แลนไร้สาย

แลนไร้สาย (อังกฤษ: wireless LAN) หรือ WLAN คือ เทคโนโลยีที่เชื่อมอุปกรณ์ตั้งแต่สองตัวขึ้นไปเข้าด้วยกัน โดยใช้วิธีการกระจายแบบไร้สาย (ส่วนใหญ่แล้ว จะใช้คลื่นวิทยุแบบกระจายความถี่ หรือ OFDM(อังกฤษ: Orthogonal Frequency Division Multiplex) และโดยปกติแล้ว จะมีการเชื่อมต่อผ่านทาง Access Point (AP) เพื่อเข้าไปยังโลกอินเทอร์เน็ต แลนไร้สายทำให้ผู้ใช้สามารถนำพาหรือเคลื่อนย้ายคอมพิวเตอร์ไปยังพื้นที่ใดก็ได้ที่มีสัญญาณของแลนไร้สาย และยังสามารถเชื่อมต่อกับเครือข่ายได้ตามปกติ WLANs ที่ทันสมัยส่วนใหญ่​​จะมีพื้นฐานมาจากมาตรฐาน IEEE 802.11 ที่ถูกวางตลาดภายใต้ชื่อแบรนด์ Wi-Fi. ครั้งหนึ่ง WLANs เคยถูกเรียกว่า LAWN (local area wireless network) โดยกระทรวงกลาโหมสหรัฐฯ

ตัวอย่างของแลนไร้สาย

แลนไร้สายได้รับความนิยมในการใช้ตามบ้านอันเนื่องมาจากความง่ายในการติดตั้ง และมีการใช้กันมากในย่านธุรกิจและในอาคารขนาดใหญ่เพื่อให้บริการลูกค้าซึ่งปรกติจะให้บริการฟรีเพื่อการเข้าถึงอินเทอร์เน็ต เช่นโครงการฟรีอินเทอร์เน็ต‎ของกระทรวงไอซีที ภายในกทม. ก็มีอินเทอร์เน็ตฟรี

คอมพิวเตอร์โน้ตบุ๊คที่เชื่อมต่อกับแลนไร้สายผ่านทางการ์ดเชื่อมต่อแบบ PC card

ประวัติ

ในปี ค.ศ. 1970 นอร์แมน แอบรามสัน ศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัยฮาวายได้พัฒนาเครือข่ายสื่อสารทางคอมพิวเตอร์แบบไร้สายขึ้นเป็นครั้งแรกของโลก ในชื่อ ALOHAnet โดยใช้คลื่นวิทยุคล้ายค้อนแบบต้นทุนต่ำ โดยตัวระบบได้มีการใช้คอมพิวเตอร์ทั้งหมด 7 ตัวกระจายไปยัง 4 เกาะแล้วทำการสื่อสารมาที่ศูนย์คอมพิวเตอร์กลางที่เกาะโออาฮู โดยไม่ใช้สายโทรศัพท์เลย

 

54 Mbit/s WLAN PCI Card (802.11g)

"ในปี ค.ศ. 1979 เอฟ. อาร์. จีเฟลเลอร์ และ ยู. บาปสต์ ได้เผยแพร่งานวิจัยในวารสาร IEEE เพื่อรายงานผลของการทดลองระบบแลนไร้สายโดยใช้คลื่นรังสีอินฟราเรด จากนั้นไม่นาน ในปี ค.ศ. 1980 พี เฟอร์เริร์ต ได้รายงานผลของการทดลองใช้คลื่นวิทยุ spread spectrum รหัสเดี่ยวสำหรับการสื่อสารแบบไร้สายในที่ประชุมโทรคมนาคมระดับชาติของ IEEE จากนั้นในปี ค.ศ. 1984 มีการเปรียบเทียบระหว่างคลื่นรังสีอินฟราเรดและ spread spectrum แบบ CDMA สำหรับเครือข่ายแลกเปลี่ยนข้อมูลในสำนักงานแบบไร้สาย และมีการตีพิมพ์ในวารสาร Computer Networking Symposium ของ IEEE และจากนั้นได้มีการตีพิมพ์ต่อในวารสาร Communication Sociery ของ IEEE"

