| เมื่อสิบกว่าปีที่แล้ว เมื่อครั้งโทรศัพท์แบบเซลลูลาร์เริ่มพัฒนาใหม่ ๆ ใครบ้างจะคิดว่าโทรศัพท์มือถือแบบไร้สายจะมีแพร่หลายเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว
ปัจจุบันธุรกิจโครงข่ายการใช้โทรศัพท์เคลื่อนที่แบบเซลลูลาร์เป็นธุรกิจที่มีขนาดใหญ่มาก
และขยายตัวอย่างต่อเนื่องอย่างรวดเร็ว และจะเข้ามามีบทบาทต่อชีวิตประจำวันอีกมาก
ปัจจุบันเทคโนโลยีระบบแลนไร้สายได้รับการพัฒนาให้ใช้งานได้แล้ว และกำลังเริ่มได้รับความนิยม ใครจะคิดบ้างว่าในอีกไม่กี่ปีข้างหน้านี้ แลนไร้สายจะเข้ามามีบทบาทใหญ่หลวงในเรื่องการเชื่อมต่อกับเครือข่ายคอมพิวเตอร์
ทำไมต้องแลนไร้สาย
การใช้งานคอมพิวเตอร์เปลี่ยนรูปแบบมาเป็นงานที่ต้องเชื่อมโยงกับเครือข่ายโดยเฉพาะอินเทอร์เน็ต การเชื่อมต่อเครือข่ายจึงมีพัฒนาการอย่างต่อเนื่อง โดยเฉพาะระบบการเชื่อมโยงแบบต้องใช้สาย ซึ่งมีแลนแบบอีเทอร์เน็ตเป็นฐานใหญ่ โดยเฉพาะการเชื่อมต่อด้วยสายยูทีพีผ่านฮัพ ทำให้เข้าสู่เครือข่ายด้วยความเร็วสูงถึง 100 เมกะบิตต่อวินาที อีกด้านหนึ่งคือการเชื่อมด้วยสายโทรศัพท์โดยเฉพาะการใช้โมเด็ม และ ADSL ที่เปิดบริการกันมากอยู่ในขณะนี้
จุดเด่นของระบบแลนไร้สายมีหลายประการ โดยเฉพาะในอดีตปัญหาทางเทคโนโลยีเป็นข้อจำกัด เพราะไม่สามารถสร้างระบบ VLSI (วงจรรวมขนาดใหญ่มาก) ที่ใช้งานย่านความถี่สูงมาก กินกำลังไฟฟ้าต่ำ มีขนาดเล็กและเบา ปัจจุบันสามารถพัฒนาวงจร CMOS ซึ่งเป็นหัวใจของการผลิตชิพที่มีวงจรซับซ้อน ให้กินกำลังงานไฟฟ้าต่ำมาก และใช้กับความถี่สูงย่านไมโครเวฟได้ เมื่อเป็นเช่นนี้ระบบแแลนไร้สายจึงตอบสนองความต้องการเด่น ๆ ต่อไปนี้ได้
ความยืดหยุ่นในการใช้งาน สภาพปัจจุบันผู้ใช้งานมีเครื่องคอมพิวเตอร์แบบพกพาที่เรียกว่าโน้ตบุคกันเป็นส่วนใหญ่ โน้ตบุคมีขนาดเล็กลงจนสามารถนำติดต่อไปใช้ที่ต่าง ๆ ได้สะดวก การนำโน้ตบุคต่อกับสายแลนจึงไม่สะดวก อีกทั้งสภาพการทำงานเปลี่ยนแปลงได้ตลอดเวลา ทำให้ผู้ใช้ไม่ถูกยึดติดอยู่กับที่ เช่น การนำโน้ตบุคเข้าห้องประชุม การปรึกษาหารือระหว่างกลุ่มย่อย แลนที่ใช้ถ้าเป็นระบบสายจะยุ่งยากในการปรับเปลี่ยน แต่สำหรับแลนไร้สายจะประกอบด้วย การ์ดไคลแอนต์ ซึ่งเป็นแผนวงจรขนาดเล็ก ขนาด PCMCIA ที่ต่อเข้ากับโน้ตบุคเท่านั้น และส่วนที่เป็นแอกเซสพอยต์ ซึ่งเป็นจุดเชื่อมต่อที่นำไปวางไว้ที่ใดก็ได้ หรือจะติดยึดกับฝาผนัง ฝ้า เพดาน หรือจะเคลื่อนย้ายไปที่ใดก็ได้ โดยด้านหนึ่งรับสัญญาณวิทยุ อีกด้านหนึ่งเป็นสายต่อเชื่อมเข้าสู่ระบบเครือข่าย การติดตั้งแลนไร้สายจึงทำได้ง่ายกว่ามาก
