การสื่อสารข้อมูลแบบไร้สาย

ตัวกลางในการสื่อสารข้อมูลแบบไร้สาย

คลื่นวิทยุ ตัวกลางไร้สายที่กล่าวถึงหมายถึงช่วงของความถี่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ที่ใช้ในการติดต่อสื่อสาร เช่นคลื่นวิทยุ, ไมโครเวฟ, อินฟาเรด เป็นต้น

หลักการของคลื่นวิทยุ ถูกค้นพบครั้งแรกโดย เจม เคลิร์ค แม็กเวลด์ คลื่นวิทยุเกิดจากการเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้าในสายอากาศ ทำให้เกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า กระจายออกไปรอบๆ สายอากาศทุกทิศทาง ดังนั้นการรับจึงไม่จำเป็นต้องตั้งทิศทาง ให้ชี้ตรงกับทิศทางของเสาส่งสัญญาณ การกระจายคลื่นมี 3 รูปแบบ คือ      1. การแพร่กระจายตามพื้นดิน(Ground Propagation) คลื่นความถี่ต่ำน้อยกว่า 2 MHz ถูกให้เคลื่อนที่ตามแนวโค้งของโลก ระยะทางขึ้นอยู่กับควมแรงของสัญญาณ      2. การแพร่กระจายตามท้องฟ้า(Sky Propagation) ความถี่สูงอยู่ประมาณ 2 MHz ถึง 30 MHz ถูกส่งขึ้นไปบนท้องฟ้าในชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟีย ซึ่งมีอิออนอยู่มาก ทำให้สะท้อนคลื่นวิทยุลงมาพื้นโลกอีกครั้ง ทำให้ไ้ด้ระยะทางไกลขึ้น      3. การแพร่กระจายระดับสายตา(Line-of-sight Propagation) วิธีการนี้จะส่งคลื่นวิทยุความถี่สูงมากกว่า 30 MHz ในแนวเส้นตรงระหว่างเครื่องรับและเครื่องส่ง โดยใช้เสาอากาศที่สูงพอจะรับส่งได้

     โดยปกติคลื่นวิทยุมีช่วงความถี่สำหรับการแพร่กระจาย ตั้งแต่ 3 KHZ ถึง 1 GHz นิยมแพร่กระจายตามท้องฟ้า เช่นคลื่นวิทยุระบบ AM และ FM

ความถี่ต่ำ VLF	3-30 KHz	พื้นดิน	วิทยุคลื่นยาวการเดินเรือ
ความถี่ต่ำ LF	30-300 KHz	พื้นดิน	วิทยุสำหรับเครื่องบินและแจ้งเดินเรือ
ความถี่ปานกลาง MF	300 KHz-3 MHz	ท้องฟ้า	วิทยุ AM
ความถี่สูง HF	3-30 MHz	ท้องฟ้า	วิทยุสื่อสาร การสื่อสารด้านเดินเรือและอากาศยาน
ความถี่สูงมาก VHF	30-300 MHz	ท้องฟ้าและระดับสายตา	โทรทัศน์ วิทยุ FM
ความถี่สูงมากๆ UHF	300 MHz-3 GHz	ระดับสายตา	โทรทัศน์ เพจเจอร์ โทรศัพท์เซลูล่า
ความถี่สูงมากพิเศษ SHF	3-30 GHz	ระดับสายตา	การสื่อสารดาวเทียม
ความถี่สูงมากที่สุด EHF	30-300 GHz	ระดับสายตา	การสื่อสารดาวเทียมเรดา

ไมโครเวฟ

เนื่องจากคลื่นในระบบ AM, FM มีความ้องการใช้สูงทำให้มีสัญญาณรบกวนมาก จึงมีการนำคลื่นวิทยุความถี่สูง ระหว่าง 1 GHz - 300GHz มาใช้งาน ข้อดีอีกอย่างก็คือสามารถบังคับทิศทางการรับส่งในระดับสายตาได้

