IEEE 802.11

IEEE 802.11 คือมาตรฐานการทำงานของกำหนดขึ้นโดย สถาบันวิชาชีพวิศวกรไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ (Institute of Electrical and Electronics Engineers: IEEE) เป็นมาตรฐานกลาง ที่ได้นำมาปฏิบัติใช้ เพื่อที่จะทำการเชื่อมโยงอุปกรณ์เครือข่ายไร้สายเข้าด้วยกันบนระบบ ในทางปกติแล้ว การเชื่อมต่อระบบเครือข่ายไร้สาย จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์สองชิ้น นั่นคือ

• แอคเซสพอยต์ คือตัวกลางที่ช่วยในการติดต่อระหว่าง ตัวรับ-ส่งสัญญาญไวเลส ของผู้ใช้ กับ เราต์เตอร์ผ่านทางสายนำสัญญาณที่ทำจากทองแดงที่ได้รับการเชื่อมต่อกับระบบเครือข่าย เช่น สายแลนหรือสายโทรศัพท์ ADSL หรือผ่านทางสายใยแก้วนำแสง
• ทำหน้าที่รับ-ส่ง สัญญาณ ระหว่างตัวรับส่งแต่ละตัวด้วยกันหรือระหว่างตัวลูกข่ายกับแอคเซสพอยต์

หลังจากที่เทคโนโลยีเครือข่ายไร้สายนี้ได้เกิดขึ้น ก็ได้เกิดมาตรฐานตามมาอีกมายมาย โดยที่การจะเลือกซื้อหรือเลือกใช้อุปกรณ์เครือข่ายไร้สายเหล่านั้น เราจำเป็นจะต้องคำนึงถึงเทคโนโลยีที่ใช้ในผลิตภัณฑ์นั้นๆ รวมถึงความเข้ากันได้ของเทคโนโลยีที่ต่างๆด้วย

ประวัติ

เทคโนโลยี 802.11 มีต้นกำเนิดในปี ค.ศ. 1985 กำหนดขึ้นโดยคณะกรรมการการสื่อสารแห่งชาติสหรัฐอเมริกา(อังกฤษ: U.S. Federal Communications Commission) หรือ FCC ที่ประกาศช่วงความถี่สำหรับกิจการด้านอุตสาหกรรม วิทยาศาสตร์และการแพทย์ (ISM) สำหรับการใช้งานที่ไม่ต้องมีใบอนุญาต

ในปี ค.ศ. 1991 บริษัท เอ็นซีอาร์/เอทีแอนด์ที (ตอนนี้เป็น Alcatel-Lucent และ LSI คอร์ปอเรชั่น) ได้สร้างชุดตั้งต้นของ 802.11 ในเมือง Nieuwegein, เนเธอร์แลนด์ ตอนแรกนักประดิษฐ์ตั้งใจจะใช้เทคโนโลยีนี้สำหรับระบบเก็บเงิน ผลิตภัณฑ์ไร้สายตัวแรกที่ถูกนำออกสู่ตลาดอยู่ภายใต้ชื่อ WaveLAN ที่มีอัตราข้อมูลดิบของ 1 Mbit/s และ 2 Mbit/s

วิก เฮย์สผู้เป็นประธานของ IEEE 802.11 เป็นเวลา 10 ปีและถูกเรียกว่า "บิดาแห่ง Wi-Fi" ได้มีส่วนร่วมในการออกแบบ 802.11b และ 802.11a มาตรฐานเริ่มต้นภายใน IEEE.

ในปี ค.ศ. 1999, Wi-Fi Alliance ถูกจัดตั้งขึ้นเป็นสมาคมการค้าเจ้าของเครื่องหมายการค้า Wi-Fi ซึ่งผลิตภัณฑ์ส่วนใหญ่ที่ใช้ Wi-Fi จะมีเครื่องหมายนี้

มาตรฐานที่อยู่ภายใต้ กรอบของเทคโนโลยี IEEE 802.11

ปัจจุบันนี้มีมาตรฐานออกมาหลายอย่าง แต่ที่ได้รับความนิยมทั้งในอตีตและปัจจุบันนั้น แบ่งออกเป็น 7 มาตรฐานด้วยกัน ได้แก่