รูปที่ 1 ระบบแลนไร้สายที่เชื่อมต่อเข้าสู่เครือข่าย
ความยืดหยุ่นจึงหมายถึงการเปลี่ยนแปลงรูปแบบการติดตั้งทำได้ง่าย โดยเฉพาะการดำเนินงานเพื่อให้ตอบสนองต่อความต้องการของผู้ใช้
การนำติดตัว (Mobility) การเคลื่อนย้ายของผู้ใช้อาจไม่เฉพาะเจาะจงอยู่ในที่ทำงานอย่างเดียว อาจครอบคลุมเลยไปยังที่ต่าง ๆ เช่น การจัดประชุมสัมมนา การเดินทางไปยังสถานที่ต่าง ๆ โดยผู้ใช้ติดตั้งไปเฉพาะโน้ตบุคก็สามารถเข้าถึงเครือข่ายได้
การขยายเครือข่ายได้ง่าย เครือข่ายแบบแลนไร้สาย ทำให้เครือข่ายองค์กรปรับขนาดและความเหมาะสมได้ง่าย
ไม่ยุ่งยากในเรื่องการเดินสายสื่อสาร ซึ่งมีปัญหาในเรื่องสถานที่ การปรับปรุงสถานที่เพื่อเดินสายสัญญาณเป็นเรื่องไม่พึงปรารถนา เครือข่ายไร้สายสามารถครอบคลุมพื้นที่เป็นเซลเล็ก ๆ โดยมีการเชื่อมโยงระหว่างอาคารได้ด้วยระบบแบบจุดไปจุด ทำให้ดำเนินการได้เร็วและสะดวกต่อการติดตั้ง
รูปที่ 2 การเชื่อมโยงระหว่างอาคารด้วยระบบไร้สาย
ให้ผลคุ้มค่า การออกแบบสร้างเครือข่ายแลนแบบไร้สาย เริ่มให้ผลตอบแทนต้องการลงทุนคุ้มค่ามากขึ้น ทั้งนี้เพราะอุปกรณ์เชื่อมโยงระบบแลนไร้สายมีแนวโน้มที่ถูกลง จึงสามารถชดเชยกับสิ่งที่เรียกว่า การลงทุนการเดินสายสัญญาณ และความคล่องตัวในการออกแบบ ปัจจุบันมูลค่าของการ์ดแลนมีราคาขายในท้องตลาดทั่วไปประมาณ 200 เหรียญสหรัฐ แนวโน้มนี้ยังคงมีราคาลดลงอีก สำหรับอุปกรณ์ที่เป็นแอกเซสพอยต์ก็มีแนวโน้มที่ลดลงเช่นกัน ระบบแลนไร้สายแบบจุดไปจุดสามารถเชื่อมต่อได้ด้วยระยะทางไกลถึง 25 ไมล์ ซึ่งทำให้ประหยัดในเรื่องค่าใช้จ่ายด้านต่าง ๆ ลงไปได้มาก
นอกจากนี้ จุดเด่นของระบบแลนไร้สายยังอยู่ที่การมีมาตรฐานที่ยอมรับกันทั่ว หมายถึงสามารถใช้งานร่วมกันได้ และเป็นมาตรฐานกลางที่กำหนดโดย IEEE มีการวางรูปแบบให้รับส่งกันได้อย่างดี โดยเฉพาะเรื่องการรักษาความปลอดภัยของคลื่นสัญญาณที่อาจถูกดักฟังได้ กรณีนี้ก็มีวิธีการเข้ารหัส การสร้างระบบเอ็นคริปข้อมูล
การให้บริการการใช้งาน และการดูแลรักษาเครือข่ายทำได้ง่ายกว่าแบบใช้สายมาก ทั้งนี้เพราะระบบได้รับการออกแบบมาให้เป็นแบบอัตโนมัติ และตรวจสอบกันเอง ระบบแลนไร้สายจึงมีจุดเด่นที่ชัดเจน และจะมีบทบาทที่สำคัญของเครือข่ายในอนาคตอันใกล้นี้
ความเป็นมาของแลนไร้สาย
