WIMAX IEEE 802.16 การสื่อสารไร้สื่อสาย

(W) -  WIMAX IEEE 802.16

(I) - WIMAX IEEE 802.16

              “WiMAX  WiMAX IEEE 802.16 ทำไมเมื่อกล่าวถึง WiMAX จะต้องมาคู่กับ IEEE 802.16 เพราะ IEEE คือ องค์กรที่ทำหน้าที่ออกแบบ และวางข้อกำหนดต่างๆ ทางวิศวกรรมไฟฟ้าในสหรัฐอเมริกาคือ ซึ่งย่อมาจาก Institute of Electrical and Electronics Engineer และเป็นผู้กำหนดมาตรฐานของการสื่อสารแบบไร้สาย

     

 รูปที่ 1 : มาตรฐานของการสื่อสารแบบไร้สาย จากรูปที่ 1 จะเห็นได้ว่าระยะการให้บริการการเชื่อมต่อนั้นถูกแบ่งออกเป็นบริเวณต่างๆ PAN (Personal Area Network) จัดอยู่การสื่อสารแบบไร้สายอัตราเร็วต่ำ ใช้ได้กับระยะใกล้ๆ อัตราความเร็วรับส่งจะอยู่ในช่วงที่น้อย มาตรฐานช่วงนี้จะเป็น IEEE 802.15 ส่วนการสื่อสารในส่วนอื่นจะเป็น การสื่อสารไร้สายแบบ บรอดแบนด์ ได้แก่ เครือข่ายเฉพาะที่ LAN (Local Area Network)  การสื่อสารไร้สายในพื้นที่กว้าง MAN (Metropolitan Area Network) และเครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่แบบเซลลูลาร์โดยทั่วไป WAN (Wide Area Network)

   ก่อนที่จะเข้าสู่ WIMAX IEEE 802.16 นั้นจุดเริ่มต้นของการสื่อสารแบบไร้สายเสียก่อน นั่นคือ Wireless คำนี้เรามักจะได้ยินกันเป็นประจำมันคืออะไร มันก็คือการเชื่อมต่ออย่างหนึ่งที่ใช้ในการต่อเชื่อมสัญญาณการรับส่งข้อมูลจากอุปกรณ์หนึ่งเข้ากับอีกอุปกรณ์หนึ่ง ดูๆไปแล้วก็คล้ายๆกับช่องที่เอาไว้เสียบสายเชื่อมต่อ หรือ สาย LAN ที่รู้จักกัน เพียงแต่ Wireless นั้นทำการเชื่อมต่อกันโดยไม่มีช่องไว้สำหรับเสียบ แต่เป็นช่องที่ไว้ค่อยรับสัญญาณแลกเปลี่ยนข้อมูล Wireless ได้มีเทคโนโลยีแบบต่างเช่น Wi-Fi ซึ่งเป็นการเชื่อมต่อแบบไร้สายด้วยความเร็วในการรับส่งอยู่ระหว่าง 5-11 Mbps ระยะทางในการรับส่ง 100 เมตร และ WiMAX IEEE 802.16 ที่จะกล่าวในลำดับต่อไป เป็นต้น

รูปที่ 2 : ตารางแสดงเทคโนโลยี Wi-Fi และ WIMAX WIMAX IEEE 802.16 WIMAX ย่อมาจากคำว่า Worldwide Interoperability for Microwave Access เป็นเทคโนโลยีแบบไร้สายประเภทที่มีความสามารถที่สูงกว่า เทคโนโลยีแบบ Wi-Fi ทั้งด้านความเร็วและระยะทาง ความสามารถในการกระจายสัญญาณจะเป็นแบบจากจุดเดียวไปยังหลายจุด (Point-to-Multipoint) อีกทั้งรองรับการทำงานแบบ Non-Line of Sign คือ สามารถทำการเชื่อมต่อหรือทำงานได้ แม้จะมีสิ่งกีดขวาง เช่น ต้นไม้ ผนัง และอาคารเป็นต้น

รูปที่ 3 : อุปกรณ์ที่ใช้ในการส่งสัญญาณ  ตัวรับสัญญาณ ที่มีใน Notebook หรือ Home Computer อุปกรณ์เหล่านี้จะเป็นตัวอุปกรณ์ลูกข่ายที่รับสัญญาณจากการให้บริการของเสาสัญญาณ

รูปที่ 4 : แสดงอุปกรณ์รับสัญญาณที่เชื่อมต่อกับอุปกรณ์ต่างๆ

                                                                                                                                                      

