Wireless#1: Definition and standard
Wireless คืออะไร?
Wireless คือการสื่อสารไร้สายด้วยคลื่นความถี่วิทยุทุกประเภทรวมถึง วิทยุ FM, AM, วิทยุสื่อสาร, Microwave (Fiber optic ใช้ลำแสงเป็นตัวนำสัญญาณ) แต่ในยุคปัจจุบัน คำว่า Wireless โดยทั่วไปจะเข้าใจในความหมายของการสื่อสารไร้สายของอุปกรณ์เครือข่าย คอมพิวเตอร์
Tips:
ถนนวิทยุในกรุงเทพฯ เดิมใช้ชื่อ Wireless ต่อมาใช้ชื่อตามเสียงอ่านว่า Witthayu
ชื่อ ถนนสายนี้มาจากการตัดถนนผ่านสถานีวิทยุแห่งแรกของประเทศไทยที่ตั้งอยู่ใน บริเวณสวนลุมไนท์บาซาร์ในปัจจุบัน โดยเสาที่ตั้งเด่นสง่าในสวนลุมไนท์บาซาร์คือเสาติดตั้งสายอากาศวิทยุนั่นเอง
Hotspot & WiFi
คำ จำกัดความของคำว่า Hotspot เป็น Wireless Access Point ที่ให้บริการสาธารณะ โดยผู้ให้บริการอินเตอร์เน็ตจะจำหน่ายเวลาให้กับผู้ใช้บริการ เพื่อนำไปใช้ในการ Log-in เข้าสู่ระบบของผู้ให้บริการผ่าน Hotspot ของรายนั้นๆ ซึ่งสามารถใช้งานได้กับอุปกรณ์ทุกตัวที่รองรับการเชื่อมต่อเข้าระบบด้วย Web browser ผ่าน Wireless ซึ่งจะไม่เกี่ยวข้องกับการใช้งานเครือข่ายโทรศัพท์มือถือค่ายใดๆ
คลื่นความถี่วิทยุ (Radio frequency)
คลื่น ความถี่วิทยุที่ใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เป็นตัวรับ-ส่ง จะครอบคลุมตั้งแต่ความถี่ 3 กิโลเฮิร์ต (Kilo Hertz: kHz) ถึง 300 กิกกะเฮิร์ต (Giga Hertz: GHz)
โดยความถี่ช่วง 3 - 30 กิโลเฮิร์ต จะเป็นความถี่ที่มนุษย์สามารถได้ยิน เป็นความถี่ของการสนทนาปกติ
ส่วนความถี่ที่สูงกว่า 300 กิกกะเฮิร์ต จะเป็นความถี่ที่มีความเข้มสูงมาก จนเราสามารถมองเห็นได้เป็นแสงต่างๆ นั่นเอง
ความยาวคลื่น (Wavelength) จะเป็นค่าแปรผันกับความถี่ ยิ่งความถี่สูงขึ้น ความยาวคลื่นจะยิ่งสั้นลง
สูตรคำนวณค่าความยาวคลื่นคือ λ (Lamda) = 29980 / ความถี่(MHz) ค่าที่ได้มีหน่วยเป็นเซนติเมตร
ค่าที่ได้นี้สามารถนำไปสร้างสายอากาศได้ทันที
ย่านความถี่ Frequency Band | ความถี่ Frequency | ความยาวคลื่น Wave Length |
ย่านความถี่ต่ำมาก Very Low Frequency (VLF) | 3 - 30 kHz | 100 - 10 Km |
ย่านความถี่ต่ำ Low Frequency (LF) | 30 - 300 kHz | 10 - 1 Km |
ย่านความถี่กลาง Medium Frequency (MF) | 300 - 3000 kHz | 1000 - 100 M |
ย่านความถี่สูง High Frequency (HF) | 3 - 30 MHz | 100 - 10 M |
ย่านความถี่สูงมาก Very High Frequency (VHF) | 30 - 300 MHz | 10 - 1 M |
ย่านความถี่สูงยิ่ง Ultra High Frequency (UHF) | 300 - 3000 MHz | 1000 - 100 mm |