"ในปี ค.ศ. 1985 มาร์คุสได้ทำการทดลองใช้ ISM band เพื่อนำเทคโนโลยี spread specturm ไปใช้ในเชิงพาณิย์ จากนั้น เอ็ม. เคฟฮราด ได้รายงานผลของการทดลองระบบ PBX โดยใช้การเข้ารหัสแบบผู้ใช้เข้าถึงข้อมูลได้ทีละหลายคน ความพยายามครั้งนี้แสดงนัยถึงการนำแลนไร้สายไปใช้ในเชิงอุตสาหกรรม จนต่อมาได้มีการพัฒนาแลนไร้สายรุ่นใหม่ขึ้นมา และมีการปรับปรุงรุ่นเก่าเรื่อยมาจนถึงปัจจุบัน"

องค์ประกอบ

สถานี

อุปกรณ์ทุกตัวที่สามารถเชื่อมต่อเข้ากับตัวกลางไร้สายในเครือข่ายได้จะถูกเรียกว่า สถานี สถานีทุกสถานีจะใช้ตัวควบคุมระบบติดต่อประสานเครือข่ายไร้สาย (อังกฤษ: wireless network interface controller) หรือ WNIC สถานีไร้สายแบ่งออกเป็น 2 ประเภท ได้แก่ Access Point และ เครื่องลูกข่าย Access Point (AP) ส่วนใหญ่จะเป็น เราต์เตอร์ คือสถานีฐานสำหรับเครือข่ายไร้สาย AP จะรับและส่งคลื่นความถี่วิทยุเพื่อให้อุปกรณ์ไร้สายสามารถสื่อสารกับตัวมันเองได้ เครื่องลูกข่ายแบบไร้สายมีได้หลายแบบ เช่น แล็ปท็อป, อุปกรณ์ช่วยเหลือแบบดิจิตอล (อังกฤษ: Personal Digital Assistance), โทรศัพท์ IP และโทรศัพท์อัจฉริยะ อื่นๆ หรืออุปกรณ์ที่ติดตั้งอยู่กับที่อย่าง คอมพิวเตอร์แบบตั้งโต๊ะ และ เวิร์คสเตชัน (คอมพิวเตอร์แบบหนึ่งที่ออกแบบมาใช้งานเฉพาะด้านเช่นด้านเทคนิคหรือวิทยาศาสตร์) ที่มีอุปกรณ์เชื่อมต่อกับระบบไร้สาย

 

การ์ดเชื่อมต่อแลนไร้สายกับเครื่องคอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะ

เซ็ตบริการพื้นฐาน

เซ็ตบริการพื้นฐาน (Basic Service Set หรือ BSS) คือเซ็ตของสถานีทุกสถานีที่สามารถสื่อสารกันได้ ทุกเซ็ตบริการพื้นฐานจะมีหมายเลข (ID) กำกับ ที่เรียกว่า BSSID ซึ่งก็คือ MAC Address ของ Access Point ที่ให้บริการในเซ็ตบริการพื้นฐานนั่นเอง เซ็ตบริการพื้นฐาน แบ่งออกเป็น 2 ประเภท ได้แก่ เซ็ตบริการพื้นฐานอิสระ (Independent BSS หรือ IBSS) และ เซ็ตบริการพื้นฐานโครงสร้างพื้นฐาน (infrastructure BSS) เซ็ตบริการพื้นฐานอิสระก็คือ Ad-hoc Network (เครือข่ายเฉพาะกิจ) ที่จะไม่มี Access Point โดยทุกเครื่องลูกข่ายจะติดต่อกันเองซึ่งหมายถึงจะไม่มีการเชื่อมต่อกับเซ็ตบริการพื้นฐานอื่น แต่ใน infrastructure BSS เครื่องลูกข่ายจะสามารถสื่อสารกับ Access Point เท่านั้น

เซ็ตบริการขยาย

เซ็ตบริการขยาย (extended service set หรือ ESS) คือชุดของหลาย BSSs เชื่อมต่อเข้าด้วยกัน Access points ใน ESS มีการเชื่อมต่อกันด้วย'ระบบการกระจาย'. แต่ละ ESS มีรหัสเรียกว่า SSID หรือชื่อเครือข่ายเช่น ICT Free Wi-Fi by XXX หรือ APSPCCTV-1234 เป็นต้นซึ่งมีความยาวสูงสุด 32 ไบต์