(M) - WIMAX IEEE 802.16

     มาตรฐานของ WIMAX IEEE 802.16 - IEEE 802.16 เป็นมาตรฐานที่ให้ระยะทางในการให้บริการภายในระยะทาง 1.6-4.8 กิโลเมตร ส่งสัญญาณในความถี่ช่วงความถี่สูง 10-66 GHZ ซึ่งมาตรฐานนี้เป็นต้นแบบหรือแบบแรกในการพัฒนาการส่งสัญญาณรุ่นอื่น - IEEE 802.16a พัฒนามาจากต้นแบบ IEEE 802.16 ความสามารถที่เพิ่มขึ้นคือการทำงานแบบรองรับ Non-Line of Sign เพิ่มประสิทธิภาพในการผ่านสิ่งกีดขวาง ช่วงความถี่ที่ใช้ 2-11 GHZ พร้อมทั้งขยายระบบเครือข่ายเชื่อมต่อ Internet แบบไร้สายความเร็วสูงได้อย่างก้าวขวางสามารถเชื่อมต่อเข้ากับ ระบบเชื่อมต่อแบบ DSL ที่ใช้ตามที่พักอาศัยต่างๆหลายๆการเชื่อมต่อได้พร้อมกันหรือระบบเครือข่ายระหว่างบริษัทหรือภายในบริษัทเอง - IEEE 802.16e เป็นการออกแบบมาเพื่อสนับสนุนการทำงานกับอุปกรณ์เคลื่อนที่แบบพกพาต่างๆ เช่น Notebook และ PDA เป็นต้น ทั้งแบบ IEEE 802.16 และ IEEE 802.16a เป็นมาตรฐานบนอุปกรณ์ที่ใช้ในโครงสร้างพื้นฐาน ในส่วนของอุปกรณ์หลัก ส่วนแบบ IEEE 802.16e เป็นรุ่นนี้ใช้บนอุปกรณ์ที่เป็นโครงสร้างพื้นฐาน ในส่วนของตัวรับสัญญาณ

ความสามารถใน WIMAX IEEE 802.16

1. ความเร็ว ในความสามารถนี้ WIMAX นั้นมีความเร็วในการรับส่งข้อมูลถึง 75 Mbps อีกทั้งสามารถให้บริการครอบคลุมถึง 48 กิโลเมตร ในเรื่องสัญญาณสะท้อนก็ไม่มีปัญหา อีกทั้งความสามารถของสถานีฐาน นั้น ยังสามารถให้บริการที่เป็นประโยชน์กับผู้รับบริการอีกด้วย เช่น ในกรณีที่ไม่สามารถรับบริการแบบ 64 QAM (Quadarature Amplitude Modulation) สถานีฐานจะเปลี่ยนเป็นแบบ 16 QAM (Quadarature Amplitude Modulation) และจะขยายระยะทางเพิ่มขึ้นให้

2. ความสามารถในการขยายระบบ WIMAX นั้นสามารถขยายระบบได้ด้วยการแบ่งความถี่ออกออกเป็นส่วนได้ ยกตัวอย่างในพื้นที่ได้รับคลื่นความถี่ 20 MHz สามารถแบ่งคลื่นความถี่ได้ออกเป็น 2 กลุ่มๆละ 10 MHz หรือสามารถแบ่งออกเป็นกลุ่มละ 4-5 MHz ก็ได้ทั้งนี้เมื่อแบ่งกลุ่มแล้วยังสามารถที่จะเพิ่มผู้ใช้งานในระบบได้อีกด้วย

 3. ด้านความปลอดภัย WIMAX นั้นในการรับส่งสัญญาณจะมีการเข้ารหัสข้อมูลเพื่อเป็นการรักษาความลับของข้อมูลของผู้ใช้งาน นอกจากนี้ยังมีการตรวจสอบสิทธิการเข้าใช้งานและมีระบบการเข้ารหัสข้อมูลของผู้ใช้งานด้วย

 4. การจัดลำดับความสำคัญของงานบริการ WIMAX นั้นบางครั้งอาจให้บริการในรูปแบบของ TDM (Time Divission Multiplexed) ความต้องการของผู้ใช้งานไม่เท่ากัน ผู้ใช้งานอาจเป็นองค์กรซึ่งอาจต้องการใช้บริการด้านข้อมูลที่เป็นภาพและเสียง ก็ต้องการความเร็วในการรับส่งข้อมูล ซึ่งผู้ใช้งานตามครัวเรือนอาจไม่ต้องใช้ความเร็วในการรับส่งข้อมูลมากกว่าองค์กร ระบบ WIMAX สามารถจัดลำดับหรือกำหนดระดับความสำคัญของการใช้งานให้เหมาะสมกับผู้ใช้ได้