ย่านความถี่สูงยิ่งยวด Super High Frequency (SHF) | 3 - 30 GHz | 100 - 10 mm |
ย่านความถี่สูงสุด Extra High Frequency (EHF) | 30 - 300 GHz | 10 - 1 mm |
องค์กรที่ควบคุมข้อกำหนดการใช้งานคลื่นความถี่วิทยุ
ความ ถี่วิทยุถูกตั้งข้อกำหนดในการใช้งานในแต่ละย่านความถี่โดย ITU (International Telecommunication Union) ซึ่งเป็นองค์กรสากลที่ตั้งมาตรฐานการใช้ความถี่วิทยุในแต่ละภูมิภาคของโลก โดยความถี่ที่ ITU กำหนดให้ใช้ในกิจการเครือข่ายคอมพิวเตอร์ไร้สายคือ 2.4 GHz และ 5 GHz (อาจจะมีความถี่ย่านอื่นที่ได้ถูกกำหนดไว้ให้ใช้ในกิจการนี้แล้ว เพียงแต่ยังไม่มีอุปกรณ์ออกมารองรับ)
ส่วนหน่วยงานในประเทศไทยที่ควบ คุมการใช้งานความถี่ คือ กสทช. (สำนักงานคณะกรรมการกิจการกระจายเสียง กิจการโทรทัศน์และกิจการโทรคมนาคมแห่งชาติ)
ความถี่วิทยุในกิจการโทรศัพท์มือถือ
ในปัจจุบันมีความถี่ใช้งานในกิจการโทรศัพท์มือถือดังนี้
GSM/HSPA 850/900/1700/1800/1900/2100 MHz
CDMA 800 MHz
ซึ่งจะถูกจัดสรรให้กับผู้ให้บริการในแต่ละราย
ความถี่วิทยุในกิจการ WiMax
เบื้องต้นมีอยู่ 2 ช่วงความถี่คือ 2.5 และ 3.5 GHz
ความถี่วิทยุในกิจการเครือข่ายคอมพิวเตอร์ไร้สาย
ความ ถี่วิทยุย่าน 2.400-2.500 GHz อยู่ในมาตรฐาน 802.11b/g/n และความถี่วิทยุย่าน 5.150-5.350, 5.470-5.725, 5.725-5.850 GHz อยู่ในมาตรฐาน 802.11a/n เป็นความถี่ free band ไม่ต้องขออนุญาตใช้งาน แต่ต้องอยู่ในขอบข่ายของกฎหมายในแต่ละภูมิภาคของโลกและของประเทศต่างๆ (ถ้ามี)
ตารางต่อไปนี้แสดงมาตรฐานการใช้งานคลื่นความถี่ในกิจการเครือข่ายคอมพิวเตอร์ไร้สายตามกฎหมายของไทย
ความถี่ (GHz) | มาตรฐาน 802.11 | หมายเหตุ |
2.400-2.500 | b/g/n* | |
5.150-5.350 | a/n* | Lower band (ใช้ในอาคารเท่านั้น) |
5.470-5.725 | a/n* | Middle band |
5.725-5.850 | a/n* | Upper band |
การ ใช้งานในความถี่เหล่านี้เป็นกิจการรองไม่ได้รับความคุ้มครองในการถูกรบกวน แต่ถ้าการใช้งานไปรบกวนกิจการหลักอย่างรุนแรงจะต้องระงับการใช้งานทันที
Wireless#2: Antenna system and tower
สายนำสัญญาณ
การเลือกใช้สายนำสัญญาณ ต้องดูจากคุณสมบัติต่างๆ ของสายนำสัญญาณ เช่น
- ค่า Impedance โดยมาตรฐานแล้วการส่งอย่างเดียวจะอยู่ที่ 30 โอห์ม ส่วนการรับอย่างเดียวจะอยู่ที่ 75 โอห์ม (สายอากาศโทรทัศน์ เป็นต้น) มาตรฐานการรับและส่งจึงถูกกำหนดอยู่ที่ 50 โอห์ม
- ค่าการลดทอนสัญญาณ สายนำสัญญาณแต่ละแบบจะมีค่าการลดทอนที่ต่างกัน ตามความถี่ที่สูงขึ้นและระยะที่ยาวขึ้น จะมีค่าการลดทอนสูงขึ้น ทำให้กำลังของคลื่นวิทยุลดลงไปด้วย ซึ่งระยะที่ใช้งานจะเป็นตัวพิจารณาแบบของสายนำสัญญาณที่นำมาใช้
