Wireless_MAN

มาตรฐานของ Wireless MAN

หน่วยงานมาตรฐาน IEEE (The Institute for Electrical and Electronics Engineers) ได้กำหนดมาตรฐานของ Wireless MAN ออกมาเป็นครั้งแรกเมื่อเดือนธันวาคม 2001 คือ มาตรฐาน IEEE 802.16 สำหรับใช้งานในช่วงความถี่ 10-66 GHz ต่อมาในวันที่ 29 มกราคม ค.ศ. 2003 ทาง IEEE ก็ได้กำหนดมาตรฐานของ Wireless MAN ออกมา เพิ่มเติมคือ IEEE 802.16a สำหรับใช้ในช่วงความถี่ 2-11 GHz

เวอร์ชั่นแรกของมาตรฐาน 802.16 จะมีการใช้งานแบบ Line-of-Sight (LOS) ที่ช่วงความถี่สูง 10-66 GHz ขณะที่เวอร์ชั่นที่มีการเปลี่ยนแปลงแก้ไขเพิ่มเติมเมื่อเร็วๆ นี้ คือ 802.16a จะถูกออกแบบสำหรับรองรับการใช้งานแบบ Non-Line-of-Sight (NLOS) ในช่วงความถี่ที่ต่ำกว่า (คือ 2-11 GHz) ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่ไม่สามารถทำได้ในช่วงความถี่สูง มาตรฐาน 802.16a จะมีข้อกำหนด PHY-layer ขึ้นมาใหม่ สามอย่าง คือ new Single Carrier PHY, 256 point FFT OFDM PHY และ 2048 point FFT OFDM PHY รวมทั้ง มีการปรับปรุงข้อกำหนดในส่วนของ MAC-layer ให้ดีขึ้น กว่าเดิมอย่างมาก ถึงแม้ว่าจะมีข้อกำหนด PHY-layer อยู่ หลายแบบก็ตาม แต่ WiMAX ก็ตัดสินใจทำแผนการทดสอบและรับรอง Interoperability ของอุปกรณ์ โดยใช้ข้อกำหนด 256 point FFT OFDM PHY ซึ่งเป็นข้อกำหนดร่วมกันระหว่าง 802.16a และ ETSI HIPERMAN โดยข้อกำหนดอื่นนั้นจะถูกพัฒนาภายหลังเมื่อตลาดต้องการ ย่านแถบความถี่ที่จะมีการใช้งานในระยะแรกนั้น จะมีอยู่สามแถบความถี่ด้วยกัน คือ แถบความถี่ Unlicensed Band 5.8 GHz และแถบความถี่ Licensed Band 2.5 และ 3.5 GHz ส่วนแถบความถี่อื่น อย่างเช่น 2.3 GHz และอื่นๆ ก็ถูกวางแผนว่าจะนำมาใช้ด้วย

รูปแบบการส่งสัญญาณแบบ OFDM ถูกเลือกนำมาใช้ แทนที่จะเป็น CDMA เนื่องจาก OFDM มีความสามารถ ในการรองรับ NLOS และมีประสิทธิภาพการใช้สเปกตรัมที่ สูงกว่า แต่ในกรณีของ CDMA นั้น จะต้องมีแบนด์วิดท์ RF ที่มากกว่าอัตราเร็วของการส่งข้อมูลอย่างมาก เพื่อที่จะได้มี Processing Gain ที่เพียงพอต่อการเอาชนะสัญญาณแทรกแซง (Interference) ดังนั้น CDMA จึงไม่เหมาะต่อการใช้งาน ในช่วงความถี่ที่ต่ำกว่า 11 GHz ตัวอย่างเช่น ถ้าต้องการให้มีอัตราเร็วการส่งข้อมูลสูงถึง 70 Mbps ก็จะต้องมีแบนด์วิดท์ RF เกินกว่า 200 MHz เพื่อให้มี Processing Gain และ NLOS Performance ตามที่ต้องการได้

