิธที่กว้างกว่า (80 หรือ 160 MHz) สตรีมมากกว่า (สูงถึง 8 สตรีม) และ Modulation ที่ความจุสูงกว่า (สูงถึง 256 QAM)

โดย Class ac เป็นมาตรฐานใหม่ล่าสุดที่ได้รับการรับรองจาก IEEE ให้เป็นมาตรฐานใหม่ เมื่อ ปี ค.ศ. 2013 ซึ่งมาตรฐานในการรับส่งข้อมูลแบบไร้สายของ Class ac สามารถทำความเร็วได้สูงถึง 6,930 Mbps หรือประมาณ 6.93 Gbps

 

7. มาตรฐาน IEEE 802.11ad หรือ Class ad หรือ "WiGig"

เกิดจากการผลักดันจากผู้ผลิตฮาร์ดแวร์ ในวันที่ 24 กรกฎาคม 2012 Marvell และ Wilocity ได้ประกาศการเป็นคู่ค้าใหม่เพื่อนำ Wi-Fi Solution แบบ Tri-Band ใหม่ออกสู่ตลาด โดยการใช้ความถี่ที่ 60 GHz Throughput ทางทฤษฎีสูงสุดถึง 7 Gbps มาตรฐานนี้ได้ออกสู่ตลาดในช่วงเมื่อต้นปี 2014

 

 

Read 17295 times
Last modified on Thursday, 18 February 2016 09:34