• IEEE 802.11a - เสร็จสมบูรณ์เมื่อปี ค.ศ. 1999 โดยออกเผยแพร่ช้ากว่าของมาตรฐาน IEEE 802.11b ใช้เทคโนโลยีที่เรียกว่า OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) เพื่อปรับปรุงความเร็วในการส่งข้อมูลให้วิ่งได้สูงถึง 54 Mbps บนความถี่ 5Ghz ซึ่งจะมีคลื่นรบกวนน้อยกว่าความถี่ 2.4 Ghz ที่มาตรฐานอื่นใช้กัน ที่ความเร็วนี้สามารถทำการแพร่ภาพและข่าวสารที่ต้องการความละเอียดสูงได้ อัตราความเร็วในการรับส่งข้อมูลสามารถปรับระดับให้ช้าลงได้ เพื่อเพิ่มระยะทางการเชื่อมต่อให้มากขึ้น แต่ทว่าข้อเสียก็คือ ความถี่ 5 Ghz นั้น หลายๆประเทศไม่อนุญาตให้ใช้ เช่นประเทศไทย เพราะได้จัดสรรให้อุปกรณ์ประเภทอื่นไปแล้ว และเนื่องด้วยการที่มาตรฐานนี้ ใช้การเชื่อมต่อที่ความถี่สูงๆ ทำให้มาตรฐานนี้ มีระยะการรับส่งที่ค่อนข้างใกล้ คือ ประมาณ 35 เมตร ในโครงสร้างปิด(เช่น ในตึก ในอาคาร) และ 120 เมตรในที่โล่งแจ้งและด้วยความที่ส่งข้อมูลด้วยความถี่สูงนี้ ทำให้การส่งข้อมูลนั้นไม่สามารถทะลุทะลวงโครงสร้างของตึกได้มากนัก อุปกรณ์ไร้สายที่รองรับเทคโนโลยี IEEE 802.11a นี้ไม่สามารถเข้ากันได้กับอุปกรณ์ที่รองรับมาตรฐาน IEEE 802.11b และ IEEE 802.11g ที่จะอธิบายด้านล่างนี้ได้ อีกทั้งอุปกรณ์ของ IEEE 802.11a ยังมีราคาสูงกว่า IEEE 802.11b ด้วย ดังนั้นอุปกรณ์ IEEE 802.11a จึงได้รับความนิยมน้อยกว่า IEEE 802.11b มาก จึงทำให้ไม่ค่อยเป็นที่ได้รับความนิยมเท่าที่ควร

• IEEE 802.11b - เสร็จสมบูรณ์เมื่อปี ค.ศ. 1999 ใช้เทคโนโลยีที่เรียกว่า CCK (Complimentary Code Keying) ผนวกกับ DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) เพื่อปรับปรุงความสามารถของอุปกรณ์ให้รับส่งข้อมูลได้ด้วยความเร็วสูงสุดที่ 11 Mbps ผ่านคลื่นวิทยุความถี่ 2.4 GHz เนื่องจากการใช้คลื่นความถี่ที่ต่ำกว่าอุปกรณ์ที่รองรับมาตรฐาน IEEE 802.11a ทำให้อุปกรณ์ที่ใช้มาตรฐานนี้จะมีความสามารถในการส่งคลื่นสัญญาณไปได้ไกลกว่าคือประมาณ 38 เมตรในโครงสร้างปิดและ 140 เมตรในที่โล่งแจ้ง รวมถึง สัญญาณสามารถทะลุทะลวงโครงสร้างตึกได้มากกว่าอุปกรณ์ที่รองรับกับมาตรฐาน IEEE 802.11a ด้วย ปัจจุบันผลิตภัณฑ์อุปกรณ์เครือข่ายไร้สายภายใต้มาตรฐานนี้ได้รับการผลิตออกมาเป็นจำนวนมาก โดยอุปกรณ์ที่ใช้ความถี่ย่านนี้ก็เช่น IEEE 802.11, Bluetooth, โทรศัพท์ไร้สาย, และเตาไมโครเวฟ และที่สำคัญแต่ละผลิตภัณฑ์มีความสามารถทำงานร่วมกันได้ อุปกรณ์ของผู้ผลิตทุกยี่ห้อต้องผ่านการตรวจสอบจากสถาบัน Wi-Fi Alliance เพื่อตรวจสอบมาตรฐานของอุปกรณ์และความเข้ากันได้ของแต่ละผู้ผลิต ปัจจุบันนี้นิยมนำอุปกรณ์ WLAN ที่มาตรฐาน 802.11b ไปใช้ในองค์กรธุรกิจ สถาบันการศึกษา สถานที่สาธารณะ และกำลังแพร่เข้าสู่สถานที่พักอาศัยมากขึ้น มาตรฐานนี้มีระบบเข้ารหัสข้อมูลแบบ WEP ที่ 128 บิต