ระบบการกระจาย

ระบบการกระจาย (distribution system หรือ DS) เชื่อมต่อหลาย access points ใน ESS เข้าด้วยกัน แนวคิดของ DS ก็คือเพื่อใช้ในการเพิ่มความครอบคลุมเครือข่ายผ่านบริการโรมมิ่งระหว่างหลายเซลล์

DS อาจเป็นแบบใช้สายหรือไร้สายก็ได้ ปัจจุบันระบบการกระจายไร้สายส่วนใหญ่จะขึ้นอยู่กับโพรโทคอล Wireless Distribution System (WDS) แต่ระบบอื่น ๆ ก็ยังใช้งานได้

ประเภทของ LAN ไร้สาย

peer-to-peer

 

peer-to-Peer หรือ LAN ไร้สายเฉพาะกิจ

เครือข่าย peer-to-Peer หรือเครือข่ายเฉพาะกิจ เป็นเครือข่ายที่สถานีตั้งแต่สองสถานีขึ้นไปสื่อสารกันแบบ Peer-to-Peer (P2P) เท่านั้น ไม่มีสถานีฐานและไม่มีใครอนุญาตให้ใครพูดคุย การสื่อสารแบบนี้ทำสำเร็จได้โดยใช้ชุดบริการพื้นฐานอิสระ (IBSS)

ในกลุ่ม P2P Wi-Fi ใดๆ เจ้าของกลุ่มจะทำงานเหมือนกับเป็น access point ตัวหนึ่งและอุปกรณ์อื่นๆเป็นลูกข่าย มีสองวิธีหลักในการสร้างเจ้าของกลุ่ม วิธีการแรกผู้ใช้แต่งตั้งเจ้าของกลุ่ม P2P ด้วยตนเอง วิธีการนี้เป็นที่รู้จักกันในฐานะเจ้าของกลุ่มอัตโนมัติ (Autonomous Group Owner) วิธีที่สองเรียกว่าการตั้งเจ้าของกลุ่มด้วยพื้นฐานการเจรจา โดยที่สองอุปกรณ์แข่งขันบนพื้นฐานของค่าเจตนา อุปกรณ์ที่มีค่าเจตนาสูงกว่าจะเป็นเจ้าของกลุ่มและอุปกรณ์ที่สองจะเป็นลูกข่าย ค่าเจตนาจะขึ้นอยู่กับว่าอุปกรณ์ไร้สายจะดำเนินการข้ามการเชื่อมต่อระหว่างการบริการ WLAN โครงสร้างพื้นฐานกับกลุ่ม P2P หรือไม่, ขึ้นอยู่กับอำนาจที่เหลืออยู่ในอุปกรณ์ไร้สาย, ขึ้นอยู่กับว่าอุปกรณ์ไร้สายนั้นเป็นเจ้าของกลุ่มในอีกกลุ่มหนึ่งอยู่แล้วและ/หรือเป็นอุปกรณ์ที่ได้รับความแรงของสัญญาณจากอุปกรณ์ไร้สายตัวแรก

เครือข่าย peer-to-peer (P2P) ช่วยให้อุปกรณ์ไร้สายได้สื่อสารโดยตรงซึ่งกันและกัน อุปกรณ์ไร้สายที่อยู่ในระยะทำการของตัวอื่น สามารถจับสัญญาณได้และสื่อสารกันได้โดยตรงโดยไม่เกี่ยวข้องกับ access points กลาง วิธีนี้จะใช้โดยทั่วไปกับคอมพิวเตอร์สองเครื่องเพื่อให้สามารถเชื่อมต่อกันในรูปแบบเครือข่าย

 

ปัญหาโหนดที่ซ่อนอยู่: อุปกรณ์ A และ C กำลังสื่อสารกับ B แต่ไม่รู้กัน ว่าอีกฝ่ายกำลังทำอะไรอยู่

IEEE 802.11 กำหนดชั้นทางกายภาพ (physical layer) และชั้น MAC (Media Access Control) ที่มีพื้นฐานมาจาก CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) ลักษณะสมบัติของ 802.11 ประกอบด้วยบทบัญญัติที่ออกแบบมาเพื่อลดการชนกันอันเนื่องมาจากสองสถานีเคลื่อนที่อาจจะอยู่ในระยะทำการของ access point ตัวเดียวกัน แต่อยู่นอกระยะทำการของกันและกัน