ความต้องการใช้ระบบแลนไร้สายมีลักษณะเช่นเดียวกับระบบเซลลูลาร์โฟน หรือโทรศัพท์เคลื่อนที่ แต่ระบบแลนไร้สายต้องการเซลขนาดเล็ก และเป็นเซลเฉพาะกิจ เป็นเซลส่วนตัวที่เชื่อมกับเครือข่ายได้ ดังนั้นจึงมีความพยายามที่พัฒนาเครือข่ายแลนแบบไร้สาย เพื่อให้รองรับความต้องการของผู้ใช้ กลุ่มผู้ใช้ที่มีความต้องการใช้แลนแบบไร้สายได้แก่ ร้านค้าปลีก ที่เก็บสินค้า โรงพยาบาล ธุรกิจขนส่ง มหาวิทยาลัย ตลอดจนองค์กรภาคธุรกิจต่าง ๆ
ในปี ค.ศ. 1997 สถาบัน IEEE ได้กำหนดมาตรฐานแลนไร้สายแบบเดียวกับอีเทอร์เน็ต และเป็นชุดเดียวกับ 802 โดยให้ชื่อว่า IEEE 802.11 มาตรฐานที่เกิดขึ้นในปีนั้นยังมีข้อจำกัดในทางเทคโนโลยี จึงกำหนดระบบการรับส่งสัญญาณด้วยขนาดความเร็ว 2 เมกะบิตต่อวินาที ระบบแลนไร้สาย IEEE 802.11 จึงเป็นที่รู้จักกันตั้งแต่นั้นมา
ในปี ค.ศ. 1999 IEEE ได้พัฒนามาตรฐานใหม่ของแลนระบบไร้สายและให้ชื่อมาตรฐานที่ IEEE 802.11b
โดยมีการพัฒนาให้ใช้ความเร็วในการรับส่งได้ถึง 11 เมกะบิตต่อวินาที และเป็นแบบฟูลดูเพล็กซ์คือ รับและส่งแยกกันด้วยความเร็ว 11 เมกะบิตต่อวินาที
จากมาตรฐาน 802.11b ที่ประกาศออกไป ทำให้มีผู้ผลิตแลนไร้สายออกมามาก โดยเฉพาะบริษัทผู้ผลิตอุปกรณ์เครือข่ายขนาดใหญ่ทุกบริษัทให้ความสนใจและเร่งการพัฒนาปรับปรุงกันต่อไป
การพัฒนาแลนไร้สาย มิได้หยุดอยู่เพียงแค่การทำให้เชื่อมต่อถึงกันได้เท่านั้น ระบบการดูแลรักษาความปลอดภัยของสัญญาณข้อมูลที่แพร่กระจายในอากาศ มีการวางมาตรฐานทางด้านเอ็นคริปชั่น และการสร้างระบบดูแลรักษาความปลอดภัยการเข้าถึง มีการพัฒนาระบบการเคลื่อนย้ายเข้าสู่เครือข่ายหนึ่งไปอีกเครือข่ายหนึ่ง หรือที่เรียกว่า โรมมิ่ง (Roaming) มีการแบ่งโหลดระหว่างเซล โดยการตรวจสอบความแรงของสัญญาณเพื่อให้ขนาดของพื้นที่ทับซ้อนกันได้
รูปที่ 3 การทำโรมมิ่งระหว่างเซลเพื่อให้ผู้ใช้เคลื่อนย้ายได้
พื้นฐานทางเทคนิคของระบบแลนไร้สาย
การสื่อสารด้วยคลื่นวิทยุเป็นที่รู้จักและมีพัฒนาการมาเกือบร้อยปีแล้ว การจัดส่งสัญญาณคลื่นวิทยุในยุคแรกเป็นการกระจายสัญญาณ
ต่อมามีการสื่อสารแบบจุดไปจุด และเริ่มมีการวางโครงร่างเพื่อใช้คลื่นสัญญาณวิทยุกับมวลชนโดยเฉพาะเรื่องโทรศัพท์มือถือ
การนำข้อมูลแฝงไปในคลื่นวิทยุ ซึ่งเป็นวิธีการที่รู้จักกันดี ตั้งแต่การมอดูเลตทางความถี่ ทางแอมปลิจูด และทางเฟส ปัจจุบันมีเทคนิคอีกมากมายเพื่อเพิ่มขีดความสามารถในการบรรจุข้อมูลลงในแถบสัญญาณที่รับส่ง
