Skip to content

Instantly share code, notes, and snippets.

Embed
What would you like to do?
Computer network top down approach page 546 - 548 translation

6.4 การต่อเน็ตในมือถือแบบเซลล์

ในตอนที่แล้วเราพูดถึงว่าเครื่องปลายทางสามารถเข้าถึงอินเทอร์เน็ตได้เมื่อมันอยู่ในขอบเขตของ WiFi hotspot หรือพูดในทางเทคนิคคือ คุณต้องอยู่ใกล้ๆกับ access point ที่มีมาตรฐาน 802.11 ถึงจะต่อเน็ตได้ แต่ว่า WiFi hotspot ส่วนใหญ่นั้นมันมีรัศมีครอบคลุมพื้นที่แค่ช่วง 5 ถึง 50 เมตร เท่านั้นเอง แล้วเราจะทำอย่างไรถ้าเกิดเราอยากเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตไร้สายแล้วเราดันไม่มี WiFi hotspot?

เรารู้กันดีว่าโทรศัพท์มือถือเดี๋ยวนี้ค่อนข้างฮิตไปทั่วโลก ดังนั้นวิธีบ้านๆที่จะแก้ปัญหานี้ก็คือแทนที่จะให้เครือข่ายโทรศัพท์ส่งได้แค่เสียง เราก็ให้มันส่งสัญญาณเน็ตไร้สายไปด้วย ซึ่งตามหลักแล้ว การต่อเน็ตแบบนี้มันจะได้ความเร็วสูงทีเดียว แถมยังให้ความคล่องตัว ทำให้ผู้ใช้สามารถต่อเน็ตได้แบบไม่หลุด (TCP session ไม่ขาด) ตอนที่กำลัง เดินทางด้วยพาหนะความเร็วสูง เช่น รถบัส รถไฟ รถถัง ม้า เครื่องบิน และถ้าเน็ตแรงพอ (ดาวโหลด/อัพโหลดได้หลายบิตต่อวินาที) ผู้ใช้จะสามารถ แชทแบบวิดีโอ (Facetime, Hangout, บลาๆๆ) กับคนอื่นได้ด้วย ซึ่งสิ่งเหล่านี้ไม่ใช่เรื่องไกลตัว มันกำลังเกิดขึ้นจริง สังเกตได้จากปี 2012 นี้ก็มีบริษัทมือถือหลายแห่งในอเมริกาที่ให้ผู้ใช้ สามารถสมัครเน็ตใช้ได้ในราคาต่ำกว่า 50 เหรียญต่อเดือน โดยเน็ตมีค่าแรง ดาวน์โหลด/อัพโหลดในช่วงเป็นร้อยกิโลไบต์ต่อวินาที และอีกในไม่ช้า เน็ตแรงระดับหลายเม็กกะไบต์ต่อวินาทีก็จะกำเนิดขึ้น เนื่องจาก มีบริษัทที่ให้บริการส่งข้อมูลแบบ broadband ที่จะเพิ่มขึ้นมา ซึ่งเราจะพูดถึงต่อไป

ในตอนนี้ เราจะพูดถึงภาพรวมคร่าวๆของเทคโนโลยีเน็ตมือถือในปัจจุบัน และเทคโนโลยี ที่กำลังจะเกิดขึ้น เราจะเน้นเกี่ยวกับว่าสัญญาณเน็ตจะโดดไปที่ไหนก่อน แล้วเราก็จะดูด้วยว่า หลังจากโดดไปที่นั่นแล้วมันโดดไปไหนต่อในเครือข่ายใหญ่ๆ ในตอนที่ 6.7 เราจะพูดถึงว่าสัญญาณมันโดดจาก base station ไหนไปไหนถึงเดินทางมาถึงผู้ใช้ได้ เนื่องจากเราจะพูดคร่าวๆ ดังนั้นมันจะเป็นการอธิบายแบบง่ายๆและค่อนข้างไม่ลงลึก แต่ว่าการสื่อสารมือถือสมัยใหม่มันต้องมีความลึกและความกว้างกว่านี้แน่นอน แต่เราจะไม่สอน เพราะมีหลายมหาวิทยาลัยเปิดคอร์สสอนอยู่แล้ว ถ้าคุณเป็นคนใฝ่รู้ เราแนะนำให้คุณไปดูหนังสือ [Goodman 1997; Kaaranen 2001; Lin 2001; Korhonen 2003; Schiller 2003; Scourias 2012; Turner 2012; Akyildiz 2010] และก็นี่อีกอันนึง ทั้งเจ๋งและละเอียดมาก [Mouly 1992]