(A) - Wimax IEEE 802.16 ในชีวิตปัจจุบัน

    รูปที่ 5 : แสดงการเชื่อมต่อแบบไร้สายในปัจจุบันและอนาคต ในปัจจุบันได้มีการเริ่มใช้การเชื่อมต่อ       แบบไร้สายมากขึ้น โดยเฉพาะการเชื่อมต่อกันเองระหว่างหน่วยงานภายในองค์กร ซึ่งระยะทางในการเชื่อมต่อก็ไม่ไกลมากนักประมาณไม่เกิน 100 เมตรและอุปกรณ์กระจายสัญญาณเองก็ตัวไม่ใหญ่มากนัก จากรูปที่ 5 จะเห็นได้ว่าการเชื่อมต่อแบบไร้สายนั้นโดยมีอุปกรณ์กระจายสัญญาณใช้เทคโนโลยีแบบ Wi-Fi ซึ่งสามารถให้บริการเชื่อมต่อกับผู้ใช้ได้ปริมาณหนึ่ง โดยทั่วไปในปัจจุบันจะเป็น Notebook กับ PDA ที่มักจะใช้การเชื่อมต่อแบบไร้สายมากกว่า Personal Computer เพราะว่า Notebook กับ PDA เหล่านี้ทางบริษัทผู้ผลิตเองจะติดตั้งอุปกรณ์รับสัญญาณมาให้แล้ว การเชื่อมต่อแบบไร้สายนั่นจะไม่ต้องมีการกำหนด IP Address เพราะระบบจะทำการจัดสรรให้เอง ซึ่งก็เป็นข้อดีของการเชื่อมต่อแบบไร้สาย เพราะถ้าเครื่องใดออกจากระบบไปแล้ว ถ้าเมื่อเครื่องใหม่มาเชื่อมต่อกับระบบ IP Address ก็จะถูกนำไปให้กับเครื่องใหม่ที่เข้ามาเชื่อมต่อ นอกจากตามองค์กรต่างๆแล้ว ตามที่พักอาศัยประเภท คอนโดนิเนียม หรือ หอพัก ต่างๆ ก็เริ่มมีการให้บริการการเชื่อมต่อแบบไร้สายเพิ่มมากขึ้น

(X) - WIMAX IEEE 802.16 ในอนาคต

   จากรูปที่ 5 การติดต่อสื่อสารกับระบบเครือข่าย จะสามารถกระทำได้ทุกที่ทุกเวลาและการเชื่อมต่อนั้นจะยังคงอยู่กับเราไปเรื่อยๆจนกว่าเราจะปิดการติดต่อนั้นออกไปเอง การเชื่อมต่อกับระบบเครือข่ายนั้นอุปกรณ์ต่างๆสามารถเข้าเชื่อมกับระบบได้โดยตรง Personal Computer เองก็จะมีอุปกรณ์ใช้รับส่งสัญญาณ เพื่อเข้าสู่ระบบเครือข่ายแบบไร้สายได้ องค์กรแต่ละองค์กร หรือองค์กรที่มีสาขาอยู่รอบรัศมีการให้บริการของเครือข่าย ก็จะสามารถทำการเชื่อมต่อเข้ากับเครือข่ายขององค์กรตังเองได้ทันที ไม่ต้องมีการวางสายการเชื่อมหรือต้องเชื่อมต่อเข้ากับระบบ Internet ก่อนจึงจะสามารถเชื่อมต่อกับองค์กรสาขาของตนเองได้ ในองค์กรหลักและองค์กรสาขาเพียงแต่มีอุปกรณ์รับส่งสัญญาณระหว่างกันแล้วทำการกระจายไปสู่เครื่องอุปกรณ์อื่นๆ เท่านั้นก็สามารถเปิดการเชื่อมต่อได้ทันที อีกทั้งองค์กรก็ไม่ต้องไปลงทุน ทุบผนัง หรือ ขุดท่อ เพื่อวางระบบสายเชื่อมโยงอีกทั้งจำนวน IP Address อาจไม่เพียงพอกับจำนวนผู้ใช้ แต่การเชื่อมต่อแบบ WIMAX นั้นช่วงความถี่สามารถเชื่อมต่อกับผู้ใช้ได้ในปริมาณที่มาก ในส่วนความเร็วอย่างที่ได้เคยกล่าวไปแล้วว่า WIMAX นั้นสามารถรับส่งข้อมูลได้ด้วยความเร็ว 15-70 Mbps ส่วนอุปกรณ์ที่จำเป็นต้องเคลื่อนที่ตลอด จำพวก อุปกรณ์สื่อสารแบบไร้สาย ก็จะมีขีดความสามารถที่เพิ่มขึ้นไปอีกในด้านความเร็วในการรับส่งข้อมูล เมื่อผู้ใช้ต้องเคลื่อนที่ตลอดและต้องการ load ข้อมูลไปด้วยกัน WIMAX ได้ให้บริการด้วยความเร็ว 1.5 Mbps และผู้ใช้ไม่จำเป็นต้องไปกังวลถึงการหลุดการติดต่อกับเครือข่ายด้วย อนาคต มาตรฐาน IEEE 802.16 กับ มาตรฐาน IEEE เอง

