IEEE 802.11ax ก้าวถัดไปของมาตรฐาน Wi-Fi (22 สิงหาคม 2562)

มาตรฐานระบบเครือข่ายไร้สาย ปกติแล้วจะเริ่มจากการเสนอมาตรฐาน ร่างมาตรฐาน และจึงจะเริ่มใช้งานมาตรฐานดังกล่าว ซึ่งตลอดระยะเวลา 17 ปีตั้งแต่มาตรฐาน 802.11b เร่ิมใช้งาน มีเพียง 3 มาตรฐานเท่านั้นที่มีการใช้งานจริงอย่างแพร่หลาย ได้แก่ 802.11g, 802.11n และ 802.11ac ความเร็วระดับ Gigabit ในปัจจุบัน (802.11a เป็นมาตรฐานที่ใช้งานจริงเช่นกัน แต่ไม่แพร่หลายนัก)

802.11ax มาตรฐาน Wi-Fi ถัดไป

มาตรฐาน Wi-Fi ที่หลายฝ่ายคาดว่าจะเป็นมาตรฐานถัดจาก 802.11ac คือ 802.11ax ที่จะให้บริการความเร็วสูงกว่า 2 Gbps ในชีวิตจริง ในขณะที่ 802.11ac ให้ความเร็วประมาณ 400 Mbps อย่างไรก็ตาม จากการทดลองของ Huawei พบกว่า มาตรฐาน 802.11ax สามารถทำความเร็วได้สูงสุดถึง 10.53 Gbps หรือประมาณ 1.4 GB ต่อวินาทีในการรับส่งข้อมูล

มาตรฐาน 802.11ax เป็นอย่างไร

802.11ax เป็นมาตรฐานที่พัฒนาต่อยอดจาก 802.11ac ที่รองรับการรับส่งข้อมูลแบบ MIMO สูงสุดที่ 4 Spatial Streams โดยเพิ่มประสิทธิภาพในการรับส่งข้อมูลต่อ Stream ให้มากกว่าเดิมอีกหลายเท่า ซึ่งมาตรฐาน 802.11ax ยังคงใช้ช่วงคลื่นความถี่ 5 GHz เช่นเดียวกับ 802.11ac เนื่องจากมีช่องสัญญาณที่กว้าง (80 และ 160 MHz) และเลือกใช้ได้เป็นจำนวนมาก

มาตรฐาน 802.11ax ยังคงรองรับจำนวน MIMO (Multiple-input-multiple-output) สูงสุดที่ 4 Spatial Streams เช่นเดิม แต่ละ Stream ใช้วิธีซอยย่อยช่องสัญญาณและรับส่งข้อมูลแบบ OFDA (Orthogonal Frequency Division Access) ซึ่งจุดนี้ยังเป็นที่คลุมเครือระหว่าง Wi-Fi Alliance และ Huawei ว่าหมายถึง OFDA หรือ ODFMA (Multiple Access) ที่เป็นเทคนิคสำคัญที่ช่วยให้ระบบ LTE สามารถรับส่งข้อมูลได้อย่างรวดเร็ว แต่ไม่ว่าจะเป็นวิธี OFDM, OFDA หรือ OFDMA ต่างก็หมายถึง วิธีการส่งข้อมูลผ่านช่องสัญญาณที่ถูกจัดแบ่งพร้อมๆกัน กล่าวคือ เป็นวิธีการซอยย่อยช่องสัญญาณเป็นช่องเล็กๆ หลายสิบ หรืออาจหลายร้อยช่องสัญญาณย่อยที่มีช่วงคลื่นความถี่แตกต่างกันเล็กน้อย จากนั้นก็ส่งข้อมูลผ่านช่องสัญญาณย่อยเหล่านั้นพร้อมกัน พร้อมทั้งมีการบริหารจัดการเพื่อให้เกิดสัญญาณกวนกัน (Crosstalk) ระหว่างช่วงคลื่นความถี่น้อยที่สุด ซึ่งจากการทดลองของ Huawei พบว่า OFDA สามารถเพิ่มประสิทธิภาพของคลื่นสเปกตรัมตามทฤษฎีได้สูงสุดถึง 10 เท่า แต่ในความเป็นจริงแล้ว คาดว่าจะได้ความเร็วสูงกว่าเดิมประมาณ 4 เท่าตัว

802.11ax เร็วแค่ไหน

ลองประมาณการจากผลการทดสอบของ Huawei ที่คาดว่าจะได้ความเร็วสูงกว่าเดิม 4 เท่า และรับส่งข้อมูลบนช่องสัญญาณขนาด 160 MHz ในกรณีนี้ ความเร็วสูงสุดของแต่ละ Stream จะอยู่ที่ประมาณ 3.5 Gbps (867 Mbps สำหรับมาตรฐาน 802.11ac) เมื่อรวมกับฟีเจอร์ MIMO แบบ 4×4:4 จะได้ความเร็วรวมสูงสุดที่ประมาณ 14 Gbps ซึ่งถ้าโน๊ตบุ๊คหรือสมาร์ทโฟนรองรับการรับส่งข้อมูล 2 – 3 Spatial Streams พร้อมกันแล้ว จะสามารถเชื่อมต่อสัญญาณได้ด้วยความเร็วสูงกว่า 1 GB ต่อวินาที