คุณสมบัติเด่นอื่นๆ ของ PHY Layer ที่ทำให้ 802.16a มี Performance ที่ทนทานต่อสภาวะต่างๆ ของช่องสัญญาณได้ อย่างเช่น ขนาดช่องสัญญาณที่มีได้หลายค่า (Flexible Channel Sizes), Adaptive Modulation, Forward Error Correction ที่ใช้การเข้ารหัสแบบ Concatenated Reed-Solomon และ Convolutional Encoding, การใช้ ระบบ Advanced Antenna เพื่อปรับปรุงเรื่องของ Range/Capacity, การเลือกความถี่แบบ Dynamic เพื่อช่วยลด Interference และการใช้ Space-Time Coding ร่วมกับ Space Diversity เพื่อเพิ่ม Performance ในสภาวะ Fading ตารางที่ 2 จะให้ภาพรวมคุณสมบัติเด่นบางส่วนของ PHY Layer ตามมาตรฐาน IEEE 802.16a

คุณสมบัติต่างๆ ของ PHY layer ที่กล่าวถึงข้างต้นนั้น เป็นความต้องการที่จำเป็นสำหรับการทำงานของ Broadband Wireless Access (BWA) ที่ใช้งานแบบภายนอก (Outdoor) การมีช่องสัญญาณหลายขนาดนั้นเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับมาตรฐานที่ต้องการให้มีการใช้งานทั่วโลก เป็นเพราะว่ากฎข้อบังคับของความถี่ที่สามารถใช้งานและขนาดช่องสัญญาณ จะเปลี่ยนแปลงไปตามแต่ละประเทศ

flickr:9286219868
flickr:9283441927

ในส่วนข้อกำหนดของ MAC Layer นั้น มาตรฐาน 802.16a จะใช้โปรโตคอล slotted TDMA โดยมีการจัด Schedule อย่าง Intelligent สำหรับจัดสรร Capacity ให้กับผู้ใช้งานในเครือข่ายที่มีลักษณะเป็นแบบ Point-to-Multipoint ทำให้ระบบของ WiMAX สามารถส่งข้อมูลได้อัตราเร็วสูงตาม Service Level Agreement (SLA) และสามารถให้บริการ ที่ไม่ต้องการ Delay สูง เช่น บริการของ Voice และ Video หรือ Database Access เป็นต้น

MAC Layer ในระบบ WiMAX Certified ยังถูก ออกแบบโดยคำนึงถึงการใช้งานในสภาวะแวดล้อมทาง Physical Layer ที่รุนแรง เช่น การใช้งานในสภาพแวดล้อมภายนอกที่มี Interference และ Fast Fading ที่รุนแรง เป็นต้น ตารางที่ 3 ได้สรุปถึงคุณสมบัติเด่นต่างๆ ของ MAC Layer ตามมาตรฐาน IEEE 802.16a

มาตรฐาน IEEE 802.16a (256 OFDM PHY) และมาตรฐาน ETSI HIPERMAN จะใช้ข้อกำหนดของ PHY Layer และ MAC Layer ร่วมกัน ทั้งนี้เพราะ WiMAX Forum ได้เข้าไปทำงานร่วมกับทั้งหน่วยงาน IEEE และ ETSI (European Telecommunications Standards Institute) เพื่อที่จะได้รับมาตรฐานที่เป็น Global Standard สำหรับ Wireless MAN

มาตรฐาน 802.16a สำหรับ 2-11 GHz นี้ จะมีรัศมีของพื้นที่ให้บริการได้ถึง 50 กิโลเมตร ผู้ใช้งานสามารถเชื่อมต่อ เข้าใช้บริการ Broadband ได้โดยไม่ต้องมี Direct Line of Sight กับสถานีฐานรับส่งสัญญาณ (Base Station) สถานีฐานหนึ่งๆ สามารถรองรับอัตราเร็วการส่งข้อมูลโดยรวมทั้งหมดต่อ 1 สถานี ได้สูงถึง 280 Mbps ทำให้สถานีฐาน 1 สถานี สามารถให้บริการแก่ธุรกิจที่มีการเชื่อมต่อแบบ T1/E1 ได้นับ 100 แห่ง และลูกค้าที่เป็นบ้านพักอาศัย ซึ่งเชื่อมต่อในระดับ DSL ได้นับ 1,000 ราย

ทาง WiMAX ได้คาดการณ์ว่า จะเริ่มเห็นอุปกรณ์ของ 802.16a ผลิตออกสู่ตลาดได้ในช่วงครึ่งปีหลังของปี ค.ศ. 2004 และจะเห็นการใช้งานมากขึ้นเป็นลำดับโดย Operators ในช่วงปี ค.ศ. 2005

