การสื่อสารไร้สาย

การสื่อสารไร้สาย (อังกฤษ: Wireless communication) หมายถึงการถ่ายโอนข้อมูลสารสนเทศระหว่างจุดสองจุดหรือมากกว่า โดยไม่ได้เชื่อมต่อกันด้วยตัวนำไฟฟ้า

เทคโนโลยีไร้สายที่พบมากที่สุดใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เช่นคลื่นวิทยุ ซึ่งอาจใช้ในระยะทางสั้นๆไม่กี่เมตรสำหรับโทรทัศน์ หรือไกลเป็นล้านกิโลเมตรลึกเข้าไปในอวกาศสำหรับวิทยุ การสื่อสารไร้สายรวมถึงหลากหลายชนิดของการใช้งานอยู่กับที่, เคลื่อนที่และแบบพกพา ได้แก่ วิทยุสองทาง, โทรศัพท์มือถือ, ผู้ช่วยดิจิตอลส่วนตัว (personal digital assistants หรือ PDAs) และเครือข่ายไร้สาย ตัวอย่างอื่น ๆ ของการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีวิทยุไร้สายรวมถึง GPS, รีโมตประตูโรงรถ เม้าส์คอมพิวเตอร์ไร้สาย, แป้นพิมพ์และชุดหูฟังไร้สาย, หูฟังไร้สาย, เครื่องรับวิทยุไร้สาย, โทรทัศน์ผ่านดาวเทียมไร้สาย, เครื่องรับโทรทัศน์ทั่วไปและโทรศัพท์บ้านไร้สาย

วิธีการอื่นของการสื่อสารไร้สายที่ไม่ได้ใช้คลื่นวิทยุได้แก่ การใช้แสง, เสียง, สนามแม่เหล็กหรือสนามไฟฟ้า

บทนำ

การสื่อสารไร้สายทำให้เกิดบริการเช่นการสื่อสารระยะไกลซึ่งเป็นไปไม่ได้เลยหรือทำไม่ได้ในทางปฏิบัติที่จะดำเนินการแบบใช้สาย คำว่าการสื่อสารไร้สายถูกใช้กันทั่วไปในอุตสาหกรรมโทรคมนาคมที่จะอ้างถึงระบบการสื่อสารโทรคมนาคม (เช่นเครื่องส่งและเครื่องรับสัญญาณวิทยุ, การควบคุมระยะไกล ฯลฯ ) ที่ใช้รูปแบบหนึ่งของพลังงาน (เช่นคลื่นวิทยุ, พลังงานอะคูสติก ฯลฯ ) ในการถ่ายโอนข้อมูลโดยไม่ต้องใช้สาย. ข้อมูลจะถูกถ่ายโอนในลักษณะนี้ทั้งในระยะทางสั้นและระยะทางไกล

บริการไร้สาย

ตัวอย่างทั่วไปของอุปกรณ์ไร้สายได้แก่:

• การควบคุมระบบโทรมาตรและระบบการควบคุมการจราจร
• อุปกรณ์ควบคุมระยะไกลด้วยอินฟราเรดและอัลตราโซนิก
• วิทยุเคลื่อนที่ภาคพื้นมืออาชีพ LMR (Land Mobile Radio) และ วิทยุมือถือเฉพาะกิจ SMR (Specialized Mobile Radio) ที่ใช้โดยทั่วไปในธุรกิจ, อุตสาหกรรมและหน่วยงานความปลอดภัยสาธารณะ
• วิทยุสองทางผู้บริโภครวมทั้ง FRS (Family Radio Service) GMRS (General Mobile Radio Service) และวิทยุ Citizens band ("CB")
• วิทยุสมัครเล่น (แฮมวิทยุ)
• วิทยุ VHF สำหรับผู้บริโภคและมืออาชีพทางทะเล
• อุปกรณ์ Airband และวิทยุนำทางที่ใช้โดยนักบินและการควบคุมการจราจรทางอากาศ
• โทรศัพท์มือถือและวิทยุติดตามตัว: ให้การเชื่อมต่อสำหรับการใช้งานแบบพกพาและโทรศัพท์มือถือทั้งในส่วนบุคคลและธุรกิจ
• ระบบ Global Positioning System (GPS): ช่วยให้คนขับรถยนต์และรถบรรทุก, กัปตันของเรือและเรือและนักบินของเครื่องบินเพื่อยืนยันสถานที่ของพวกเขาที่ใดก็ได้บนโลก.
• อุปกรณ์ต่อพ่วงคอมพิวเตอร์ไร้สาย: เมาส์ไร้สายเป็นตัวอย่างที่พบโดยทั่วไป, แป้นพิมพ์และเครื่องพิมพ์ยังสามารถเชื่อมโยงไปยังเครื่องคอมพิวเตอร์ผ่านเทคโนโลยีไร้สายเช่น Wireless USB หรือ Bluetooth
• โทรศัพท์บ้านแบบ cordless: เป็นอุปกรณ์ที่จำกัดระยะการใช้ อย่าสับสนกับโทรศัพท์มือถือ
• โทรทัศน์ดาวเทียม: มีการออกอากาศจากดาวเทียมในวงโคจร บริการโดยทั่วไปจะใช้ดาวเทียมออกอากาศทางตรงที่จะให้สถานีโทรทัศน์หลายสถานีกับผู้ชม

เครือข่ายไร้สาย

เครือข่ายไร้สาย (เช่นประเภทต่างๆของอุปกรณ์ WiFi 2.4 GHz ที่ไม่มีใบอนุญาต ) จะใช้ในการตอบสนองความต้องการจำนวนมาก บางทีการใช้งานที่พบมากที่สุดได้แก่การเชื่อมต่อผู้ใช้แล็ปท็อปที่เดินทางจากที่ตั้งหนึ่งไปยังอีกสถานที่หนึ่ง อีกประการหนึ่งคือการใช้โดยทั่วไปสำหรับเครือข่ายมือถือที่เชื่อมต่อผ่านดาวเทียม วิธีการส่งไร้สายเป็นทางเลือกที่ตรรกะเพื่อเครือข่าย LAN ที่มักจะต้องเปลี่ยนสถานที่ สถานการณ์ต่อไปนี้แสดงให้เห็นถึงความจำเป็นการใช้เทคโนโลยีไร้สาย:

• เพื่อให้ครอบคลุมระยะทางเกินความสามารถของสายทั่วไป,
• เพื่อให้เป็นการเชื่อมโยงการสื่อสารสำรองในกรณีที่เครือข่ายปกติเกิดความล้มเหลว
• เพื่อเชื่อมโยงเวิร์คสเตชั่แบบพกพาหรือแบบชั่วคราว
• เพื่อจะเอาชนะสถานการณ์ที่การใช้สายปกติเป็นเรื่องยากหรือทำไม่ได้ทางการเงินหรือ
• เพื่อเชื่อมต่อผู้ใช้โทรศัพท์มือถือหรือผู้ใช้เครือข่ายแบบระยะไกล

นักพัฒนาต้องพิจารณาพารามิเตอร์บางอย่างที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยี RF ไร้สายสำหรับการพัฒนาเครือข่ายไร้สายให้ดีขึน เช่น:

• แนวโน้มความถี่ Sub-GHz เทียบกับ 2.4 GHz
• ระยะการทำงานและอายุแบตเตอรี่
• ความไวและอัตราความเร็วของข้อมูล
• เทคโนโลยีเครือข่ายและโหมดฉลาด

cordless

คำว่า"wireless" ไม่ควรจะสับสนกับคำว่า "cordless" ซึ่งมักจะถูกนำมาใช้หมายถึงอุปกรณ์ไฟฟ้าหรืออิเล็กทรอนิกส์ที่มีความสามารถในการทำงานจากแหล่งพลังงานแบบพกพา (เช่นแบตเตอรี่) โดยไม่มีสายเคเบิลหรือสายไฟที่จะเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟ

บางอุปกรณ์ cordless เช่นโทรศัพท์บ้านยังเป็นแบบ wireless ในแง่ที่ว่าข้อมูลจะถูกโอนจากโทรศัพท์ cordless ไปยังหน่วยฐานโทรศัพท์ผ่านทางของการเชื่อมโยงการสื่อสาร wireless เรื่องนี้ทำให้เกิดความแตกต่างกันบางอย่างในการใช้งานของคำว่า "cordless" เช่นใน Digital Enhanced Cordless Telecommunications ของ Philips และ PANASONIC เป็นตัวอย่างบางส่วนของโทรศัพท์ Cordless

ประวัติ

Photophone

 

photophone ของเบลล์และ Tainter, 1880.

การสนทนาทางโทรศัพท์ไร้สายครั้งแรกของโลกเกิดขึ้นในปี 1880 เมื่ออเล็กซานเดอร์ แกรฮ์ม เบลล์และชาร์ลส์ Sumner Tainter ได้คิดค้นและจดสิทธิบัตร photophone หรือโทรศัพท์ที่สนทนาทางเสียงแบบไร้สายผ่านลำแสงที่ถูกมอดูเลท (ซึ่งเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแคบๆ) ในยุคที่ห่างไกลจากสาธารณูปโภคที่ยังไม่มีอยู่สำหรับกระแสไฟฟ้าและแสงเลเซอร์ ที่ไม่ได้รับการยอมรับแม้แต่ในจินตนาการของนิยายวิทยาศาสตร์ที่ไม่มีการใช้งานจริงสำหรับการประดิษฐ์ซึ่งเป็นข้อจำกัดอย่างมากจากความพร้อมของแสงแดดและสภาพอากาศที่ดี คล้ายกับการสื่อสารแบบแสงในพื้นที่ว่าง, photophone ต้องมีเส้นสายตาที่ชัดเจนระหว่างเครื่องส่งและเครื่องรับสัญญาณ หลังจากนั้นหลายสิบปีก่อนที่จะหลักการ photophone จะถูกนำมาใช้ในทางปฏิบัติเพื่อการสื่อสารทางทหารและต่อมาในการสื่อสารใยแก้วนำแสง

การทำงานแบบไร้สายในตอนต้น

เดวิด อี ฮิวจ ได้ส่งสัญญาณวิทยุในช่วงสองสามร้อยหลาโดยใช้วิธีการส่งสัญญาณคีย์นาฬิกาในปี 1879 ซึ่งเป็นสิ่งที่ก่อนการทำงานแมกซ์เวลจะเป็นที่เข้าใจ งานร่วมสมัยของฮิวจ์ได้รับการยอมรับว่าความสำเร็จของเขาเป็นเพียงการ "เหนี่ยวนำ" เท่านั้น ในปี 1885 โทมัส เอดิสันใช้แม่เหล็กสั่นสำหรับการส่งผ่านการเหนี่ยวนำ ในปี 1888 เอดิสันนำไปใช้ในระบบการทำงานของการส่งสัญญาณรถไฟสาย Lehigh Valley ในปี 1891, เอดิสันได้รับสิทธิบัตรไร้สายสำหรับวิธีการเหนี่ยวนำนี้ (สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกา 465,971)

 

รูปแสดง รูปที่ 14 ในTrue Wireless ของ เทสลา

ในปี 1888 เฮ็นริช เฮิร์ตซ์ได้แสดงให้เห็นถึงการดำรงอยู่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า, ซึ่งเป็นพื้นฐานที่สุดของเทคโนโลยีไร้สาย ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าได้รับการคาดการณ์จากการวิจัยของเจมส์ เคลิค แมกซ์เวลล์ และไมเคิลฟาราเดย์. เฮิร์ตซ์แสดงให้เห็นว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะเดินทางผ่านพื้นที่ว่างเป็นเส้นตรง, สามารถถูกส่งและรับด้วยอุปกรณ์การทดลอง. เฮิร์ตซ์ไม่ได้ติดตามผลการทดลอง Jagadish จันทราโบส ในเวลานั้นได้พัฒนาอุปกรณ์ตรวจจับสัญญาณไร้สายยุคแรกๆและช่วยเพิ่มความรู้เกี่ยวกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวเป็นมิลลิเมตร. การประยุกต์ที่ใช้งานได้จริงของวิทยุสื่อสารไร้สายและเทคโนโลยีการควบคุมรีโมทวิทยุถูกนำมาใช้โดยนักประดิษฐ์ในภายหลังเช่นนิโคลาเทสลา

