เคยสงสัยกันมั๊ยว่า เวลาเราเชื่อมต่อ Network ด้วย Wireless Network มันจะมีความเร็วเท่าไหร่ และจะออกแบบกันอย่างไร เพื่อให้ได้ความเร็วที่ต้องการ
ความเร็วของการเชื่อมต่อของระบบ Wireless LAN นั้น มีปัจจัย หลาย ๆ อย่าง เช่น
1. เทคโนโลยีของ Access Point
2. เทคโนโลยีของอุปกรณ์ที่ใช้งาน (Station)
3. คลื่นที่ใช้งาน (Frequency) และความกว้างของช่องสัญญาณ (Channel width)
4. ความเข้มของสัญญาณ
5. จำนวนอุปกรณ์ที่ใช้งาน
6. ค่าสัญญาณรบกวน (Noise)
เอาหล่ะ เรามาเริ่ม ขยี้ ทีละจุดกันดีกว่า
1. เทคโนโลยีของ Access Point
ปัจจุบัน อุปกรณ์ Access Point ที่มีวางขายกัน จะเป็นเทคโนโลยี ที่เราเรียกกันว่า Wi-Fi 6 (จากก่อนหน้านี้เราจะได้ยินแต่คำว่า 11ac นั่นก็เพราะว่า 11ax ยังไม่ประกาศเป็นทางการ) ซึ่ง ไอ้เจ้า Wi-Fi 6 ที่ว่านี้ ก็แจ้งว่า ที่ความถี่ 5 GHz สามารถทำความเร็วได้สูงสุด คือ 1.2 Gbps ต่อ 1 เสาสัญญาณ นั้นก็แปลว่า ถ้าอุปกรณ์ Access Point มีจำนวนเสาที่มากกว่า 1 ต้น เช่น 2, 4, 8 ต้น ก็สามารถเอา 1.2 Gbps ไป คูณ จำนวนเสา เพื่อให้รู้ถึง ค่าความเร็วสูงสุด ที่อุปกรณ์ Access Point ตัวนั้น สามารถทำได้
ตัวอย่างของ Specification ของ Cisco และ Aruba
แต่ อย่าเพิ่งชะล่าใจไป ไอ้เจ้าความเร็วของเสาสัญญาณ มันไม่ได้เป็นคำตอบทั้งหมดว่า จะได้ความเร็วเท่านั้น เพราะอย่าลืมว่า ระบบ Network มันไม่ใช่แค่การเชื่อมต่อ ระหว่าง Access Point กับ อุปกรณ์ที่ใช้งาน (Station) มันยังมีระบบ Wired LAN ด้วย ซึ่ง ที่ตัว Access Point แต่ละตัว มันก็จะมี Port LAN ไว้สำหรับเชื่อมต่อไปยัง Wired Network ด้วย
เราก็มาดูต่อที่ Port LAN ของ Access Point กันต่อเลย
ปัจจุบัน ส่วนใหญ่ อุปกรณ์ Access Point ก็จะมี Port LAN ที่มีความเร็ว อย่างน้อย ๆ คือ 1 Gbps และบางรุ่น ก็สามารถใช้งานแบบ mGIG ได้อีก และสามารถเชื่อมต่อด้วยความเร็ว 2.5 Gbps - 5 Gbps กันเลยทีเดียว
นั่นก็แปลว่า อุปกรณ์ Switch ที่จะเชื่อมต่อจาก Access Point นั้น ก็ควรจะต้องทำงานในแบบ mGIG ได้เช่นกัน เพื่อไม่ให้เกิดปัญหาว่า ทำไป Access Point มี Wireless Performance ตั้ง 4.8 Gbps แต่วิ่งจริง ๆ ได้แค่ 1 Gbps (ซึ่งดันไปเสียบกับ Port ความเร็ว 1 Gbps นั้นเอง)