6.4.1 ภาพรวมโครงสร้างของเครือข่ายมือถือ

รายละเอียดเกี่ยวกับโครงสร้างเครือข่ายมือถือในตอนนี้ เราจะนำเสนอคำใหม่คำนึง ก็คือมาตรฐาน Global System for Mobile Communications (GSM) (ซึ่งชื่อเก่ามันคือ Groupe Spécial Mobile แล้วก็มีคนเปลี่ยนชื่อให้มันดูดีขึ้น แต่ยังคงมีตัวย่อแบบเดิมไว้) ในปี 1980 ชาวยุโรปเพิ่งรู้ตัวว่าพวกเขาต้องการระบบมือถือแบบดิจิตอลที่จะมา แทนที่ระบบอนาล็อกเพราะมันปัญหาเยอะ (ระบบอนาล็อกเข้ากันไม่ค่อยได้) ทำให้เกิดมาตรฐาน GSM [Mouly 1992] ขึ้นมานี่หละ ชาวยุโรปได้ทดสอบติดตั้งเทคโนโลยี GSM แล้วประสบความสำเร็จอย่างยิ่งในปี 1990 แล้วหลังจากนั้น GSM ก็เติบโตกลายเป็นลิงยักษ์ของวงการมือถือโลก ครองใจ 80% ของผู้ใช้ทั้งโลก แทบทุกคนได้ตกเป็นทาสของ GSM

เมื่อใดก็ตามที่ผู้คนพูดถึงเทคโนโลยีมือถือ เขามักจะพูดกันว่าเทคโนโลยีนั้นๆมันตกอยู่ใน "ยุค" ไหนยุคหนึ่ง ในยุคแรกสุดถูกสร้างขึ้นมาเพื่อตอบโจทย์ด้านการส่งเสียงเพียงอย่างเดียว ระบบของยุคแรก (First Generation: 1G) เป็นแบบอนาล็อก FDMA ดีไซน์มาเพื่อใช้พูดสื่อสารกันอย่างเดียวโดยเฉพาะ ปัจจุบันระบบ 1G พวกนี้มันแทบจะสูญพันธุ์ไปแล้ว และถูกแทนที่ด้วยระบบ 2G แบบดิจิตอล ระบบ 2G ตอนแรกๆก็ถูกดีไซน์มาเพื่อเสียงอย่างเดียวเหมือนกัน แล้วค่อยมาเพิ่มให้ สนับสนุนการส่งข้อมูลอย่างอื่น เช่น internet ได้ด้วย เราเรียกระบบนี้ว่า 2.5G ระบบ 3G ที่ใช้กันในปัจจุบันก็สนับสนุนทั้งเสียงและข้อมูลเหมือนกัน แต่มันเน้นว่าส่งข้อมูลได้มากกว่า และมีสัญญาณวิทยุแบบความเร็วสูงกว่าด้วย

ประวัติที่น่ายกตัวอย่างให้ดู

ระบบมือถือ 3G ปะทะ LAN ไร้สาย

ผู้ประกอบการโทรศัพท์มือถือหลายรายได้ติดตั้งระบบ 3G ที่ว่าถ้าใช้ในบ้าน จะได้อัตราส่งข้อมูล 2 Mbps และถ้าใช้นอกบ้านจะได้อัตราส่งข้อมูลตั้งแต่ 384 kbps ขึ้นไป ระบบ 3G เหล่านี้ถูกติดตั้งแบบได้รับใบอนุญาติในช่วงสัญญาณ ความถี่วิทยุในระดับต่างๆ โดยก็มีผู้ประกอบการบางคนยอมจ่ายเยอะๆให้กับ รัฐบาลเพื่อจะได้ใช้ช่วงความถี่ได้เยอะๆ ระบบ 3G ยอมให้ผู้ใช้เข้าถึงอินเทอร์เน็ตจากที่ไกลๆนอกบ้านในขณะเคลื่อนที่ คล้ายๆกับระบบมือถือในปัจจุบัน ยกตัวอย่าง 3G ยอมให้ผู้ใช้ดูแผนที่ได้ในขณะขับรถ หรือดูข้อมูลโรงหนังในขณะ นอนอาบแดดอยู่ริมชายหาด อย่างไรก็ตาม หลายคนก็สงสัยว่าระบบ 3G มันจะถูกใชได้ถึงไหนกัน ถ้าคำนึงถึงราคาและข้อเท็จจริงที่ว่าผู้ใช้อาจจะมีทั้ง LAN ไร้สายและ 3G ให้ใช้ในเวลาเดียวกัน:

  • โครงสร้างระบบ LAN ไร้สายที่กำลังเกิดขึ้นอาจจะมีการฮิตแพร่หลายขึ้นได้ LAN ไร้สายที่มีมาตรฐาน IEEE 802.11 ส่งข้อมูลได้เร็ว 54 Mbps กำลังถูกติดตั้ง อย่างแพร่หลาย คอมพิวเตอร์และโทรศัพท์แทบทุกเครื่องถูกสร้างมาให้ใช้ LAN 802.11 ได้ นอกจากนี้ ก็จะมีอุปกรณ์ที่ใช้เน็ตแลนได้เพิ่มขึ้นมาอีก เช่น กล้องไร้สายที่ มีเฟรมรูปติดมาด้วย ก็จะมีความสามารถในการใช้ LAN ไร้สายได้แบบนิดๆหน่อยๆ

  • base station ของ LAN แบบไร้สายก็สามารถรองรับมือถือได้ด้วย โทรศัพท์หลายรุ่นก็สามารถต่อเข้ากับเครือข่ายมือถือหรือเครือข่าย IP ได้ตั้งแต่โรงงานหรือผ่านบริการคล้ายๆ Skype Voice-over-IP ทำให้เราแทบไม่ต้องใช้ ระบบเสียงและ 3G ของผู้ประกอบการเลย

แน่นอนว่าผู้เชี่ยวชาญหลายคนเชื่อว่า 3G จะไม่เพียงแค่ประสบความสำเร็จอย่างยิ่ง แต่จะทำให้การใช้ชีวิตของเราถูกปฎิวัติไปอย่างมากเลยทีเดียว WiFi และ 3G จะกลายเป็นเทคโนโลยีไร้สายที่แพร่หลายทั้งคู่ พร้อมๆไปกับ อุปกรณ์ไร้สายมากมายที่สามารถเลือกได้เองอย่างอัตโนมัติว่า ควรจะเลือกใช้เทคโนโลยีใดในตำแหน่งต่างๆในโลก

โครงสร้างเครือข่ายมือถือ 2G: การเชื่อมต่อเสียงเข้ากับเครือข่ายโทรศัพท์

คำว่า cellular หมายถึงพื้นที่ๆถูกแบ่งเป็นหลายๆส่วน มีลักษณะเหมือนเซลล์ (cells) แสดงด้วยรูปหกเหลี่ยมที่ด้านซ้ายของรูป 6.18 ข้างล่าง ดังที่เราได้ศึกษาเรื่องมาตรฐาน WiFi 802.11 ในส่วนที่ 6.3.1 ไป GSM ก็มีศัพท์เฉพาะของมันเหมือนกัน ในแต่ละเซลล์จะมี base tranceiver station (BTS) ที่รับส่งสัญญาณจาก อุปกรณ์มือถือในเซลล์ของมัน ขนาดพื้นที่ที่ครอบคลุมนั้นขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายอย่าง รวมถึงพลังในการ ส่งสัญญาณของ BTS เองด้วย, พลังของอุปกรณ์ที่ผู้ใช้มี, สิ่งกีดขวางที่เป็นตึกในเซลล์ และความสูงของเสาอากาศ BTS ด้วย จากรูป 6.18 จะเห็นว่ามันมีแค่ BTS เดียววางตรงกลาง แต่ที่จริงแล้ว ในปัจจุบันเขามักจะวางไว้ที่มุมๆ เพื่อจะให้เซลล์สามตัวมันตัดกัน ทำให้ BTS ตัวเดียวที่มีเสาอากาศแบบ directional สามารถให้บริการได้ถึงสามเซลล์

figure 6.18

Sign up for free to join this conversation on GitHub. Already have an account? Sign in to comment