ข้อมูลเพิ่มเติม: การประดิษฐ์วิทยุ

วิทยุ

 

กูลเยลโม มาร์โกนีได้ส่งสัญญาณวิทยุข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกเป็นครั้งแรกในปี 1901

คำว่า"ไร้สาย" ถูกใช้เป็นคำสาธารณะที่ใช้อ้างถึงเครื่องรับวิทยุหรือ transceiver (อุปกรณ์ทั้งรับและส่งสัญญาณในอุปกรณ์เดียวกัน), อุปกรณ์ดังกล่าวถูกใช้งานในด้านการโทรเลขไร้สายในช่วงแรกที่ถูกพัฒนาขึ้น ในปัจจุบัน คำนี้ถูกใช้อธิบายการเชื่อมต่อไร้สายที่ทันสมัย​​เช่น เครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่และอินเทอร์เน็ตบรอดแบนด์ไร้สาย นอกจากนี้ยังใช้ในความหมายทั่วไปหมายถึงประเภทของการดำเนินงานใดๆโดยไม่ต้องใช้สาย เช่น "การควบคุมระยะไกลไร้สาย" หรือ "การถ่ายโอนพลังงานแบบไร้สาย" โดยไม่คำนึงถึงเทคโนโลยีอย่างเฉพาะเจาะจง (เช่นวิทยุ, อินฟราเรด, อัลตราโซนิก) Guglielmo Marconi และคาร์ล เฟอร์ดินานด์ เบราน์ได้รับรางวัล รางวัลโนเบลฟิสิกส์ 1909 สำหรับการสนับสนุนของพวกเขาสำหรับงานโทรเลขไร้สาย

สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า

แสง, สี, วิทยุ AM และวิทยุ FM และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใช้ประโยชน์จากสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า ความถี่ของคลื่นวิทยุที่มีอยู่สำหรับการใช้งานสำหรับการสื่อสารจะถือว่าเป็นทรัพยากรสาธารณะและถูกควบคุมโดยองค์กรระดับชาติเช่น Federal Communications Commission ในประเทศสหรัฐอเมริกาหรือ Ofcom ในสหราชอาณาจักร สำหรับประเทศไทย คือ สำนักงานคณะกรรมการกิจการกระจายเสียง กิจการโทรทัศน์และกิจการโทรคมนาคมแห่งชาติ ซึ่งจะเป็นผู้กำหนดช่วงความถี่ที่สามารถนำมาใช้, เพื่อวัตถุประสงค์อะไรและโดยใคร ถ้าหากไม่มีการควบคุมดังกล่าวหรือการเตรียมการอื่นเช่นสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าภาคเอกชน อาจส่งผลให้เกิดความวุ่นวายได้ ยกตัวอย่างเช่นถ้าสายการบินไม่มีความถี่ที่เฉพาะเจาะจงในการทำงานและนักวิทยุสมัครเล่นอาจรบกวนนักบินที่จะลงจอดอากาศยานได้ การสื่อสารไร้สายครอบคลุมสเปกตรัมจาก 9 kHz ถึง 300 GHz