- ตัวนำภายใน ตัวนำทางไฟฟ้าที่ดีที่สุดคือ แร่เงิน แต่ราคาสูงมาก ทำให้สายนำสัญญาณส่วนใหญ่ทำมาจากทองแดงที่นำไฟฟ้าได้รองลงมาจากแร่เงิน แต่ราคาถูกและอ่อนตัว
- ตัวนำภายในสายจะมีทั้งแบบถักหลายเส้น และแบบเส้นเดียว ซึ่งแบบหลังจะให้ประสิทธิภาพในการนำสัญญาณดีกว่า
- ฉนวน และชีลด์ วัสดุที่ทำเป็นตัวฉนวนกั้นระหว่างตัวนำและชีลด์ อาจจะเป็นปัจจัยในการเลือกสายนำสัญญาณส่วนหนึ่ง เพราะถ้าฉนวนไม่มีความแข็งแรงและยืดหยุ่นพอ อาจทำให้เวลาทำการดัดงอสาย ชีลด์ที่อยู่บนฉนวนด้านนอกอาจจะขูดฉนวนจนกระทั่งสัมผัสตัวนำภายใน ทำให้เกิดการลัดวงจรขึ้น
- ส่วนของชีลด์นั้น ส่วนใหญ่จะทำมาจากใยเหล็กถัก เป็นตัวกักสัญญาณวิทยุไม่ให้สูญเสียออกไปจากสายนำสัญญาณมากเกินไป ซึ่งประสิทธิภาพของการลดการสูญเสียสัญญาณก็ขึ้นอยู่กับชีลด์ด้วย
- เปลือกหุ้ม เป็นส่วนที่สัมผัสกับสภาพแวดล้อมภายนอก ซึ่งต้องพิจารณาจากพื้นที่ที่นำไปใช้งานด้วย
แต่ ในการใช้งานขั้นสูง ความยาวของสายนำสัญญาณจะมีความสัมพันธ์กับความยาวคลื่น ซึ่งจะใช้ในกรณีการต่อสายอากาศหลายต้นจากแหล่งกำเนิดเดียวกัน (การคำนวณมีความซับซ้อนพอสมควร)
สายอากาศ
หรือ เสาอากาศที่เรียกกันโดยทั่วไป เป็นส่วนที่ใช้แพร่กระจายคลื่นความถี่วิทยุออกไปตามการออกแบบใช้งานของสาย อากาศ ส่วนความถี่ใช้งานนั้นจะถูกออกแบบให้ใช้ตามย่านความถี่นั้นๆ เฉพาะ ไม่สามารถใช้งานร่วมกันได้เช่น อุปกรณ์ที่ใช้ความถี่ 2.4 GHz ต้องใช้กับสายอากาศ 2.4 GHz เท่านั้น (ยกเว้นอุปกรณ์ภาครับอย่างเดียวเช่น วิทยุ FM-AM)
ทำไมเรียกว่า สายอากาศ?
เนื่องจากสมัย ก่อน การสื่อสารวิทยุที่ความถี่ต่ำ จะมีความยาวคลื่นยาวมาก ซึ่งการนำเหล็กหรือตัวนำโลหะอื่นๆ มาใช้แพร่กระจายคลื่น จะทำให้มีน้ำหนักมาก ออกแบบยากและการเก็บรักษาทำได้ช้าและลำบาก โดยเฉพาะในช่วงภาวะสงครามที่ความถี่วิทยุมีอิทธิพลต่อประสิทธิภาพในการรบ สายอากาศจะทำมาจากเส้นลวดทองแดง ที่มีน้ำหนักเบา ออกแบบง่ายและเก็บรักษาได้ง่ายและรวดเร็ว ทำให้เรียกเส้นลวดที่ใช้แพร่สัญญาณว่า สายอากาศ
ลักษณะการแพร่กระจายของคลื่นวิทยุ
คุณสมบัติของสายอากาศในทางทฤษฎีจะมีรูปลักษณะการกระจายคลื่นสองแบบคือ
- แนวตั้ง (Vertical) จะมองการแพร่กระจายคลื่นจากมุมมองด้านข้างของสายอากาศ
- แนวนอน (Horizontal) จะมองการแพร่กระจายคลื่นจากมุมมองด้านบนของสายอากาศ
แต่ ในความเป็นจริงการกระจายคลื่นมีหลายรูปแบบทั้งแบบแนวสายตา สะท้อนวัตถุ สะท้อนผิวโลกหรือชั้นเมฆ ขึ้นอยู่กับระยะทาง สิ่งกีดขวาง ฯลฯ
อัตราขยายของสายอากาศ (Gain: dB)