• IEEE 802.11g - เสร็จสมบูรณ์ในปี ค.ศ. 2003 ทางคณะทำงาน IEEE 802.11g ได้นำเอาเทคโนโลยี OFDM ของ 802.11a มาพัฒนาบนความถี่ 2.4 Ghz จึงทำให้ใช้ความเร็ว 36-54 Mbps ซึ่งเป็นความเร็วที่สูงกว่ามาตรฐาน 802.11b ซึ่ง 802.11g สามารถปรับระดับความเร็วในการสื่อสารลงเหลือ 2 Mbps ได้ตามสภาพแวดล้อมของเครือข่ายที่ใช้งาน มาตรฐานนี้เป็นที่ยอมรับจากผู้ใช้เป็นจำนวนมากและกำลังจะเข้ามาแทนที่ 802.11b ในอนาคตอันใกล้

นอกจากที่กล่าวมาข้างต้นนี้มีบางผลิตภัณฑ์ใช้เทคโนโลยีเฉพาะตัวเข้ามาเสริม ทำให้ความเร็วเพิ่มขึ้นจาก 54 Mbps เป็น 108 Mbps แต่ต้องทำงานร่วมกันเฉพาะอุปกรณ์ที่ผลิตจากบริษัทเดียวกันเท่านั้น ซึ่งความสามารถนี้เกิดจากชิป (Chip) กระจายสัญญาณของตัวอุปกรณ์ที่ผู้ผลิตบางรายสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการรับส่ง สัญญาณเป็น 2 เท่าของการรับส่งสัญญาณได้แต่ปัญหาของการกระจายสัญญาณนี้จะมีผลทำให้อุปกรณ์ ไร้สายในมาตรฐาน 802.11b มีประสิทธิภาพลดลงด้วยเช่นกัน

• IEEE 802.11n - เสร็จสมบูรณ์ในปี ค.ศ. 2009 ทำงานบนย่านความถี่ 2.4 GHz โดยเชิงทฤษฎีสามารถให้อัตราการส่งถ่ายข้อมูลสูงสุดถึง 300 Mbps มีความสามารถในการส่งคลื่นสัญญาณ ได้ระยะประมาณ 70 เมตรในโครงสร้างปิด และ 250 เมตรในที่โล่งแจ้ง เพิ่มความสามารถในการกันสัญญาณกวนจากอุปกรณ์อื่นๆ ที่ใช้ความถี่ 2.4GHz เหมือนกัน และสามารถรองรับอุปกรณ์มาตรฐาน IEEE 802.11b และ IEEE 802.11g ได้ ซึ่งจะถูกจำกัดความเร็วตามมาตรฐานนั้น ๆ

• 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 2012

• 802.11ac - เป็นมาตรฐานที่ 5 GHz ให้ทรูพุทกับแลนไร้สายแบบหลายสถานีสูงกว่าที่อย่างน้อย 1 Gbps และสำหรับลิงก์เดี่ยวที่อย่างน้อย 500 Mbps โดยการใช้ RF แบนด์วิธที่กว้างกว่า(80 หรือ 160 MHz) สตรีมมากกว่า (สูงถึง 8 สตรีม) และมอดูเลทที่ความจุสูงกว่า(สูงถึง 256 QAM)

• 802.11ad - หรือ "WiGig" เกิดจากการผลักดันจากผู้ผลิตฮาร์ดแวร์ ในวันที่ 24 กรกฎาคม 2012 Marvell และ Wilocity ได้ประกาศการเป็นคู่ค้าใหม่เพื่อนำ Wi-Fi solution แบบ tri-band ใหม่ออกสู่ตลาด โดยการใช้ความถี่ที่ 60 GHz ทรูพุททางทฤษฎีสูงสุดถึง 7 Gbps มาตรฐานนี้จะออกสู่ตลาดได้ราวต้นปี 2014