ระบบของ WiMAX 802.16a นั้น ไม่ต้องการที่จะ เข้ามาแข่งขันกับระบบ Wi-Fi ของ Wireless LAN แต่จะเป็นระบบที่เข้ามาเสริมให้กับ Wireless LAN ระบบ Wireless MAN จะทำหน้าที่เป็น Wireless Broadband Backhaul ให้กับ Hot Spots ของ Wi-Fi และยังสามารถทำหน้าที่เชื่อมต่อ ให้บริการ Broadband ในช่วงระยะ Last Mile ไปยังบ้านพักอาศัยที่อาจจะมีเครือข่าย Wireless LAN (802.11) ใช้อยู่ ภายในบ้าน ตัวอย่างการประยุกต์ใช้งานของ Wireless MAN แสดงในรูปที่ 1 ส่วนความแตกต่างระหว่าง IEEE 802.16 (Wireless MAN) และ IEEE 802.11 (Wireless LAN) ได้สรุปเปรียบเทียบไว้ในตารางที่ 4

flickr:9286219706
flickr:9286219464

มาตรฐาน 802.16a และ 802.16e

มาตรฐาน IEEE 802.16e ถูกวางแผนให้เป็นการ ขยายความสามารถเพิ่มเติมให้กับมาตรฐาน IEEE 802.16/16a โดย 802.16e ต้องการที่จะเพิ่มความสามารถทางด้าน Mobility ให้กับมาตรฐานปัจจุบัน ซึ่งถูกออกแบบมาแต่เดิมสำหรับการใช้งานที่ติดตั้งอยู่กับที่ (Fixed Operation) IEEE 802.16e ไม่มีจุดมุ่งหมายที่จะมาแข่งขันกับ 3G หรือระบบ Mobile อื่นๆ การพัฒนา 802.16e นี้ คาดว่าจะเสร็จสิ้น ในช่วงประมาณปลายปี ค.ศ. 2004

Fig1.gif

รูปที่ 1 ตัวอย่างการประยุกต์ใช้งานของ Wireless MAN

มาตรฐาน 802.16 และ 802.20

802.16 และ 802.20 จะมีความแตกต่างกันในเรื่องของเทคโนโลยีและมีเป้าหมายของตลาดที่ต่างกันอย่างชัดเจน 806.16 ต้องการที่จะให้บริการ Broadband Access ด้วยอัตราเร็วสูงในช่วง Last Mile แก่ผู้ใช้งานที่เป็นองค์กร (Enterprise) หรือ Consumer ทั่วไป เซลพื้นที่ครอบคลุม ให้บริการของ 802.16 มี Capacity เพียงพอที่จะให้บริการแก่สนามบินที่มี Hot Spots อยู่จำนวนมาก ขณะเดียวกันก็สามารถให้บริการแก่บ้านพักอาศัยได้นับ 100 หลังด้วย ส่วน 802.20 จะเน้นให้บริการรับส่งข้อมูลอัตราเร็วสูงแก่เครื่อง Mobile และ Consumer Sevices อย่างเช่น โทรศัพท์มือถือ, PDA หรือ Laptop เราอาจจะคิดว่า 802.16 เทียบเท่ากับการนำ Wireless มาใช้แทนการใช้สายเคเบิลที่ใช้ให้บริการ DSL หรือ T1/E1 ส่วน 802.20 จะให้บริการที่คล้ายกับ 3G มาก แต่จะเน้นให้บริการของ Data ไม่ใช่ Voice

นอกจากนี้ 802.20 ยังคงอยู่ในช่วงระยะเริ่มต้นของการพัฒนามาตรฐานเท่านั้น ดังนั้นจึงอาจจะไม่เสร็จสิ้นทันปลายปี ค.ศ. 2004 ตามที่เคยคาดไว้ก่อนหน้านี้ก็ได้ ตารางที่ 5 ได้สรุปเปรียบเทียบถึงความแตกต่างระหว่าง 802.16e และ 802.20 เอาไว้

ที่มา : http://www.engineeringtoday.net/magazine/articledetail.asp?arid=1394&pid=135

Unless otherwise stated, the content of this page is licensed under Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 License