ลักษณะของไมโครเวฟ

ใช้ความถี่ย่าน 1 GHz - 300 GHz การรับส่งแนวตรงระัดับสายตา เหมาะสำหรับการรับส่งระยะใกล้ไม่เกิน 30 ไมล์ ในบริเวณที่เดินสายไม่ได้ แต่ไมโครเวฟก็มีการถูกรบกวนได้จากคลื่นไฟฟ้า ปรากฏการฟ้าผ่า สภาพภูมิอากาศรุณแรง  อากาศร้อนจัด พายุ หรือฝนตก ระบบไมโครเวฟได้รับการพัฒนาโดยอาศัยสถานีทวนสัญญาญให้ลอยอยู่ในอากาศจากพื้นโลกประมาณ 36,000 กิโลเมตร เรียกระบบที่ได้รับการพัฒนานี้ว่า "ระบบการสื่อสารผ่านดาวเทียม" เรียกสัญญาณที่ส่งจากพื้นไปดาวเทียมว่า Uplink และจากดาวเทียมลงพื้นว่า Downlink โดยมีอุปกรณ์รับส่งที่อยู่บนดาวเทียมคือ "ทรานส์ปอนเดอร์" จะใช้ความถี่ช่วง 1 ถึง 20 GHz มากกว่าช่วงอื่นเพราะผลกระทบต่อสภาพอากาศน้อยกว่า

L-Band     1-2 GHz           S-Band     2-4 GHz           C-Band     4-8 GHz           X-Band     8-12 GHz

ที่นิยมใช้มากคือ C-Band มีความถี่ขาขึ้น 6 GHz ขาลง 4 GHz แต่เนื่องจากมีการใช้งานมากจนรบกวนกัน จึงมีการขยายย่านความถี่ใหม่เป็นขาขึ้น 14 GHz - ขาลง 12 GHz เรียกย่านความถี่ดังกล่าวเป็น KU-Band การที่ความถี่ขาขึ้นและลงไม่เท่ากันก็เพื่อลดการรบกวนกัน เนื่องจากระยะขึ้นกับลงใช้ระยะทางมากถึง 70,000 กิโลเมตร จึงต้องใช้ระยะเวลาช่วงหนึ่ง(Delay time) ในการเดินทาง

อินฟาเรด

เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ความถี่ระหว่าง 300 GHz ถึง 400 THz มีความยาวคลื่นตั้งแต่ 1 มิลลิเมตร ถึง 770 นาโนเมตร เป็นความถี่ของแสงที่ต่ำกว่าแสงสีแดงที่ตาของคนเราไม่สามารถมองเห็น เนื่องจากเป็นคลื่นสั้น จึงส่งได้ 30 ถึง 80 ฟุต ไม่ทะลุผ่านวัตถุ พอร์ทเชื่อมต่ออินฟาเรดเรียกว่า IrDA ระยะทางการติดต่อได้ไม่เกิน 8 เมตร อัตราเร็ว 75 kbps      - ข้อดี ใช้กับอุปกรณ์ระยะใกล้ เช่นรีโมท คีย์บอร์ด เมาส์ไร้สาย ระบบเปิดปิดประตู หูฟังไร้สาย เนื่องจากมีขนาดเล็ก ถูก ใช้พลังงานน้อย เชื่อมต่อได้ง่าย ปลอดภัย ไม่มีคลื่นแทรก      - ข้อด้อย ไม่เหมาะกับระยะไกล ใช้นอกอาคารที่มีแสงแดดไม่ได้ ทะลุผ่านวัตถุไม่ได้ การเดินทางเป็นเส้นตรง ช่องรับส่งต้องตรงกัน

บลูทูธ

เป็นเทคโนโลยีไร้สายใช้คลื่นวิทยุความถี่ 24.6 GHz ไม่ต้องใช้การเดินทางแบบเส้นตรงแบบอินฟาเรด ใช้ส่งข้อมูลได้หลากหลาย เช่นภาพ เสียง โดยทำการวิจัยจากบริษัทยักใหญ่เช่น อีริกสัน โนเกีย ไอบีเอ็ม โตชิบา อินเทล ภายใต้ชื่อกลุ่มว่า  SIG เพื่อให้มีการสื่อสารแบบใหม่

ประเภทของบลูทูธ

แบบคลาส 1 รัสมีการส่งข้อมูลไม่เกิน 100 เมตร ใช้พลังงาน 100 มิลลิวัตต์      แบบคลาส 2 มีระยะรัสมีไม่เกิน 10 เมตร ใช้พลังงาน 2.5 มิลลิวัตต์ คลาสนี้ได้รับความนิยมเนื่องจากใช้พลังงานน้อย      แบบคลาส 3 มีระยะรัสมีประมาณ 1 เมตร ใช้พลังงาน 1 มิลลิวัตต์ เนื่องจากระยะทำการน้อยจึงไม่ค่อยนิยมใช้