เป็น ตัวบ่งบอกอัตราขยายของสายอากาศนั้นๆว่า สามารถขยายกำลังที่ถูกส่งเข้ามาที่สายอากาศและแพร่กระจายออกไปได้ไกลเท่า ไหร่ โดยหน่วยของอัตราขยายจะแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทคือ
dBi เป็นหน่วยของอัตราขยายเทียบกับสายอากาศแบบ Isotropic
dBd เป็นหน่วยของอัตราขยายเทียบกับสายอากาศแบบ Dipole
โดยที่ 2.15 dBi = 0 dBd
อัตราขยายยิ่งสูง ระยะทางยิ่งไปได้ไกลขึ้น แต่องศาในการกระจายคลื่นจะยิ่งแคบลง
ประเภทของสายอากาศ
สายอากาศรอบตัว (Omni-directional) จะออกอากาศในแนวนอน 360 องศา (เป็นค่าตายตัวของสายอากาศประเภทนี้) ส่วนแนวตั้งขึ้นอยู่กับอัตราขยาย อัตราขยายยิ่งมาก การกระจายคลื่นแนวตั้งจะยิ่งแคบลง โดยส่วนใหญ่จะอยู่ที่ 2 – 18 dBi
สายอากาศทิศทาง (Directional) จะมีทั้งแบบกึ่งทิศทางและแบบทิศทาง
แบบ กึ่งทิศทาง (Dipole, Patch panel, Sector) การแพร่กระจายคลื่นจะออกมารอบทิศทาง แต่จะเน้นออกไปทิศทางด้านหน้าของสายอากาศ ซึ่งระยะทางและมุมการกระจายคลื่นขึ้นอยู่กับอัตราขยาย
แบบทิศทาง (Yagi-Uda, Helical (Helix), Grid, Parabolic Dish) จะเน้นทิศทางด้านหน้ามากกว่าแบบอื่นๆ และสัญญาณด้านหลังและด้านข้างจะแพร่กระจายออกมาน้อยมาก ส่วนใหญ่อัตราขยายจะสูงกว่า 20 dBi
สายอากาศแบบ Helical (Helix) หรือสายอากาศก้นหอย จะมีความพิเศษอยู่ตรงที่ ลักษณะของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่แพร่กระจายออกมา จะมีทั้งแนวตั้งและแนวนอน ทำให้สายอากาศภาครับไม่จำเป็นต้องทำแนวเดียวกับสายอากาศต้นทางที่เป็น helical และค่าสัดส่วนอัตราขยายหน้า/หลัง (Front/back ratio) มีอัตราที่ดีมาก แต่ก็เป็นสายอากาศที่สร้างยากอีกด้วย
Tips:
สาย อากาศแบบยากิ-อูดะ (Yagi-Uda) ออกแบบโดย ศจ. ฮิเดจุกุ ยากิ และ ศจ. ชินทาโร อูดะ แห่งมหาวิทยาลัยโตเกียวอิมพีเรียล จึงตั้งชื่อสายอากาศแบบนี้เพื่อเป็นเกียรติแก่ท่านทั้งสอง แต่ปัจจุบันจะเรียกติดปากกันเหลือแค่สายอากาศยากิ
ค่า SWR (Standing Wave Ratio) หรือ VSWR (Voltage Standing Wave Ratio)
เป็น ส่วนสำคัญที่สุดในการตรวจสอบว่า สายอากาศที่ใช้อยู่ มีประสิทธิภาพเพียงใด โดยค่ามาตรฐานจะอยู่ที่ 1.1:1 – 1.5:1 กรณีเลวร้ายสุดไม่ควรเกิน 2:1
สัดส่วนนี้เป็นสัดส่วนระหว่างกำลังส่งที่ถูกส่งออกไปต่อกำลังส่งที่ถูกสะท้อนกลับมา ตัวอย่างเช่น
สาย อากาศใช้ในความถี่ 2.4 – 2.5 GHz ต้องใช้ค่ากึ่งกลางมาคำนวณการทำสายอากาศคือ 2.45 GHz ซึ่งจะได้ค่าออกมาเป็น 29980 / 2450 = 12.2367 เซนติเมตร
และถ้าคำนวณความถี่ปลายจะได้ค่าเป็น 2.4 GHz = 12.4917 ซม. และ 2.5 GHz = 11.992 ซม.