รูปที่ 6 : แสดง IEEE 802 กับลักษณะการใช้งาน การพัฒนาก็ย่อมมีการเปลี่ยนแปลงไปได้เรื่อยๆ เพราะเทคโนโลยีและความสามารถของการคิดค้นของมนุษย์ มาตรฐาน IEEE 802.16e ก็จะออกมาสนับสนุนการทำงานแบบผู้ใช้เคลื่อนที่ตลอดเวลา แต่การเชื่อมต่อยังคงมีอยู่นั้น แต่ก็ยังคงจำกัดในระยะทางและอุปกรณ์การสื่อสารโดยเฉพาะโทรศัพท์เคลื่อนที่แบบเซลลูลาร์ ย่อมต้องมีการพัฒนาขึ้นไปอีก มาตรฐานที่จะออกมารองรับใส่ส่วนนี้คือ IEEE 802.20 ซึ่งจะเข้ามามีบทบาทอย่างมากในเรื่องของการให้บริการในระยะที่ไกลมากกว่ามาตรฐานของ IEEE 802.16 อนาคต มาตรฐาน IEEE 802.16 กับ คู่แข่ง

รูปที่ 7 : แสดง มาตรฐาน IEEE 802.16 กับการแข่งขัน ถ้าเปรียบเทียบกับระบบเครือข่ายโทรศัพท์ที่พัฒนามาจากระบบ GSM แล้วจะพบมาตรฐานที่เป็นคู่แข่งคือ UMTS กับ WCDMA ซึ่งทั้งสองมาตรฐานนี้จะเน้นการรับส่งข้อมูลด้วยความเร็ว 2-10 Mbps เพราะระบบนี้จะมีอุปกรณ์ที่ได้วางโครงสร้างไว้เรียบร้อยกว่าของ WIMAX แล้วอีกทั้งระบบเครือข่ายที่วางไว้แล้วนั้นได้ครอบคลุมพื้นที่ให้บริการในปริมาณที่กว้าง รวมไปถึงอุปกรณ์ต่างๆมีการผลิตมาเพื่อรองรับกับระบบเครือข่ายนี้อยู่แล้ว นอกจากนี้การมาของมาตรฐาน CDMA 2000 1xEV-DO ซึ่งจะเข้ามาสนับสนุนในด้านความเร็วการรับส่งข้อมูล รวมไปถึงผู้ใช้บริการในเครือข่ายนี้ก็ยังคงมีปริมาณที่มากอยู่แล้ว อนาคต มาตรฐาน IEEE 802.16 กับการเข้าสู่ 4G

รูปที่ 8 : แสดง มาตรฐาน IEEE 802.16 กับ ยุค 4G ในส่วนของ WIMAX IEEE 802.16 นั้นการเข้าสู่ในยุคที่ 4G (Fourth Generation Mobile) ซึ่งเป็นยุคของการสื่อสารแบบไร้สาย มาตรฐาน IEEE 802.16 นั้นได้มีแนวคิดรองรับการทำงานไว้แล้ว โดยมาตรฐาน IEEE 802.16e ซึ่งจะเน้นการรับส่งข้อมูลไร้สายในอุปกรณ์พกพาต่างๆจำพวก Notebook หรือ PDA แล้วทำให้ WIMAX IEEE 802.16 ต้องจะสามารถให้บริการกับอุปกรณ์สื่อสารแบบผสมผสาน (Convergence Device) สามารถสื่อสารเข้ากับอุปกรณ์ต่างๆอย่างมีประสิทธิภาพ เพราะผู้ใช้บริการเองต้องการเชื่อมต่อกับเครือข่ายเดียว แต่ต้องสามารถติดต่อสื่อสารกับเครือข่ายได้หลายประเภท และสามารถใช้บริการต่างๆได้ โดยไม่ขึ้นกับเครือข่ายไร้สายที่ผู้ใช้บริการใช้งานอยู่