การสื่อสารในอดีตต้องได้รับอนุญาตให้ใช้ความถี่ มีการจัดสรรความถี่ให้ใช้งานเฉพาะ ความถี่วิทยุมีขอบเขตจำกัด จึงมีการระบุความถี่ให้ใช้งาน เช่น การส่งวิทยุสื่อสาร โทรทัศน์ โทรศัพท์เคลื่อนที่
ในปัจจุบันมีการกำหนดคลื่นความถี่สาธารณะ หรือที่เรียกว่า Unlicense Band คลื่นความถี่นี้เป็นคลื่นความถี่ที่ใช้เฉพาะในวงพื้นที่แคบ ๆ เพื่อลดการกวนระหว่างกัน Unlicense band จึงเป็นย่านที่ได้รับการนำมาใช้ในระบบแลนไร้สาย ซึ่งได้แก่ความถี่ 900 เมกะเฮิร์ทซ์ 2.4 จิกะเฮิร์ทซ์ และ 5.6 จิกะเฮิร์ทซ์ ระบบแลนไร้สายในยุคแรกใช้ความถี่ 900 เมกะเฮิร์ทซ์ และต่อมาใช้ความถี่ 2.4 จิกะเฮิร์ทซ์ ในอนาคตอันใกล้จะใช้ที่ความถี่ 5.6 จิกะเฮิร์ทซ์
การใช้ความถี่ให้คุ้มค่า
การออกแบบระบบแลนไร้สายในย่านความถี่สูงระดับไมโครเวฟนี้ จึงเน้นการสร้างเครือข่ายเฉพาะกิจ และการสร้างพื้นที่ครอบคลุมขนาดเล็ก ขณะเดียวกันก็มีการสร้างเครือข่ายระหว่างจุดไปจุดด้วย
ปกติการออกแบบใช้ความถี่ของแลนไร้สายนี้ เน้นใช้เทคโนโลยีแบบแถบแคบ (narrow band) คือ ใช้ความถี่ย่าน 2.802 ถึง 2.483 โดยภายในสามารถปรับแต่งให้ใช้ความถี่ย่อยได้ 10 ช่อง เพื่อไม่ให้กวนกัน หรือหลักพื้นที่กัน
เพื่อให้ระบบไม่ถูกรบกวนจากสัญญาณภายนอก จึงมีการใช้เทคนิคการป้องกันการรบกวนจากภายนอก เทคนิคเหล่านี้เป็นเทคนิคที่นำมาจากหลักการควบคุมขีปนาวุธ ซึ่งอาจถูกข้าศึกส่งสัญญาณรบกวนได้ ระบบในแลนไร้สายใช้หลักการที่ชื่อ direct Sequence Spread Spectrum กล่าวคือ หากถูกรบกวนสัญญาณก็จะมีระบบตรวจสอบและแก้ไขข้อผิดพลาดได้เองโดยอัตโนมัติ อีกทั้งระบบแลนไร้สายยังใช้ระบบการโต้ตอบสัญญาณระหว่างกัน เพื่อการตรวจเช็คระบบ
ในการวางระบบแลนไร้สายจึงต้องเลือกช่องสัญญาณในการกระจายคลื่นความถี่ เพื่อให้ครอบคลุมพื้นที่ สำหรับตัวไคลแอนต์จะปรับเข้าหาความถี่หลักได้เองโดยอัตโนมัติ
รูปที่ 4 การออกแบบแลนไร้สายให้คลุมพื้นที่ขนาดใหญ่
ปกติพื้นที่การครอบคลุมของแลนไร้สายจะมีระยะประมาณ 10 เมตร ในระยะตรงที่แน่นอน แต่หากสัญญาณห่างและความอ่อนของสัญญาณลดลงความเร็วในการรับส่งจะปรับตัวลงเหลือ 5.6 เมกะบิต และ 2 เมกะบิตต่อวินาที ตามลำดับ
อนาคตของแลนไร้สาย
แลนไร้สายเป็นระบบที่มีความหวังที่จะทำให้ทุกคนเข้าถึงเครือข่ายได้ในทุกพื้นที่ และง่ายต่อการใช้งาน
ก็คงต้องให้ราคาลดลงอีกสักหน่อย เราคงได้เห็นความแพร่หลายของการใช้งาน
|