802.11 มีสองโหมดพื้นฐานของการทำงาน: โหมดเฉพาะกิจและโหมดโครงสร้างพื้นฐาน ในโหมดเฉพาะกิจ สถานีเคลื่อนที่ส่งโดยตรงแบบ peer-to-peer. ในโหมดโครงสร้างพื้นฐาน สถานีเคลื่อนที่ติดต่อสื่อสารผ่าน access point ที่ทำหน้าที่เป็นสะพานเชื่อมไปยังโครงสร้างพื้นฐานเครือข่ายแบบใช้สาย เนื่องจากการสื่อสารไร้สายใช้สื่อการสื่อสารที่เปิดมากกว่าเมื่อเทียบกับ LANs ใช้สาย, นักออกแบบ 802.11 จึงเพิ่มกลไกการเข้ารหัสแบบ shared key ได้แก่ Wired Equivalent Privacy (WEP), Wi-Fi Protected Access (WPA, WPA2), เพื่อรักษาความปลอดภัยให้กับเครือข่ายคอมพิวเตอร์แบบไร้สาย

Bridge

บริดจ์ถูกนำมาใช้เพื่อเชื่อมต่อเครือข่ายที่ต่างชนิดกัน เช่น Ethernet ไร้สายต่อกับ Ethernet ใช้สาย บริดจ์ทำหน้าที่เป็นจุดเชื่อมต่อกับ Wireless LAN

ระบบการกระจายแบบไร้สาย

ระบบการกระจายแบบไร้สายช่วยในการเชื่อมต่อไร้สายของหลาย access points ในเครือข่าย IEEE 802.11. ระบบนี้จะช่วยให้เครือข่ายไร้สายสามารถขยายขนาดโดยการใช้ access point หลายจุดโดยไม่จำเป็นต้องใช้ แบ็คโบนแบบใช้สายในการเชื่อมโยง access point เข้าด้วยกันอย่างที่เคยใช้ตลอดมา ข้อได้เปรียบที่โดดเด่นของ WDS ที่เหนือกว่าโซลูชั่นอื่น ๆ ก็คือมันเก็บรักษา MAC address ของแพ็กเกตลูกข่ายที่ข้ามการเชื่อมโยงระหว่าง access points

access points อาจเป็นได้ทั้งสถานีหลัก, สถานีถ่ายทอด หรือสถานีระยะไกล สถานีฐานหลักถูกเชื่อมต่อโดยทั่วไปเข้ากับอีเธอร์เน็ตแบบใช้สาย สถานีฐานถ่ายทอดจะถ่ายทอดข้อมูลระหว่างหลายสถานีฐานระยะไกล, หลายลูกข่ายไร้สายหรือสถานีทวนสัญญาณอื่น ๆ ไปยังสถานีฐานหลักหรือสถานีถ่ายทอดอื่นๆ สถานีฐานระยะไกลยอมรับการเชื่อมต่อแบบไร้สายจากลูกข่ายและส่งพวกเขาไปยังสถานีถ่ายทอดหรือสถานีฐานหลัก การเชื่อมต่อระหว่าง "ลูกข่าย" จะทำโดยใช้ MAC address มากกว่าจะใช้การระบุ IP ที่ได้รับมอบหมาย

สถานีฐานทั้งหมดในระบบจำหน่ายแบบไร้สาย (WDS) จะต้องมีการ config ให้ใช้ช่วงความถี่วิทยุ (channel) เดียวกันและใช้ WEP คีย์ WPA คีย์ร่วมกัน(ถ้าต้องใช้) สถานีฐานดังกล่าวอาจถูก config ให้มี SSID ที่แตกต่างกัน WDS ยังต้องการให้ทุกสถานีฐานถูก config ให้ส่งข้อมูลต่อไปยังสถานีฐานอื่นในระบบตามที่กล่าวไว้ข้างต้น