แต่ ในหลักความเป็นจริง สายอากาศไม่สามารถยืดหดความยาวตามความถี่ใช้งานได้ จึงต้องใช้ค่ากึ่งกลาง และนำมาคำนวณเพื่อให้สามารถใช้งานได้ตลอดทั้งย่านความถี่ที่จะใช้งาน โดยค่า SWR อาจจะเป็นลักษณะดังนี้
2.400 GHz = 1.5:1
2.425 GHz = 1.3:1
2.450 GHz = 1.1:1
2.475 GHz = 1.3:1
2.500 GHz = 1.5:1
ซึ่งการคำนวณค่า SWR ที่แท้จริงจะซับซ้อนกว่านี้ ในที่นี้จึงเป็นการอธิบายแบบคร่าวๆ เท่านั้น
Tips:
ในหลักความเป็นจริง สายอากาศที่มีค่า SWR เป็น 1.x:1 ตลอดช่วงความถี่ไม่มีอยู่จริงในโลก
อาจ จะมีสายอากาศที่มีค่า SWR (เฉพาะความถี่กึ่งกลาง) เป็น 1:1 อยู่จริง แต่อาจจะเกิดปรากฏการณ์ “หูหนวกตาบอด” รับไม่ได้ส่งไม่ออก เกิดขึ้น เพราะค่าองค์ประกอบอื่นๆ อาจจะเกิดการผันผวนอย่างรุนแรงจนทำให้สายอากาศไร้ประสิทธิภาพไปในที่สุด
กำลังส่ง
เป็นกำลังที่ใช้ผลักดันสัญญาณวิทยุให้ออกไปสู่ปลายทาง มีหน่วยเป็นวัตต์ (W)
ส่วนกำลังส่งย่อยลงไปจะมีหน่วยเป็นมิลลิวัตต์ (mW: 1/1000 W)
หน่วยของกำลังส่งอีกแบบหนึ่งคือการแปลงค่าจาก mW เป็น dBm เพื่อให้ง่ายต่อการคำนวณค่า E.I.R.P. และค่า E.R.P.
dBm | Watts | dBm | Watts | dBm | Watts | ||
-50 | 0.01 µW | 8 | 6 mW | 30 | 1.0 W | ||
-40 | 0.1 µW | 9 | 8 mW | 31 | 1.3 W | ||
-30 | 0.001 mW | 10 | 10 mW | 32 | 1.6 W | ||
-20 | 0.01 mW | 11 | 13 mW | 33 | 2.0 W | ||
-10 | 0.10 mW | 12 | 16 mW | 34 | 2.5 W | ||
-9 | 0.125 mW | 13 | 20 mW | 35 | 3.2 W | ||
-8 | 0.16 mW | 14 | 25 mW | 36 | 4.0 W | ||
-7 | 0.20 mW | 15 | 32 mW | 37 | 5.0 W | ||
-6 | 0.25 mW | 16 | 40 mW | 38 | 6.3 W | ||
-5 | 0.32 mW | 17 | 50 mW | 39 | 8.0 W | ||
-4 | 0.40 mW | 18 | 63 mW | 40 | 10 W | ||
-3 | 0.50 mW | 19 | 79 mW | 41 | 13 W | ||
-2 | 0.64 mW | 20 | 100 mW | 42 | 16 W | ||
-1 | 0.80 mW | 21 | 126 mW | 43 | 20 W | ||
0 | 1.0 mW | 22 | 158 mW | 44 | 25 W | ||
1 | 1.3 mW | 23 | 200 mW | 45 | 32 W | ||
2 | 1.6 mW | 24 | 250 mW | 46 | 40 W | ||
3 | 2.0 mW | 25 | 316 mW | 47 | 50 W | ||
4 | 2.5 mW | 26 | 398 mW | 48 | 64 W | ||
5 | 3.2 mW | 27 | 500 mW | 49 | 80 W | ||
6 | 4 mW | 28 | 630 mW | 50 | 100 W | ||
7 | 5 mW | 29 | 800 mW | 53 | 200 W |
กำลัง ส่งยิ่งสูง สัญญาณวิทยุยิ่งไปได้ไกล แต่ต้องอยู่ในความสมดุลของอุปกรณ์ เพราะถ้ากำลังส่งสูงเกินไปจนทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ ในอุปกรณ์ Wireless เสียหายเช่น ภาคกรองความถี่ อาจจะเกินคลื่นวิทยุที่ไม่พึงประสงค์ออกมารบกวนอย่างรุนแรงได้