ลักษณะบูลทูธ

หลักการทำงานจะแบ่งสัญญาณออกเป็น 79 ช่องสัญญาณรับส่งสัญญาณสลับช่องไปมา 1,600 ครั้งต่อวินาที การเปลี่ยนช่องไม่ได้เรียงตามหมายเลขเพื่อให้การดักฟังขโมยข้อมูลทำได้ยากขึ้น การติดต่อสื่อสารข้อมูลจะมีการค้นหาอุปกรณ์ และให้ป้อนรหัสก่อนการเชื่อมต่อกับอุปกรณ์นั้น      - ข้อดี ไม่ต้องต่อสาย อุปกรณ์เล็ก ใช้พลังงานนน้อย รับส่งได้ทั้งภาพและเสียง      - ข้อเสีย ระยะทำการสั้น ส่งข้อมูลได้เพียง 1 mbps จำกัดจำนวนการเชื่อมต่อ

เซลลูล่า

เป็นการติดต่อสื่อสารแบบหลายช่องสัญญาณ ระยะระหว่างช่องสัญญาณ กำหนดไว้ 30 KHz เพื่อป้องกันการรบกวนกัน โครงสร้างประกอบด้วย 3 ส่วนคือ      1. ชุมสายโทรศัพท์เคลื่อนที่ (MTX)      2. สถานีฐาน (BS หรือ BTS) มีหน้าที่รับส่งสัญญาณกับเครื่องโทรศัพท์ สถานีฐานจะกระจายไปในพื้นที่ให้บริการ และเรียกพื้นที่เหล่าั้นั้นว่า "เซลล์"      3. เครื่องโทรศัพท์เคลื่อนที่ เป็นอุปกรณ์ที่รับส่งสัญญาณโทรศัพท์

ลักษณะของเซลลูล่า

ปัจจุบันเซลลูล่าแบบดิจิทัลได้รับความนิยมอย่างมาก เนื่องจากสัญญาณรบกวนต่ำกว่า อนาล็อก และการกำหนดช่องสัญญาณแบบ FMDA จะกำหนดความถี่ให้ผู้ใช้กลุ่มหนึ่ง ผู้ใช้อื่นจะไม่สามารถใช้ช่องสัญญาณนี้ได้จนกว่าผู้ใช้กลุ่มนี้จะเลิกใช้  การเปลี่ยนมาเป็นระบบดิจิทัลที่ทนทานต่อการรบกวน และการแบ่งช่องสัญญาณแบบช่วงเวลา(TDMA) ทำให้ผู้ใช้ช่องสัญญาณ สามารถใช้ช่องความถี่เดียวกันได้เรียกระบบนี้ว่า GSM(Global System for Mobile) การที่ต้องใช้ความถี่ไม่ซ้ำกันในพื้นที่เซลที่อยู่ติดกันยังเป็นปัญหาจึงมีการคิดค้นพัฒนาระบบส่งสัญญาณใหม่ขึ้นมาเรียกว่า CDMA ในระบบนี้เซลอยู่ติดกันใช้ความถี่ซ้ำกันได้แต่มีรหัสของสัญญาณต่างกัน ระบบนี้ช่วยประหยัดความถี่ได้อย่างมาก

สายใยแก้วนำแสง

สายใยแก้วนำแสง

ลักษณะของสายใยแก้วนำแสง      1. แกนแท่งแก้ว      2. ส่วนห่อหุ้ม ทำให้แสงสะท้อนภายในแกน      3. ส่วนป้องกัน ป้องกันแสงจากภายนอก      4. ส่วนเพิ่มความแข็งแรง ช่วยเพิ่มความแข็งแรงให้กับใยแก้ว      5. ส่วนหุ้มภายนอก ป้องกันการโค้งงอของสาย

ในการรับส่งมีองค์ประกอบสามส่วนคือ      1. อุปกรณ์กำเนิดแสง      2. ตัวกลาง(สายใยแก้วนำแสง)      3. อุปกรณ์ตรวจรับแสง(Photo detector)

ตัวกำเนิดแสงแบ่งได้ 2 ชนิด      1. แอลอีดี(LED) ใช้ในระยะที่ไม่ไกลมาก      2. เลเซอร์ไดโอด(ILD) เหมาะสำหรับใช้ในระยะไกลๆ

หลักการส่งสัญญาณผ่านสายใยแก้วนำแสง      1. ธรรมชาติของแสง  เมื่อมุมตกกระทบมากกว่ามุมวิกฤติทำให้เกิดการสะท้อน ทำให้สัญญาณเกิดการสะท้อนไปข้างหน้าในแท่งแก้วไปเรื่อยๆ จนกระ่ทั่งถึงปลายทาง      2. คุณสมบัติสายใยแก้วนำแสง  สายมีขนาดเล็กและน้ำหนักเบาเมื่อเทียบกับสายชนิดอื่น มีความปลอดภัย และมีสัญญาณรบกวนต่ำ

