(W) - 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) และเครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่แบบเซลลูลาร์โดยทั่วไปWAN (Wide Area Network)

(I) - WIMAX IEEE 802.16

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 802.16aพัฒนามาจากต้นแบบ 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 ทั้งแบบIEEE 802.16 และ IEEE 802.16a เป็นมาตรฐานบนอุปกรณ์ที่ใช้ในโครงสร้างพื้นฐาน ในส่วนของอุปกรณ์หลัก ส่วนแบบ IEEE 802.16eเป็นรุ่นนี้ใช้บนอุปกรณ์ที่เป็นโครงสร้างพื้นฐาน 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 ที่มักจะใช้การเชื่อมต่อแบบไร้สายมากกว่าPersonal 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 กับการเข้าสู่4G

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 โดยมาตรฐานIEEE 802.16e ซึ่งจะเน้นการรับส่งข้อมูลไร้สายในอุปกรณ์พกพาต่างๆจำพวก Notebook หรือ PDA แล้วทำให้ WIMAX IEEE 802.16ต้องจะสามารถให้บริการกับอุปกรณ์สื่อสารแบบผสมผสาน (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