กรณี ที่กำลังส่งเท่ากัน สายอากาศประเภทเดียวกันและอัตราขยายเท่ากัน ความถี่วิทยุที่ต่ำกว่าจะไปได้ไกลกว่า เนื่องจากอัตราการสูญเสียสัญญาณน้อยกว่า และการเดินทางของสัญญาณมีลักษณะกระจายมากกว่า เช่น กำลังส่ง 1 วัตต์ที่ความถี่ 7 MHz เสาสูง 20 เมตร จากไทยสามารถส่งไปได้ถึงหมู่เกาะมัลดีฟส์ ฝั่งทะเลตะวันตกของอินเดีย ส่วนกำลังส่ง 1 วัตต์ที่ความถี่ 2.4 GHz เสาสูง 20 เมตรอาจจะไปได้ 20 กิโลเมตร โดยประมาณ
(ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม เช่น สภาพอากาศ ความชื้น ตำแหน่งความสูงของสายอากาศ เป็นต้น)
ตำแหน่งความสูงของสายอากาศ
ตำแหน่ง ความสูงของสายอากาศจะมีค่าแปรผันตามความถี่วิทยุ ยิ่งความถี่สูงขึ้น ลักษณะการแพร่กระจายจะเข้มข้นขึ้นและกระจายตัวน้อยลง ทำให้ได้รับผลกระทบจากส่วนโค้งของผิวโลกโดยตรง จึงต้องติดตั้งสายอากาศให้สูงขึ้น
สิ่งบดบัง
สิ่งบดบังที่อยู่ระหว่างทางจะมีผลกระทบในการรับ-ส่งสัญญาณ โดยเฉพาะความถี่วิทยุที่สูงขึ้นยิ่งเกิดผลกระทบมากขึ้น
วัสดุ ที่ดูดซับหรือบดบังสัญญาณได้มากที่สุด คือ วัสดุที่มีความชื้นสูงหรือความหนาแน่นสูง เช่น ม่านน้ำตก ต้นไม้ที่ขึ้นหนาแน่น คอนกรีตเสริมเหล็กหนา เป็นต้น
เสา (Tower)
มีหลายรูปแบบให้เลือกใช้งานตามพื้นที่ที่ต้องการใช้งาน
- Guy wired ใช้ลวดสลิงเป็นตัวพยุงเสา น้ำหนักเสาเบาแต่จะใช้พื้นที่ค่อนข้างมาก ถ้าใช้แบบท่อเหล็กเดี่ยว ไม่ควรสูงเกิน 12 เมตร เนื่องจากความยากลำบากในการซ่อมบำรุง
- Self support ใช้ตัวเสาเป็นตัวพยุงเสาของมันเอง ใช้พื้นที่น้อยกว่า แต่น้ำหนักมาก เพราะต้องรักษาระดับด้วยตัวมันเอง
มีทั้งแบบที่ทำจากเหล็กและอลูมิเนียม และการตั้งเสาสูงต้องอยู่ในกฎข้อบังคับของกรมการขนส่งทางอากาศด้วย
การรบกวนสัญญาณ
การ รบกวนและการถูกรบกวนสัญญาณ เกิดได้จากหลายสาเหตุ สิ่งที่มีผลกระทบโดยตรงกับ Wireless คือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เพราะเป็นคลื่นประเภทเดียวกัน แม้ว่าความถี่จะไม่ตรงกันหรือห่างกันมาก แต่ถ้าหากความเข้มข้นของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีสูง หรืออุปกรณ์ด้อยประสิทธิภาพในการคัดกรองคลื่นรบกวน โดยเฉพาะอุปกรณ์ส่งสัญญาณที่ส่งกำลังสูงแต่ส่งคลื่นที่ไม่พึงประสงค์ออกมา มาก ยิ่งมีผลกระทบมาก
ส่วนสาเหตุจากธรรมชาติจะเป็นประจุไฟฟ้าในอากาศ เช่น ฟ้าผ่า พายุสุริยะ ขั้วแม่เหล็กโลก เป็นต้น
Dynamic Frequency Selection (DFS)
เป็น รูปแบบการเปลี่ยนช่องสัญญาณเองโดยอัตโนมัติ เมื่ออุปกรณ์ตรวจพบสัญญาณรบกวนจากความถี่เรดาร์ภาคพื้นดิน ซึ่งได้รับการยืนยันในหลายพื้นที่ของประเทศไทยแล้วว่าช่วงความถี่ที่ ถูกรบกวนมากที่สุดคือ 5.5 – 5.7 GHz (5 GHz Middle band) โดยจะมีผลกระทบมากกับการเชื่อมต่อสัญญาณระยะไกล
Wireless#3: 802.11 Standard and configuration
มาตรฐานต่างๆ ของ Wireless Network
มาตรฐานการเชื่อมต่อข้อมูล
การ เชื่อมต่อข้อมูลบน Wireless คือ Carrier sense multiple access with collision avoidance (CSMA/CA) เนื่องจากใช้อากาศเป็นสื่อกลางในการรับ-ส่งข้อมูล ทำให้ไม่สามารถตรวจจับการชนกันของข้อมูลได้ ต้องทำการรับข้อมูลให้ครบถ้วนก่อน จึงจะส่งข้อมูลตอบกลับได้ และระบบ Wireless ทำงานบนความถี่เดียว การทำงานจึงเป็นแบบผลัดกันรับ-ส่ง (Half duplex)