2. เทคโนโลยีของอุปกรณ์ที่ใช้งาน (Station)
แน่นอน แม้ว่าจะมี Access Point ที่เทพเพียงใด ถ้าเอาอุปกรณ์ไก่กา มีเชื่อมต่อ มันก็ทำให้ ความเร็วที่ได้ ไม่ได้เร็วสมใจหวัง
อุปกรณ์ที่ใช้งาน (Station) ก็จะเป็นอะไรที่ จุกจิก พอสมควร เอายกตัวอย่างง่าย ๆ คือ Notebook ที่ติดตั้ง OS Microsoft Windows 10 ซึ่ง โดยปกติ เวลาเชื่อมต่อ WiFi แล้ว ก็มักจะเจอปัญหาว่า ทำไม มันช้าจัง ซึ่งเราอาจจะต้องทำการปรับแต่งกันเพิ่มเติม เช่น กำหนด Preferred Band ให้ไปใช้ความถี่ 5 GHz เป็นต้น
แน่นอนว่า มันไม่สามารถสั่งการจากศูนย์กลางได้ เราจะต้องไปดูการตั้งค่าแบบนี้ แต่ละเครื่องเอง เพื่อให้แน่ใจว่า มีการปรับตั้งค่า configure ให้ได้ performance ที่ดีที่สุด
สำหรับ อุปกรณ์ชนิด Mobile ก็เช่นเดียวกัน ถ้า iOS ก็จะฉลาดหน่อย มันจะเลือกเกาะคลื่น 5GHz ให้ แต่อุปกรณ์ชนิด Android ก็อาจจะต้องไปตั้งค่าเพิ่มเติมอีกที
อีกข้อคือ อุปกรณ์ iOS ถ้านำมาใช้งานกับ Access Point ของ Cisco ก็จะได้ performance ที่ดีกว่า อุปกรณ์อื่นๆ นั่นก็เพราะว่า Apple กับ Cisco ได้พัฒนาเทคโนโลยีร่วมกัน ง่าย ๆ คือ เป็น Technology Partner กันนั่นเอง สิ่งที่จะได้พิเศษคือ Fast Lane หรือว่า เลนพิเศษ ถ้าหากว่า อุปกรณ์ Access Point Cisco พบว่า อุปกรณ์ที่ใช้งานเป็น iOS เค้าก็จะให้ช่องทางการเชื่อมต่อพิเศษ และยังได้ Adaptive 802.11r สำหรับการ Roaming ที่ไหลลื่นยิ่งขึ้นอีกด้วย
สามารถหาข้อมูลเพิ่มเติมได้นี่ URL นี้นะ
https://support.apple.com/th-th/HT207308
3. คลื่นที่ใช้งาน (Frequency) และความกว้างของช่องสัญญาณ (Channel width)
แน่นอน คลื่นความถี่ที่ใช้งาน ก็มีผลต่อความเร็ว คลื่นความถี่ที่ใช้งานของระบบ Wireless LAN ณ ตอนนี้ (APR 2020) คือ คลื่น 2.4 GHz และ 5 GHz ซึ่งในอนาคต จะมีการนำคลื่น 6 GHz มาใช้ แต่ตอนนี้ ยังไม่มา ก็ขอข้ามไปก่อนละกัน
คลื่น 2.4 GHz มีข้อดีคือ เป็นคลื่นความถี่น้อย ทำให้ สามารถส่งไปได้ระยะทางไกล แต่จากการที่มีความถี่น้อย ทำให้ ความเร็ว มันก็น้อยตามไปด้วย