• 802.11ax - เสร็จสมบูรณ์ในปีค.ศ. 2021 โดยมาตรฐานนี้ถูกใช้ใน WIFI 6 ซึ่งทำงานควบคู่ขนานระหว่าง 2.4 GHz และ 5 GHz และ WIFI 6E ซึ่งทำงานในย่านความถี่ 6 GHz รองรับผู้ใช้มากขึ้น ในเชิงทฤษฎีสามารถส่งข้อมูลได้ถึง 9.6 Gbps {| class="wikitable collapsible uncollapse" style="text-align:center" ! colspan="11" |
  802.11 network standards
  |- ! rowspan="2" | 802.11
  protocol ! rowspan="2" | Release ! rowspan="2" title="operational frequency" | Freq.
  (GHz) ! rowspan="2" title="Bandwidth" | Bandwidth
  (MHz) ! rowspan="2" title="maximum data rate" | per stream
  (Mbit/s) ! rowspan="2" title="maximum number of streams" | Allowable
  streams ! rowspan="2" title="modulation technique" | Modulation ! colspan="2" title="indoor coverage radius, depending on number and type of walls, in meters" | Approximate indoor range ! colspan="2" title="outdoor coverage radius, including loss by one wall, in meters"   | Approximate outdoor range |-  ! (m) || (ft) ! (m) || (ft) |- | | Jun 1997 | 2.4 | 20 | 1, 2 | 1 | ,

| style="text-align:right;"|20 |style="text-align:right;"|66 | style="text-align:right;"|100 |style="text-align:right;"|330 |- | rowspan="2" | | rowspan="2" |Sep 1999 | 5 | rowspan="2" |20 | rowspan="2" |6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 | rowspan="2" |1 | rowspan="2" | | style="text-align:right;"|35 |style="text-align:right;"|115 | style="text-align:right;"|120 |style="text-align:right;"|390 |- | 3.7^[A] | — || — | style="text-align:right;"|5,000 |style="text-align:right;"|16,000^[A] |- | b | Sep 1999 | 2.4 | 20 | 1, 2, 5.5, 11 | 1 | | style="text-align:right;"|35 |style="text-align:right;"|115 | style="text-align:right;"|140 |style="text-align:right;"|460 |- | | Jun 2003 | 2.4 | 20 | 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 | 1 | , | style="text-align:right;"|38 |style="text-align:right;"|125 | style="text-align:right;"|140 |style="text-align:right;"|460 |- | rowspan="2" | | rowspan="2" | Oct 2009 | rowspan="2" | 2.4/5 | 20 | 7.2, 14.4, 21.7, 28.9, 43.3, 57.8, 65, 72.2^[B] | rowspan="2" | 4 | rowspan="6" | | style="text-align:right;"|70 |style="text-align:right;"|230 | style="text-align:right;"|250 |style="text-align:right;"|820 |- | 40 | 15, 30, 45, 60, 90, 120, 135, 150^[B] | style="text-align:right;"|70 |style="text-align:right;"|230 | style="text-align:right;"|250 |style="text-align:right;"|820 |- | rowspan="4" | | rowspan="4" | Dec 2012 | rowspan="4" | 5 | 20 | up to 87.6 | rowspan="4" | 8 | | | | |- | 40 | up to 200 | | | | |- | 80 | up to 433.3 | | | | |- | 160 | up to 866.7 | | | | |- | | ~Feb 2014 | 2.4/5/60 | | up to 6912 (6.75Gb/s) | | | | | | |}^{A1 A2} ส่วนขยายของ 802.11a ให้เป็นแถบความถี่ 3.7 GHz ข้อจำกัดของกำลังที่เพิ่มขึ้นจะสูงถึง 5,000 m. ข้อมูลเมื่อ 2009^[update], ใช้เฉพาะในสหรัฐฯเท่านั้นโดย FCC

• ^{B1 B2} เมื่อ enable short (SGI) มิฉะนั้นแต่ละ data rate จะลดลง 10%.

1. Wolter Lemstra , Vic Hayes , John Groenewegen , The Innovation Journey of Wi-Fi: The Road To Global Success, Cambridge University Press, 2010,
2. [[1] 2012-08-26 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน]
3. "Wi-Fi Alliance: Organization". Official industry association web site. Retrieved August 23, 2011.
4. Allan Johnson. (2020). Wireless Standards. In Editor Mark Taub (Eic.), 31 Days Before Your CCNA Exam (200-301): A Day-By-Day Review Guide for the CCNA 200-301 Certification Exam.  (pp.151-152). Cisco Press.
5. September 19, 2009. Retrieved 2009-10-09.
6. "802.11n Delivers Better Range". Wi-Fi Planet. 2007-05-31.
7. (PDF). 2012-05-11. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิม (PDF)เมื่อ 2016-10-10. สืบค้นเมื่อ 2012-05-16.
8. "WiGig and IEEE 802.11ad For Multi-Gigabyte-Per-Second WPAN and WLAN" (PDF). Tensorcom Inc.

อ้างอิง

Cisco CCNA Exploration 4.0 Network Fundamental