โดยจะแตกต่างจากการเชื่อมต่อข้อมูลผ่านระบบสาย คือ Carrier sense multiple access with collision detect (CSMA/CD) ซึ่งสามารถตรวจจับการชนกันของข้อมูลได้ จึงรับส่งข้อมูลได้เร็วกว่า และระบบสายมีสองทางพร้อมกันทำให้สามารถรับ-ส่งข้อมูลได้พร้อมกัน (Full duplex)
มาตรฐานด้านคลื่นความถี่
มาตรฐานของความถี่หลักๆ จะมีอยู่ 2 มาตรฐานคือ FCC (USA) และ ETSI (Europe)
มาตรฐานด้านความเร็วและความสัมพันธ์กับระยะทาง
802.11a (OFDM) ความถี่ 5 GHz ความเร็วในการรับส่งข้อมูลสูงสุดอยู่ที่ 54 Mbps
802.11b (HR-DSSS) ความถี่ 2.4 GHz ความเร็วในการรับส่งข้อมูลสูงสุดอยู่ที่ 11 Mbps
802.11g (ERP-OFDM) ความถี่ 2.4 GHz ความเร็วในการรับส่งข้อมูลสูงสุดอยู่ที่ 54 Mbps
802.11n (HT) ความถี่ 2.4 และ 5 GHz ความเร็ว (ทางทฤษฎี) ในการรับส่งข้อมูลสูงสุดอยู่ที่ 600 Mbps
แต่ โดยทั่วไปแล้ว ในความเร็วระดับ 54 Mbps จะได้ความเร็วในการรับส่งข้อมูลที่แท้จริงอยู่ที่ประมาณ 24 Mbps เนื่องจากเป็นการสื่อสารแบบผลัดกันรับ-ส่ง (Half Duplex) และจะลดลงตามระยะทางระหว่างสถานีกับเครื่องลูก
Tips:
การเชื่อมต่อข้อมูลผ่าน Bluetooth ใช้เทคโนโลยี FHSS บนความถี่ 2.4 GHz ซึ่งการใช้งานบางครั้งอาจจะมีการรบกวนหรือชนกันด้วยความถี่ได้
มาตรฐานการต่อกับแหล่งพลังงาน
ใน ปัจจุบันจะมีมาตรฐาน 802.3af (PoE: Power-over-Ethernet) ซึ่งเป็นการจ่ายกระแสไฟฟ้า 48 Volts เข้าไปในสาย LAN UTP เพราะโดยปกติข้อมูลจะวิ่งในสายเพียง 4 เส้น อีก 4 เส้นที่เหลือจะใช้ในการจ่ายกระแสไฟฟ้าตามมาตรฐานนี้ (สามารถใช้กับสาย Cross-over ได้)
อุปกรณ์ Injector ที่ระบุมาตรฐาน 802.3af จะทำการส่งแรงดันไฟฟ้าประมาณ 10V ออกไปตรวจสอบก่อนว่า อุปกรณ์ปลายทางรองรับแรงดันไฟฟ้า 48V ตามมาตรฐาน 802.3af หรือไม่ หากไม่รองรับ อุปกรณ์ Injector จะไม่จ่ายแรงดัน 48V ออกไปให้ เป็นการป้องกันการจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้แก่อุปกรณ์ที่ไม่รองรับ
ซึ่ง อุปกรณ์ปลายทางบางรุ่นที่ยังไม่รองรับแรงดันไฟฟ้า 48V หรือตามมาตรฐานนี้ จะใช้เป็นลักษณะของ Injector ที่ต้นทางและ Splitter ที่ปลายทาง
ส่วน มาตรฐาน 802.3at เป็นการจ่ายกำลังไฟฟ้าที่สูงกว่ามาตรฐาน 802.3af โดยส่วนใหญ่จะนำไปใช้กับอุปกรณ์กระจายสัญญาณแบบกระจาย 2 ความถี่พร้อมกัน (Dual concurrent AP)
มาตรฐานช่องสัญญาณ (Channel)
IEEE802.11b/g/n | IEEE802.11a/n | |||
Channel | Frequency (GHz) | Channel | Frequency (GHz) | |
1 | 2.412 | 1 | 36 | 5.180 |
2 | 2.417 | 2 | 40 | 5.200 |
3 | 2.422 | 3 | 44 | 5.220 |
4 | 2.427 | 4 | 48 | 5.240 |
5 | 2.432 | 5 | 52 | 5.260 |