สำหรับมาตรฐานของเทคโนโลยี WIMAX ที่มีการพัฒนาขึ้นมาในขณะนี้นั้น มีดังต่อไปนี้

    IEEE 802.16 เป็นมาตรฐานที่ให้ระยะทางการเชื่อมโยง 1.6 – 4.8 กิโลเมตร เป็นมาตรฐานเดียวที่สนับสนุน LoS (Line of Sight) โดยมีการใช้งานในช่วงความถี่ที่สูงมากคือ 10-66 กิกะเฮิรตซ์ (GHz)

    IEEE 802.16a  เป็นมาตรฐานที่แก้ไขปรับปรุงจาก IEEE 802.16 เดิม โดยใช้งานที่ความถี่ 2-11 กิกะเฮิรตซ์ ซึ่งคุณสมบัติเด่นที่ได้รับการแก้ไขจากมาตรฐาน 802.16 เดิมคือคุณสมบัติการรองรับการทำงานแบบที่ไม่อยู่ในระดับสายตา ( NLoS - Non-Line-of-Sight) ทั้งยังมีคุณสมบัติการทำงานเมื่อมีสิ่งกีดขวาง อาทิเช่น ต้นไม้, อาคาร ฯลฯ นอกจากนี้ก็ยังช่วยให้สามารถขยายระบบเครือข่ายเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตไร้สายความเร็วสูงได้อย่างกว้างขวางด้วยรัศมีทำการที่ไกลถึง 31 ไมล์  หรือประมาณ 48 กิโลเมตร และมีอัตราความเร็วในการรับส่งข้อมูลสูงสุดถึง 75 เมกะบิตต่อวินาที (Mbps)  ทำให้สามารถรองรับการเชื่อมต่อการใช้งานระบบเครือข่ายของบริษัทที่ใช้สายประเภท ที1 (T1-type) กว่า 60 รายและการเชื่อมต่อแบบ DSL ตามบ้านเรือนที่พักอาศัยอีกหลายร้อยครัวเรือนได้พร้อมกันโดยไม่เกิดปัญหาในการใช้งาน

   IEEE 802.16e  เป็นมาตรฐานที่ออกแบบมาให้สนับสนุนการใช้งานร่วมกับอุปกรณ์พกพาประเภทต่างๆ เช่น อุปกรณ์พีดีเอ โน้ตบุ๊ก เป็นต้น โดยให้รัศมีทำงานที่ 1.6 – 4.8 กิโลเมตร มีระบบที่ช่วยช่วยให้ผู้ใช้งานยังสามารถสื่อสารได้โดยให้คุณภาพในการสื่อสารที่ดีและมีเสถียรภาพขณะใช้งาน แม้ว่ามีการเคลื่อนที่อยู่ตลอดเวลาก็ตา

สรุป

     WiMAX จะเป็นเทคโนโลยีใหม่ที่ยังไม่เป็นที่รู้จักกันอย่างแพร่หลาย  แต่ WiMAX ก็ถือว่า เป็นเทคโนโลยีที่มีอนาคตสดใส เป็นทางเลือกหนึ่งที่จะเข้ามาช่วยตอบสนองความต้องการการใช้งานอินเทอร์เน็ตความเร็วสูงซึ่งมีแนวโน้มเติบโตอย่างรวดเร็วได้เป็นอย่างดี และหากมองถึงประโยชน์ในการขยายเครือข่ายบรอดแบนด์ให้เข้าถึงพื้นที่ที่อยู่ห่างไกลแล้ว ผลประโยชน์ก็จะเกิดขึ้นกับผู้ใช้งานทุกคนที่จะมีโอกาสได้ใช้เครือข่ายสื่อสารความเร็วสูงอย่างเท่าเทียมกัน  รวมไปถึงการช่วยสร้างรายได้และโอกาสทางการตลาดให้กับเหล่าโอเปอเรเตอร์ ผู้ให้บริการอินเทอร์เน็ตไร้สาย รวมทั้งบรรดาผู้ผลิตอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง และเชื่อได้ว่าในอนาคตอันใกล้นี้ เราจะได้สัมผัสกับเทคโนโลยี WiMAX อย่างแพร่หลายเช่นเดียวกับที่ Wi-Fi ประสบความสำเร็จอยู่ในปัจจุบันนี้