คลื่น 5 GHz มีข้อดีคือ เป็นคลื่นความถี่สูง ดังนั้น ความเร็ว ก็จากสูงขึ้นด้วย จากการที่มีค่า QAM ที่เยอะกว่า ทำให้การส่งข้อมูลทำได้สูงกว่า แต่จะมีข้อเสียคือ ระยะสัญญาณ จะไปได้ไม่ไกล เมื่อเทียบกับคลื่น 2.4 GHz
ซึ่งจากเทคโนโลยี ของ WiFi 6 นั้น ความเร็วสูงสุดของแต่ละคลื่นมีดังนี้ (ความเร็วต่อ 1 เสา และ 1 Spatial Stream)
2.4 GHz ความเร็วสูงสุด 143.3 Mbps
5 GHz ความเร็วสูงสุด 1.2 Gbps
อู้หู มันต่างกัน เกือบ ๆ จะ 10 เท่าเลยนะเนี่ย แล้วทำไม WiFi 6 ถึงจะยังใช้ คลื่น 2.4 GHz อยู่อีก
เมื่อเราลองเทียบกับ 802.11n ที่ทำได้ 150 Mbps เอ้า ทำไป WiFi 6 มันยังน้อยกว่าเลยนะเนี่ย แต่อย่าลืมว่า เอา 802.11n นั้น เป็นความเร็วสูงสุดที่ทำได้ เมื่อเชื่อมต่อด้วย อุปกรณ์ แค่ 1 เครื่องเท่านั้น แต่ WiFi 6 นั้น มีความสามารถอื่น ๆ มาเสริม เช่น MU-MIMO, OFDMA, BSS Coloring นั่นเอง ทำให้ Overall Performance โดยรวม ทำได้เร็วกว่านั้นเอง และในยุคต่อไป เค้าบอกว่า จะเป็น IoT ERA ซึ่งอุปกรณ์จะคุยกันมากขึ้น และแน่นอนว่า ก็เชื่อมต่อผ่าน Wireless LAN นี่แหละ
และอีกหัวข้อคือ ความกว้างของช่องสัญญาณ (Channel Width)
โดยปกติ ช่องสัญญาณ ก็จะมี 20, 40, 80 และ 160 MHz channel แน่นอนว่า ความกว้างนี้ ก็เทียบได้กับ ขนาดของ "ท่อ" เมื่อท่อมีขนาดใหญ่ เราก็สามารถส่งน้ำได้เยอะนั่นเอง
สำหรับ Channel Width ของความถี่ 2.4 GHz คือ 20 MHz และ 5 GHz สามารถเลือกใช้ได้ ตั้งแต่ 20, 40, 80 และมากสุดคือ 160 MHz
นั่นก็เป็นเหตุหนึ่งที่ ทำให้ คลื่นความถี่ 5 GHz นั่น มีความเร็วที่สูงกว่า 2.4 GHz นั่นเอง
แต่อย่าลืมนะว่า หากเรากำหนดค่า Channel Width มากกว่าที่ อุปกรณ์ Station รับได้ มันจะเชื่อมต่อไม่ได้นาจา
4. ความเข้มของสัญญาณ
ปัจจัยนี้ คือสิ่งที่จับต้องได้มากที่สุด เวลาเราเชื่อมต่อระบบ Wireless LAN สิ่งที่เรามักจะชายตาไปมอง นั่นคือ ระดับความเข้มของสัญญาณที่ได้ บางทีเรามักจะมองว่ามันเป็นประเด็นที่สำคัญที่สุดของระบบ Wireless LAN เลยก็ว่าได้ เช่น ทำไป อุปกรณ์ Access Point ตัวเก่า เราได้สัญญาณ 4 ขีด แต่ทำไป ตัวใหม่ มันได้แค่ 3 ขีด แปลว่า มันห่วยกว่าเดิม มั๊ยนะ ???