ชนิดของสายใยแก้วนำแสง  แบ่งเป็นสองชนิด คือมัลติโหมด (MM) และซิงเกิ้ลโหมด(SM) มัลติโหมดยังแบ่งได้อีกสองแบบ คือ Step index(SI ) และ Graded Index(GI)

สายใยแก้วนำแสงแบบมัลติโหมด สัญญาณแสงหลายลำแสงจะถูกส่งจากแหล่งกำเนิด ด้วยมุมหักเหที่ต่างกัน ภายในแกนกลางสาย ยิ่งสายกว้างยิ่งมีมุมตกกระทบที่มากขึ้นด้วย สามารถแบ่งย่อยได้อีสองแบบคือ      1. แบบ Step Index สายจะมีความหนาแน่นเท่ากันทั้งสายมีขนาดส่วนห่อหุ้ม 125-400 ไมโครเมตร แกนมีขนาด 50-200 ไมโครเมตร ดังนั้นลำแสงที่มีมุมตกกระทบที่แตกต่างกันจะหักเหสะท้อนด้วยมุมที่ต่างกัน ทำให้แสงเคลื่อนที่ถึงปลายทางไม่พร้อมกัน      2. แบบ Graded Index ความหนาแน่นตลอดทั้งสายไม่เท่ากัน ตรงกลางหนาแน่นน้อยที่สุด และค่อยๆเพิ่มจนสูงสุดตรงส่วนห่อหุ้มส่วนห่อหุ้มมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 125-140 ไมโครเมตร แกนกลางมีขนาด 50-100 ไมโครเมตร เมื่อส่งลำแสงเข้าไป แลงจะค่อยๆ หักเหตามความหนาแน่น จนหักเหกลับหมดที่ส่วนห่อหุ้ม การหักเหมีลักษณะ เป็นส่วนโค้ง แต่สายแบบนี้มีความนิยมใช้ลดลงเนื่องจากราคาสูงเมื่อเทียบกับประสิทธิภาพ

สายใยแก้วนำแสงแบบซิงเกิ้ลโหมด เส้นผ่าศูนย์กลางของส่วนห่อหุ้ม 125 ไมโครเมตร แกนมีขนาด 8-12 ไมโครเมตร มีขนาดน้อยกว่าแบบมัลติโหมด การส่งลำแสงจะส่งออกไปเกือบเป็นเส้นตรง ทำให้แสงเดินทางเป็นแนวนอนโดยไม่ได้อาศัยหลักการหักเห และการสะท้อน ทำให้มีประสิทธิภาพการรับส่งสูง ระยะรับส่งไกลถึง 2,000 เมตร อัตราสูญเสีย และบิดเบือนข้อมูลต่ำสุด

การเชื่อมต่อของสายใยแก้วนำแสง หัวต่อที่นิยมมี 3 แบบ      1. หัวต่อแบบ SC ออกแบบโดย AT&T ใช้เชื่อมต่อทั้งซิงเกิ้ลโหมด และมัลติโหมด      2. หัวต่อแบบ ST เป็นหัวต่อที่ใช้งานแบบซิงเกิ้ลโหมด และมัลติโหมดมากที่สุด อัตราการสูญเสียแสงไม่เกิน 0.5 เดซิเบล      3. หัวต่อแบบ FC ออกแบบโดย NTT ของญี่ปุ่น