6 | 2.437 | 6 | 56 | 5.280 |
7 | 2.442 | 7 | 60 | 5.300 |
8 | 2.447 | 8 | 64 | 5.320 |
9 | 2.452 | 9 | 100 | 5.500 |
10 | 2.457 | 10 | 104 | 5.520 |
11 | 2.462 | 11 | 108 | 5.540 |
12 | 2.467 | 12 | 112 | 5.560 |
13 | 2.472 | 13 | 116 | 5.580 |
14 | 2.484 | 14 | 120 | 5.600 |
15 | 124 | 5.620 | ||
16 | 128 | 5.640 | ||
17 | 132 | 5.660 | ||
18 | 136 | 5.680 | ||
19 | 140 | 5.700 | ||
20 | 149 | 5.745 | ||
21 | 153 | 5.765 | ||
22 | 157 | 5.785 | ||
23 | 161 | 5.805 | ||
24 | 165 | 5.825 |
ซึ่งสามารถแบ่งเป็นมาตรฐานของประเทศต่างๆ ดังนี้
Channel | USA | Europe | Japan | Mexico | Israel | France | Spain |
b/g/n | |||||||
1 | X | X | X | X | |||
2 | X | X | X | X | |||
3 | X | X | X | X | X | ||
4 | X | X | X | X | X | ||
5 | X | X | X | X | X | ||
6 | X | X | X | X | X | ||
7 | X | X | X | X | X | ||
8 | X | X | X | X | X | ||
9 | X | X | X | X | X | ||
10 | X | X | X | X | X | X | |
11 | X | X | X | X | X | X | |
12 | X | X | X | ||||
13 | X | X | X | ||||
14 | X | ||||||
FCC | ETSI | Japan | Korea | Israel | Taiwan | Singapore | |
a/n | |||||||
36 | X | X | X | X | X | X | |
40 | X | X | X | X | X | X | |
44 | X | X | X | X | X | X | |
48 | X | X | X | X | X | X | |
52 | X | X | DFS | X | X | X | |
56 | X | X | DFS | X | X | X | X |
60 | X | X | DFS | X | X | X | X |
64 | X | X | DFS | X | X | X | X |
100 | X | X | DFS | X | X | ||
104 | X | X | DFS | X | X | ||
108 | X | X | DFS | X | X | ||
112 | X | X | DFS | X | X | ||
116 | X | X | DFS | X | X | ||
120 | X | DFS | X | X | |||
124 | X | DFS | X | X | |||
128 | X | DFS | X | X | |||
132 | X | X | DFS | X | |||
136 | X | X | DFS | X | |||
140 | X | X | DFS | China | X | ||
149 | X | X | X | X | X | ||
153 | X | X | X | X | X | ||
157 | X | X | X | X | X | ||
161 | X | X | X | X | X | ||
165 | X | X | X | X | X |
ในประเทศเม็กซิโก ช่องสัญญาณที่ 1-8 ถูกกำหนดให้ใช้ภายในอาคารเท่านั้น
ย่านความถี่ 5 GHz สำหรับประเทศอื่นๆ ให้อ้างอิงตามมาตรฐาน FCC หรือ ETSI (ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของประเทศนั้นๆ)
ช่องสัญญาณบางช่องจะมีข้อกำหนดเพิ่มเติมบางอย่าง ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของประเทศนั้นๆ ด้วย
รูปแบบการเชื่อมต่อสัญญาณ
- AP Client Bridge เป็นการเชื่อมต่อโดยมี AP เป็นตัวต้นทาง และ AP ปลายทางทำหน้าที่เป็น Bridge เชื่อมต่อสัญญาณจาก AP ต้นทาง
ซึ่งตัวปลายทางนี้จะไม่กระจายสัญญาณออกมา
WDS Station เป็นการเชื่อมต่อแบบ Bridge ที่เสริมฟังก์ชั่น WDS เข้าไปด้วย (Transpare