ค่าความเข้มของสัญญาณ ในทางเทคนิค มันคือค่า dBm และมันก็จะ ติดลบ ด้วยนะ
เช่น -80 dBm, -75 dBm, -67 dBm, -60 dBm แบบนี้เป็นต้น
ยิ่งติดลบน้อย ก็แปลว่า ได้สัญญาณที่เข้มมาก
โดยทางการออกแบบของ Wireless Design เราก็จะแบ่งได้ ดังนี้
1. ที่ -67 dBm เหมาะสำหรับงานชนิด Voice Service
2. ที่ -72 dBm เหมาะสำหรับการใช้งานทั่ว ๆ ไป เช่น Internet Serve
3. ที่ -80 dBm ให้ถือว่าเป็นจุด Cut off ของสัญญาณ เพราะถ้ามีความเข้มน้อยกว่า นี้ จะถือว่า ไม่เหมาะสมกับการใช้งานแล้ว
ถึงแม้ว่า ความเข้มที่น้อยกว่า -80 dBm นั้น มันก็สามารถใช้งานได้อยู่ก็ตาม
อย่างในรูป ก็บอกว่า ที่ -94 dBm ก็เถอะ นั่นมันคือ ข้อมูลทางการค้า เป็นกันทุกยี่ห้อ ไม่ต้องแปลกใจ
5. จำนวนอุปกรณ์ที่ใช้งาน
แน่นอน อย่าลืมนะว่า การเชื่อมต่อกับระบบ Wireless LAN มันยังไม่ได้เป็น Full Duplex เหมือนการเชื่อมต่อด้วยสาย Wired Network นะครับ ซึ่ง ในทางทฤษฏี มันสูงสุดอยู่ที่ 8 Station ต่อช่วงเวลา (Time Slot) และจะไปถึง 8 Station per Time Slot ได้ ก็จะต้องมี Access Point และ Station device ที่สามารถทำงานได้ด้วยนะ ถ้าหากว่า มีเครื่องใดทำไม่ได้ มันก็จะตัดลดจำนวนลงไปอีก
นั่นแปลว่า ถ้าอยากจะได้อะไรที่มันสุด ๆ ติ่งจริง ๆ เราจะต้องมี Technology เดียวกัน ทั้งฝั่ง Access Point และ Station นั่นเอง
โดยในทางทฤษฏีแล้ว เอาแบบง่าย ๆ คือ Wireless LAN มันเป็นการ แชร์ทรัพยากร (Share Resource) ยิ่งมีจำนวนคนมาแชร์มาก ประสิทธิภาพ มันก็จะน้อยลงไปเท่านั้นแล
6. ค่าสัญญาณรบกวน (Noise)
ค่าสัญญาณรบกวน ก็มีผลต่อความเร็ว ว่าแต่ว่า ไอ้เจ้าสัญญาณรบกวน คืออะไร ????
สัญญาณรบกวน ก็เหมือนเวลาเราคุยกับเพื่อน แต่มันมีเสียงแทรก มากวน ทำให้เราไม่ค่อยได้ยินเสียงของกันนั่นแหละ เมื่อเราไม่รู้เรื่อง เราก็จะขอให้เพื่อนพูดซ้ำ ก็เหมือนกับระบบ Wireless LAN ที่ต้องของให้มีการส่งข้อมูลซ้ำ (retransmission) นั่นแล
อะไรทำให้เกิด สัญญาณรบกวน ???
เนื่องจากระบบ Wireless LAN ใช้คลื่นความถี่ 2.4 GHz และ 5 GHz อะไรที่ใช้คลื่นความถี่นี้ ก็ถือว่าเป็น สัญญาณรบกวนทั้งหมดนะ เช่น Bluetooth, Microwave และรวมถึง Access Point ของเพื่อนๆข้างบ้านเราก็เช่นกัน
โดยเอาง่าย ๆ มันจะมี ตัวแปรที่เราเรียกว่า SNR ที่ย่อมาจากคำว่า Signal to Noise Ratio นั่นเอง มันคือการเอา ค่าความเข้มของสัญญาณ มาลบกับ สัญญาณรบกวน เอาตัวอย่างเช่น
Signal Strength = -65 dBm แต่มีสัญญาณรบกวนอยู่ที่ -80 dBm
ค่า SNR ก็จะเท่ากับ เอา (-65 dBm) - (-80 dBm) ก็จะเหลือ 15 (ไม่มีหน่วยนะจ๊ะ)
โดย ค่า SNR ที่ดี ควรจะมีประมาณ 15 - 20 ขึ้นไป ถึงจะดีนะครับ
เอาหล่ะ หมดแรงอ่านกันหรือยัง นั่นแค่ น้ำจิ้มนะ ยังไม่ลงถึง สูตรการคำนวณความเร็ว ระบบ Wireless LAN เลยนะเนี่ย เราจะมาเล่าให้ฟังกันใน โอกาสต่อไป
Blog นี้ เริ่มมีเนื้อหา สำหรับ ไอทีเดนตาย แทนที่จะเป็น มือใหม่ไอที กันหรือยังครับ