วิวัฒนาการของระบบคอมพิวเตอร์

วิวัฒนาการของระบบคอมพิวเตอร์

1. ยุคเมนเฟรมคอมพิวเตอร์       คุณสมบัติพิเศษของเมนเฟรมคอมพิวเตอร์      การทำงานทุกอย่างจะอยู่ภายใต้ซอฟท์แวร์ควบคุมบนคอมพิวเตอร์เครื่องเดียว ไม่ว่าจะเป็นการประมวลผล การบันทึกผล การนำเข้าส่งออกข้อมูล ส่วนควบคุมการสื่อสารข้อมูล คุณสมบัติของเมนเฟรมมีดังนี้        - ประมวลผลข้อมูลจำนวนมากด้วยความรวดเร็วและแม่นยำ       - วิเคราะห์ผลและสรุปรายงานด้วยข้อมูลชุดเดียวกัน ให้ผลที่แน่นอน      - การสรุปผลทำได้รวดเร็ว ทำให้งานเสร็จทันเวลา       แต่เมนเฟรมไม่เหมาะกับงานองค์กรดังนี้       - ไม่เหมาะกับงานบริการข้อมูลคนทั่วไปเนื่องจากใช้งานยาก       - ไม่เหมาะกับการเชื่อมต่อกับโลกภายนอกเพื่อแลกเปลี่ยนข้อมูลเพราะไม่ได้ออกแบบมาเพื่อการนี้       รูปแบบการทำงานทั่วไปของเมนเฟรมคอมพิวเตอร์            - การบันทึกข้อมูลทำโดยเทอร์มินัลที่ต่อตรงกับคอมพิวเตอร์ หรือเครื่องอ่านข้อมูลไปยังหน่วยประมวลผลอีกต่อหนึ่ง       - ข้อมูลถูกบันทึกในหน่วยบันทึกข้อมูลที่ต่อตรงกับเครื่องคอมพิวเตอร์ การสืบค้นทำโดยซอฟท์แวร์ชุดเดียวกับการประมวลผล       - ซอฟท์แวร์ที่ทำหน้าที่ควบคุมส่วนต่างๆ ยากต่อการปรับเปลี่ยนปรับปรุงให้ทันสมัย       - สรุปผลด้วยการพิมพ์เป็นรายงาน หรือผ่านเครื่องเทอร์มินัล        - ทำงานได้ไม่ต่อเนื่อง เนื่องจากผู้ใช้ต้องมีการฝึกหัดมาโดยเฉพาะ ไม่สามารถทำงานแบบเรียวไทม์ได้

2. ยุคไคลเอ็นต์-เซอร์ฟเวอร์ ในยุคที่เครื่องคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลหรือพีซีมีสมรรถนะมากขึ้น มีแนวคิดที่แบ่งการทำงานบางส่วนมาทำงานกับเครื่องพีซีแทนที่จะทำบนเครื่องเมนเฟรมเครื่องเดียว เนื่องจากพีซีมีขนาดเล็กมีองค์ประกอบเทียบเท่าเมนเฟรม แต่มีทรัพยากรจำกัด และมีราคาไม่แพง จึงเหมาะกับการเป็นเครื่องมือทำงานของพนักงานในแผนกต่างๆ ทำการประมวลผลข้อมูลเบื้องต้นก่อนจะถูกส่งมารวมกันที่เครื่องเมนเฟรมเพื่อการประมวลผลแบบรวมศูนย์อีกที โครงสร้างเรียกว่าระบบ ไคลเอ็น-เซิร์ฟเวอร์ หรือระบบลูกข่าย-แม่ข่าย โดยเชื่อมด้วยกันผ่านระบบเครือข่ายแลน มีความสามารถเหนือกว่าระบบเมนเฟรมดังนี้       - มีโปรแกรมซอฟท์แวร์ให้พนักงานปฏิบัติกิจวัตรประจำวัน       - การบูรณาการข้อมูลทำได้แบบเรียวไทม์ ข้อมูลทันสมัย ช่วยในการตัดสินใจของผู้บริหาร       - มีระบบงานที่บริหารทรัพยากรครอบคลุมทุกด้านขององค์กรณ์ มีการเชื่อมต่อสู่บุคคลที่เกี่ยวข้องแบบเรียวไทม์ มีจุดบันทึกข้อมูล ณ จุดบริการเพียงจุดเดียว เนื่องจากระบบไคลเอ็นต์-เซอร์ฟเวอร์ ถูกจำกัดการใช้งานด้วยระยะทางที่ต้องอยู่ใกล้กัน การแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างสำนักงานใหญ่กับโรงงานที่อยู่ห่างไกลทำได้ลำบาก ทำให้งานบริการบุคคลภายนอกทำได้ในวงจำกัด ผู้บริการต้องเดินทางมาใช้เครื่องเทอร์มินัลที่สถาบันบริการสารสนเทศ