WDS อาจถูกใช้งานในโหมด repeater เพราะปรากฏว่ามันบริดจ์และยอมรับลูกค้าไร้สายในเวลาเดียวกัน (ไม่เหมือนการบริดจิ้งแบบดั้งเดิม) อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตด้วยว่า 'ทรูพุท' ที่ได้จากวิธีนี้จะลดลงครึ่งหนึ่งสำหรับลูกข่ายทั้งหมดที่เชื่อมต่อแบบไร้สาย

แต่เมื่อมันเป็นเรื่องยากที่จะเชื่อมต่อทุกจุดเข้าใช้งานในเครือข่ายโดยใช้สาย ก็ยังเป็นไปได้ที่จำเป็นต้องใช้ access points ทำหน้าที่เป็นแค่สถานีทวนสัญญาณเท่านั้นเอง

Roaming

 

โรมมิ่งระหว่างเครือข่ายไร้สายในพื้นที่ท้องถิ่น

มีสองความหมายสำหรับการโรมมิ่งของ LAN ไร้สายคือ:

• การโรมมิ่งภายใน (1): สถานีเคลื่อนที่ (Mobile Station หรือ MS) จะเคลื่อนที่จาก AP หนึ่งไปยังอีก AP หนึ่ง ภายใน'เครือข่ายบ้าน' อันเนื่องมาจากความแรงของสัญญาณอ่อนเกินไป เซิร์ฟเวอร์การตรวจสอบ (RADIUS) ดำเนินการรับรองความถูกต้องของ MS ผ่าน 802.1x (เช่น ด้วย PEAP) การทำงานของ QoS อยู่ในเครือข่ายบ้าน สถานีเคลื่อนที่ที่กำลังโรมมิ่งจาก AP หนึ่งไปยังอีก AP หนึ่งมักจะขัดจังหวะการไหลของข้อมูลระหว่างสถานีเคลื่อนที่และแอปพลิเคชันบนโฮสท์ที่เชื่อมต่อกับเครือข่าย สถานีเคลื่อนที่จะคอยตรวจสอบเป็นระยะๆเพื่อหา AP ทางเลือก (ตัวที่จะให้การเชื่อมต่อที่ดีกว่า) ในบางขณะ, ขึ้นอยู่กับกลไกที่เป็นกรรมสิทธิ์, สถานีเคลื่อนที่อาจตัดสินใจที่จะเชื่อมโยงกับ AP ที่มีสัญญาณไร้สายที่แรงกว่า สถานีเคลื่อนที่อาจสูญเสียการเชื่อมต่อกับจุดเชื่อมต่อเดิมก่อนที่จะเชื่อมต่อใหม่จะสำเร็จ เพื่อที่จะให้การเชื่อมต่อที่ต่อเนื่องเชื่อถือได้ สถานีเคลื่อนที่จะต้องมีซอฟต์แวร์ที่ให้เซสชั่นที่มั่นคง

• การโรมมิ่งภายนอก (2): MS (ลูกข่าย) เคลื่อนที่เข้าไปใน WLAN ของให้บริการอินเทอร์เน็ตไร้สาย (Wireless Internet Service Provider (WISP))รายอื่น และใช้บริการ (Hotspot) ของพวกเขา ถ้า WISP รายนั้นเปิดให้เข้าได้ ผู้ใช้ก็จะเป็นอิสระจากเครือข่ายบ้านของตัวเอง และสามารถใช้อีกเครือข่ายต่างถิ่น แต่ต้องมีการตรวจสอบและระบบการเรียกเก็บเงินเป็นพิเศษสำหรับบริการเคลื่อนที่ในเครือข่ายต่างถิ่น