ในกรณีที่ใช้งานทั่วไปอย่างเช่นในปัจจุบันที่ช่องสัญญาณมีความกว้างเพียงแค่ 80 MHz จะได้ว่าความเร็วสูงสุดของแต่ละ Stream อยู่ที่ประมาณ 1.6 Gbps หรือประมาณ 200 MB/sec ซึ่งถ้าอุปกรณ์รองรับ MIMO ก็จะสามารถรับส่งข้อมูลได้เร็วถึง 400 – 600 MB/sec และในกรณีที่ใช้งานบนพื้นที่ที่ให้บริการหนาแน่นจนต้องปรับลดความกว้างของช่องสัญญาณเหลือ 40 MHz เพื่อลดการชนกันของสัญญาณ ก็จะได้ความเร็วสูงสุดรวมแล้ว 3.2 Gbps

ขอบเขตของสัญญาณ ความเสถียร และปัจจัยอื่นๆ

จนถึงตอนนี้ ทาง Wi-Fi Alliance และ Huawei ยังไม่ได้กล่าวถึงฟีเจอร์อื่นๆของ 802.11ax มากนัก แต่ทาง Huawei ก็ได้ระบุว่า จะมีการพัฒนาระบบ “Intelligent Spectrum Allocation” และ “Interference Coordination” บนมาตรฐานดังกล่าว อย่างไรก็ตาม ฮาร์ดแวร์ Wi-Fi ในปัจจุบันส่วนใหญ่รองรับฟีเจอร์เหล่านี้แล้วทั้งสิ้น

สำหรับขอบเขตของสัญญาณนั้น ประมาณการไว้ว่าจะมีรัศมีเท่าเดิม หรือเพิ่มขึ้นเล็กน้อย ส่วนความเสถียรของสัญญาณ คาดว่าจะดีกว่าเดิมเนื่องจากกระบวนการของ OFDA และฟีเจอร์ Interlligent Sepctrum Allocation และ Interference Coordination ที่ช่วยลดการชนกันของสัญญาณ

โดยสรุปแล้ว มาตรฐาน 802.11ax คือ การต่อยอดจาก 802.11ac โดยที่คอนเซ็ปต์ส่วนใหญ่ยังคงยึดถือตามแบบเดิม เพียงแค่ปรับแต่งและเพิ่มประสิทธิภาพของอัลกอริธึมเพื่อให้ได้ Throughput ที่สูงขึ้น

จำเป็นไหม สำหรับความเร็วระดับ 10 Gbps

ความเร็วในการใช้งานระบบคอมพิวเตอร์ไม่ได้ขึ้นอยู่กับระบบเครือข่ายเพียงอย่างเดียว ยังต้องคำนึงถึงอัตราการเขียนและอ่านของอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลด้วย เช่น 802.11ax ที่มีความเร็วต่ำสุด ประมาณ 100 MB/sec ก็ยังนับว่ามีความเร็วสูงกว่าระบบแฟลช eMMC NAND บนสมาร์ทโฟนส่วนใหญ่ในปัจจุบัน ซึ่งกรณีที่ดีที่สุด สมาร์ทโฟนจะได้อัตราการอ่านที่ 90 MB/sec และการเขียนที่ 20 MB/sec ส่วนกรณีที่เลวร้ายที่สุด คือ การรับส่งไฟล์ข้อมูลขนาดเล็กๆหลายๆไฟล์ จะได้ความเร็วสูงสุดในระดับไม่กี่ MB/sec เท่านั้น ยิ่งกว่านั้น ถ้าใช้ช่องสัญญาณที่กว้างขึ้นกว่าเดิม ไม่ว่าจะเป็น 80 MHz หรือ 160 MHz ก็จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลแบบ SSD เพื่อให้สามารถดึงสมรรถนะของ 802.11ax ออกมาได้มากที่สุด

นอกจากนี้ ต่อให้ใช้งานบนระบบ Video Streaming ระดับ 8K ที่วางแผนไว้ว่าจะเริ่มใช้งานในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า มาตรฐาน 802.11ax ก็ยังถือว่ามีแบนวิธด์ให้ใช้งานได้อย่างเหลือเฟือ ประเด็นที่เป็นปัญหาไม่ใช่เรื่องการเชื่อมต่อ Wi-Fi แต่จะเป็นเรื่องการเชื่อมต่อระบบอินเตอร์เน็ตแทน มาตรฐาน 802.11ax คาดว่าจะถูกรับรองประมาณปี 2018 ก่อนจะถึงตอนนั้น 802.11ac ก็นับว่าคุ้มค่าที่จะทำการอัพเกรด