3. ยุคระบบแบบกระจาย ระบบแบบกระจาย เป็นระบบที่ทำงานอยู่บนพื้นฐานของเทคโนโลยีหลัก 4 อย่างได้แก่       - มีอุปกรณ์คอมพิวเตอร์สำหรับผู้ใช้งาน เพื่อปฏิสัมพันธ์กับเครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องอื่น ในเครือข่าย       - มีอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ทำงานเป็นเครื่องแม่ข่าย ประกอบด้วย เครื่องเมนเฟรม เครื่องเซิร์ฟเวอร์ ขนาดตางๆ ทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางของการประมวลผลและการเข้าถึงฐานข้อมูล       - อุปกรณ์ เครือข่ายสื่อสารและแลกเปลี่ยนข้อมูล ซึ่งทำงานด้วยระบบมีสายและไร้สาย โดยเฉพาะอุปกรณ์อินเตอร์เน็ต       - ระบบซอฟท์แวร์รุ่นใหม่ที่รองรับการทำงานแบบแพร่กระจายอย่างกว้างขวางการออกแบบ อยู่บนพื้นฐาน 3 เรื่อง คือ ภาพรวมสถาปัตยกรรมของระบบ การบริการผู้ใช้ การใช้งาน           ภาพรวมด้านสถาปัตยกรรมของระบบ เป็นเรื่อง                      ภาระกิจของระบบงานถูกกำหนดให้ทำ เช่น การให้บริการ การประมวลผล                     เรื่องเกี่ยวกับคุณสมบัติด้านอื่นของระบบงาน เช่น ความสะดวกในการใช้ ความถูกต้องของผลลัพธ์ ประสิทธิภาพ            เรื่องการบริการผู้ใช้ จะเน้นเรื่อง ให้ผู้ใช้มีปฏิสัมพันธ์กับระบบงาน กลุ่มผู้ใช้ระบบงาน รวมถึงการประสานงานกับกลุ่มโปรแกรมที่กระจายตามแผนกต่างๆ นักพัฒนาต้องคำนึงถึงดังนี้                     ภารกิจของซอฟท์แวร์ที่จะถูกสร้างขึ้น                     การทำงานประสานกันระหว่างชิ้นส่วนโปรแกรมเพื่อบบรรลุตามภารกิจ           การใช้งานระบบซอฟท์แวร์ ผู้พัฒนาต้องคำนึงถีงการนำชิ้นส่วนซอฟท์แวร์ไปใช้งานจริง ซอฟท์แวร์ส่วนใดทำงานกับคอมพิวเตอร์ชุดใด โครงสร้างของการกระจายต้องประกอบด้วยอุปกรณ์ใดจึงจะมั่นใจว่าทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในสภาพการทำงานแบบกระจาย ระบบซอฟท์แวร์จะต้องทำงานร่วมกับซอฟท์แวร์อื่นทั้งระบบซอฟท์แวร์ควบคุมและซอฟท์แวร์จัดการฐานข้อมูล ผู้พัฒนาระบบซอฟท์แวร์ต้องสามารถเลือกระบบซอฟท์แวร์เหล่านี้ได้อย่างเหมาะสม

วิวัฒนาการของการสื่อสารไร้สาย

ยุค1G เป็นยุคที่ยังสื่อสารกันแบบแอนะล็อค อยู่ในช่วงประมาณปี พ.ศ.2526 ใช้สัญญาณวิทยุในการส่ง การเชื่อมโยงเครือข่ายเป็นแบบเซอร์กิตสวิตชิ่ง มีอัตราการรับส่งข้อมูลต่ำกว่า 6.9 Kbps รองรับการรับส่งเฉพาะข้อมูลเสียงเท่านั้น ระบบที่จัดอยู่อยู่ในช่วงนี้คือ ระบบแอมป์ AMPS ซึ่งเป็นระบบโทรศัพเคลื่อนที่แบบแอนะล็อก ย่านความถี่ที่ใช้งานอยู่ที่ 800-900 MHz ซึ่งยุคนี้มีข้อจำกัดในการรับส่งอยู่มาก ไม่ว่าจะเป็นเทคนิคการมอดูเลตแบบ FSK ซึ่งมีความทนทานต่อการรบกวนน้อย ไม่มีระบบป้องกันความปลอดภัยในการใช้งาน ทำให้ลักลอบใช้งานได้ง่าย การส่งสัญญาณระบบนี้ เมื่อส่งคลื่นออกไปสัญญาณจะอ่อนลงเรื่อยๆ ตามระยะทางจึงต้องอาศัยเครื่องขยายสัญญาณ Amplifier ซึ่งก็ทำให้เกิดสัญญาณรบกวนได้ ทำให้คุณภาพเสียงไม่ชัดเจนและค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานสูง และอุปกรณ์มีขนาดใหญ่ไม่สะดวกในการพกพา