การประยุกต์ใช้งาน

แลนไร้สายได้รับความนิยมอย่างมากในคอมพิวเตอร์ตามบ้านเนื่องจากติดตั้งง่าย และยิ่งได้รับความนิยมมากขึ้นในกลุ่มแล็ปท็อป LAN ไร้สายมีแอปพลิเคชันจำนวนมาก การใช้งานที่ทันสมัย​​ของ WLANs จากเครือข่ายในบ้านเล็กๆ ไปจนถึงบ้านขนาดใหญ่, วิทยาเขตขนาดใหญ่ไปจนถึงเครือข่ายเคลื่อนที่อย่างสมบูรณ์แบบบนเครื่องบินและรถไฟ ธุรกิจหลายแขนงเริ่มให้บริการการเข้าถึงอินเทอร์เน็ตผ่านทาง hotspot ของแลนไร้สายให้กับลูกค้าที่มาใช้บริการ เช่น ร้านกาแฟ ซึ่งส่วนใหญ่มักให้บริการแบบไม่คิดมูลค่า และในปัจจุบันให้บริการกับอุปกรณ์พกพาที่เชื่อมต่อกับ 3G หรือ 4G เครือข่ายนอกจากนี้ ในประเทศไทย มีการสร้างเครือข่ายแลนไร้สายขนาดใหญ่ให้คนทำงานสามารถเข้าถึงอินเทอร์เน็ตได้โดยสะดวกในพื้นที่สาธารณะอีกด้วย ภายในกทม. ก็มีอินเทอร์เน็ตฟรี บ่อยครั้งที่ access points สาธารณะเหล่านี้ไม่ต้องลงทะเบียนหรือรหัสผ่านในการเข้าร่วมเครือข่าย แต่บางที่จะสามารถเข้าถึงได้เมื่อได้ลงทะเบียนและ/หรือจ่ายค่าธรรมเนียมแล้ว

มาตรฐานความเร็วของแลนไร้สาย

รายละเอียด ดู IEEE 802.11

ความเร็วที่ใช้ในการสื่อสารกันหรือเชื่อมต่อกัน มีมาตรฐานรองรับ เช่น IEEE 802.11a, b, g n, ac และ ad ซึ่งแต่ละมาตรฐานใช้กำหนดความเร็วและคลื่นความถี่ที่ใช้ในการติดต่อสื่อสารกัน ตัวอย่างเช่น

• สำหรับมาตรฐาน IEEE 802.11a มีความเร็วสูงสุดที่ 54 Mbps ที่ความถึ่ย่าน 5 GHz
• สำหรับมาตรฐาน IEEE 802.11b มีความเร็วสูงสุดที่ 11 Mbps ที่ความถี่ย่าน 2.4 GHz
• สำหรับมาตรฐาน IEEE 802.11g มีความเร็วสูงสุดที่ 54 Mbps ที่ความถี่ย่าน 2.4 GHz
• สำหรับมาตรฐาน IEEE 802.11n มีความเร็วสูงสุดที่ 300 Mbps (ที่แบนวิธ 40 MHz) ที่ความถี่ย่าน 2.4/5 GHz
• สำหรับมาตรฐาน IEEE 802.11ac มีความเร็วสูงสุดที่ 1.27 Gbps (ที่แบนวิธ 80 MHz) ที่ความถี่ย่าน 2.4/5 GHz

ในประเทศไทยอนุญาตให้ใช้ความถี่ 2 ย่านความถี่ ได้แก่ (2194-2495) MHz และ (5060-5450) MHz ส่วน (5470-5850) MHz เป็นคลื่นความถี่อนุญาตให้ใช้เสรีในระดับสากลสำหรับ Industrial, Science และ Medicine (ISM band) ที่ประเทศไทยไม่ได้กำหนดให้ใช้

ดูเพิ่ม

• IEEE 802.11
• วายฟาย

อ้างอิง

1. "DoD 5000.59-M". Department of Defense. Retrieved 2013-03-18.
2. [www.mict.go.th/download/ICTfreeWifi_infor.pdf], ฟรีอินเทอร์เน็ต‎โครงการของกระทรวงไอซีที
3. [1], ฟรีอีเทอร์เน็ตโครงการของกทม.
4. . Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health. คลังข้อมูลเก่า เก็บจาก แหล่งเดิม เมื่อ 2007-02-10. สืบค้นเมื่อ 2007-02-17. Italic or bold markup not allowed in: |publisher= (help)
5. [www.mict.go.th/download/ICTfreeWifi_infor.pdf], ฟรีอินเทอร์เน็ต‎โครงการของกระทรวงไอซีที
6. [2], ฟรีอีเทอร์เน็ตโครงการของกทม.
7. [www.nbtc.go.th/wps/wcm/connect/.../2.PDF?MOD=AJPERES...], [PDF] แผนแม่บทการบริหารคลื่นความถี่ - สำนักงาน กสทช.