ยุค 2G เป็นยุคที่มีการเปลี่ยนการส่งสัญญาณแบบแอนะล็อคเป็นการเข้ารหัสแบบดิจิทัล อยู่ในช่วงประมาณปี พ.ศ.2533 อัตราการรับส่งข้อมูลสูงขึ้นประมาณ 10-30 Kbps เนื่องจากมีการเข้ารหัสข้อมูลจึงทำให้มีความปลอดภัยของข้อมูลมากขึ้น นอกจากข้อมูลเสียงแล้วยังสามารถส่งข้อมูลแบบอื่นได้ด้วย โทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคนี้มีการออกแบบให้มีขนาดเล็กลงมากสามารถพกพาได้สะดวกความเร็วในการรับส่งสูงขึ้น เทคโนโลยีในการสื่อสารในยุคนี้ได้แก่       ระบบทีดีเอ็มเอ TDMA   เป็นระบบที่ผู้ใช้จำนวนมากสามารถใช้ช่องสัญญาณความถี่เดียวกันในการรับส่งข้อมูล ทั้งข้อมูลเสียงและ้ข้อมูลได้พร้อมๆ กัน โดยใช้เทคนิคการแบ่งเวลาโดยการจัดสรรเวลาให้ผู้ใช้แต่ละรายใช้ช่องสัญญาณแต่ละช่องสลับกันไป       ระบบจีเอสเอ็ม GSM      ออกแบบโดยสหภาพยุโรปปัจจุบันยังนิยมใช้กันอยู่ เป็นมาตรฐานโทรศัพเคลื่อนที่ TDMA ความถี่ 900 MHz ใช้เทคโนโลยีการบีีบอัดข้อมูลทำให้คุณภาพสัญญาณชัดเจนขึ้น สามารถใช้งานพร้อมๆ กันได้มากขึ้น สามารถส่งข้อความสั้นๆ SMS ได้       ระบบซีดีเอ็มเอวัน CDMAone      ออกแบบโดยบริษัทควอลคอมม์ ประเทศสหรัฐอเมริกา ใช้เทคนิคการเข้ารหัสที่เรียกว่า CDMA แล้วส่งสัญญาณออกไปพร้อมๆ กัน เครื่องโทรศัพท์แต่ละเครื่องจะมีตัวถอดรหัสเฉพาะ จะถอดรหัสได้เฉพาะข้อมูลที่เป็นของเครื่องเท่านั้น โดยใช้ช่องสัญญาณ 1.25 MHz ส่งข้อมูลและเสียง CDMAone ได้เปรียบ GSM ที่ใช้ช่องสัญญาณแคบกว่าแต่นิยมใช้กันน้อยกว่า เนื่องจากเปิดตัวเทคโนโลยีช้า และจำกัดการใช้งานเฉพาะกลุ่ม       แว็ป WAP      คือเทคโนโลยีที่ทำให้โทรศัพท์มือถือ หรือคอมพิวเตอร์แบบพกพา PDA สามารถใช้งานอินเตอร์เน็ตได้       ในช่วงปลายยุคนี้เริ่มมีการพัฒนาระบบแลนไร้สาย WLAN ใช้งานที่ความเร็วประมาณ 2 Mbps กันแล้ว

ยุค 2.5G ยุคนี้การสื่อสารเป็นระบบดิจิทัลทั้งหมด การพัฒนาทำในกรอบให้มีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเครือข่าย 2G ให้น้อยที่สุด มีการใช้เทคโนโลยีเชื่อมต่อวงจรแบบแพ็กเก็ตสวิตชิ่ง คือมีการแบ่งข้อมูลออกเป็นแพ็กเก็ตย่อยๆ ทำให้สามารถรับส่งได้ดีขึ้น ทำให้ผู้ใช้งานหลายรายสามารถรับส่งข้อมูลพร้อมกันได้ ทั้งยังสามารถตรวจสอบความผิดพลาดในการรับส่งได้ อัตราการรับส่งข้อมูลอยู่ที่ ระดับ 144 Kbps มีเทคโนโลยีที่สำคัญดังนี้        จีพีอาร์เอส GPRS      เป็นเทคโนโลยีของระบบ GSM เพิ่มสมรรถนะในการรับส่งข้อมูลแบบแพ็กเก็ตที่ไม่เกี่ยวกับการสนทนา เช่น รูปภาพ เสียง คริปวีดีโอ โดยใช้ช่องเวลา เหมือนการสื่อสารด้วยเสียง 3 ช่อง ช่องละ 9.6 Kbps ในการส่งข้อมูล 28.8 Kbps ส่งข้อมูลจากเครือข่าย GPRS ไปยังเครื่องโทรศัพท์เคลื่อนที่ และใช้ 1 ช่อง 9.6 Kbps ในการส่งข้อมูลจากเครื่องโทรศัพท์เคลื่อนที่ไปยังเครือข่าย มีอัตราการส่งข้อมูลสูงสุด 50 Kbps        ซีดีเอ็มเอ2000 CDMA2000      พัฒนามาจาก CDMAone ให้มีประสิทธิภาพในการส่งข้อมูลและ เสียง ให้เร็วขึ้นกว่า CDMAone โดยที่ความกว้างของสัญญาณเท่าเดิม เทคโนโลยีตระกูลนี้ คือ CDMA2000 1X, CDMA2000 1xEV-DO, CDMA2000 1xEV-DV และยังรู้จักในชื่อ IS-2000

ยุค 3G เป็นยุคสื่อประสม สามารถรับส่งข้อมูล เสียง ภาพนิ่ง ภาพเคลื่อนไหว รวมทั้งโปรแกรมต่างๆ บนอินเตอร์เน็ต ไ้ด้เต็มรูปแบบผ่านอุปกรณ์สื่อสารไร้สายที่สามารถพกพาไปได้ทุกที่ ด้วยความเร็วสูงระดับ เมกะบิตต่อวินาที Mbps เนื่องจากในยุคก่อนการสื่อสารยังไม่สามารถให้ครอบคลุมพื้นที่ทั่วโลก เพราะเทคโนโลยีที่แตกต่างกัน สมาพันธ์โทรคมนาคมระหว่างประเทศ ITU เป็นหน่วยงานสังกัดองค์การสหประชาชาติ ได้กำหนดแนวทางการสื่อสารที่เป็นมาตรฐานสากล โดยได้กำหนดระบบเครือข่ายไร้สายยุค 3G ที่เรียกว่า IMT-2000 ทำให้ผู้ใช้สามารถสื่อสารกันได้ทั่วโลก โดยมีเทคโนโลยีที่สำคัญดังนี้       เอดจ์ EDGE      เป็นการพัฒนาเทคโนโลยีระบบGSM ในการเพิ่มความเร็วรับส่งข้อมูลให้สูงถึง 384 Kbps โดยใช้เทคนิคโดยการเปลี่ยนเฟสของสัญญาณพาห์ตามบิตข้อมูลแบบ 8 PSK เพื่อให้ความเร็วสูงขึ้นด้วยความถี่เท่าเดิมที่ 200 KHz       ดับเบิ้ลยูซีดีเอ็มเอ WCDMA      เป็นเทคโนโลยีระบบ GSM ทำงานบนแถบความถี่ 10 MHz โดยใช้ช่องรับส่งระหว่างสถานีฐานกับโทรศัพท์มือถือช่องละ 5 MHz ช่วยเพิ่มความเร็วอัตราการรับส่งข้อมูลได้สูงถึง 2 Mbps สำหรับข้อมูลดิจดทัล และ 384 Kbps สำหรับข้อมูลเสียง เทคโนโลยีนี้ในยุโรปใช้ชื่อว่า ยูเอ็มทีเอส UMTS       ซีดีเอ็มเอ2004 CDMA2004       เป็นเทคโนโลยีที่พัฒนามาจาก CDMA2000 เพื่อให้รับส่งข้อมูลได้เร็วขึ้น

ยุค 4G ยุคนี้เป็นยุคบอร์ดแบนด์ หรือยุคไฮบริด เป็นยุคของโทรศัพท์เคลื่อนที่ในปัจจุบันโดยการกำหนดมาตรฐานตามแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นในอนาคตเนื่องจาก 3G ไม่สามารถตอบสนองของระบบที่มีการรับส่งข้อมูลเป็นจำนวนมาก และต้องการความเร็วสูง เช่น มัลติมีเดีย วีดีโอภาพเคลื่อนไหวเต็มรูปแบบ การประชุมทางโทรศัพท์ไร้สาย นอกจากนี้ 4G ยังพัฒนาเรื่องความปลอดภัยโดยการนำเอาไบโอแมทริกมาผสมผสาน ทำให้สามารถซื้อขายสินค้าผ่านโทรศัพเคลื่อนที่หรือ Mobile internet และัยังหักเงินในบัญชีธนาคารเพื่อเป็นค่าใช้จ่ายค่าสินค้าหรือบริการได้ทันที

 

ที่มา: การสื่อสารข้อมูลและระบบเครื่อข่ายคอมพิวเตอร์: ระบบเครือข่ายไร้สาย: อาจารย์ปิยพร นุรารักษ์