การประยุกต์ใช้งานของเทคโนโลยีไร้สาย

โทรศัพท์เคลื่อนที่

หนึ่งในตัวอย่างที่รู้จักดีที่สุดของเทคโนโลยีไร้สายก็คือโทรศัพท์เคลื่อนที่หรือที่เรียกว่าโทรศัพท์มือถือ ที่มีมากกว่า 4.6 พันล้านผู้เช่าทั่วโลก ณ สิ้นปี 2010. โทรศัพท์ไร้สายเหล่านี้ใช้คลื่นวิทยุเพื่อช่วยให้ผู้ใช้โทรศัพท์โทรฯเข้าออกจากหลาย ๆ สถานที่ทั่วประเทศ ที่สัญญาณส่งไปถึง

การสื่อสารข้อมูลแบบไร้สาย

การสื่อสารข้อมูลไร้สายเป็นองค์ประกอบสำคัญของการประมวลเคลื่อนที่. เทคโนโลยีที่สามารถใช้ได้มีความหลากหลายแตกต่างกันในแต่ละท้องถิ่น, ระยะครอบคลุมและประสิทธิภาพ ในบางสถานการณ์ที่หลายๆผู้ใช้จะต้องสามารถที่จะเชื่อมต่อได้หลายประเภทและหลายเครือข่าย. เพื่อทำให้ง่ายขึ้น ซอฟแวร์จัดการการเชื่อมต่อจะต้องถูกนำมาใช้ หรือ VPN เคลื่อนที่ เพื่อรับมือกับการเชื่อมต่อหลายประเภท เหมือนกับเป็นเครือข่ายเสมือนเดี่ยวที่มีการรักษาความปลอดภัยอย่างดี เทคโนโลยีที่สนับสนุนได้แก่:

• Wi-Fi เป็นเครือข่ายท้องถิ่นไร้สายที่ช่วยให้อุปกรณ์การคำนวณแบบพกพาสามารถเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตได้อย่างง่ายดาย ในขณะที่มาตรฐาน IEEE 802.11 b, g, n, Wi-Fi ให้ความเร็วเท่ากับบางชนิดของสายอีเธอร์เน็ต Wi-Fi ได้กลายเป็นมาตรฐานสำหรับการเข้าถึงในบ้านส่วนตัว, ภายในสำนักงานและที่ฮอตสปอตสาธารณะ. บางธุรกิจลูกค้าเสียค่าใช้จ่ายค่าบริการรายเดือนเพื่อใช้บริการขณะที่บางธุรกิจได้เริ่มเสนอให้ฟรีในความพยายามที่จะขายสินค้าของพวกเขา.

• บริการข้อมูลมือถือที่จะใช้ได้ภายในระยะ 10-15 ไมล์จากเซลล์ไซต์ที่ใกล้ที่สุด. ความเร็วได้เพิ่มสูงขึ้นเมื่อเทคโนโลยีมีการพัฒนา จากเทคโนโลยีก่อนหน้านี้เช่น GSM, CDMA และ GPRS ไปเป็นเครือข่าย 3G เช่น W-CDMA, EDGE หรือ CDMA2000.

• การสื่อสารเคลื่อนที่ผ่านดาวเทียมอาจจำเป็นต้องใช้ในที่ที่การเชื่อมต่อไร้สายอื่น ๆ ไม่สามารถใช้ได้ เช่นในพื้นที่ชนบทส่วนใหญ่ หรือสถานที่ห่างไกล. การสื่อสารผ่านดาวเทียมมีความสำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการขนส่ง, การบิน, การใช้งานเกี่ยวกับการเดินเรือและการทหาร.

การถ่ายโอนพลังงานแบบไร้สาย

การถ่ายโอนพลังงานแบบไร้สายเป็นกระบวนการซึ่งพลังงานไฟฟ้าจะถูกส่งจากแหล่งพลังงานที่ยังโหลดไฟฟ้าที่ไม่ได้มีแหล่งพลังงานในตัวโดยไม่ต้องใช้สายเชื่อมต่อ เช่นเครื่องชาร์จแปรงสีฟันไฟฟ้า

อุปกรณ์อินเตอร์เฟซคอมพิวเตอร์

เพื่อตอบโจทย์จากการเรียกร้องของลูกค้าที่หัวเสียกับความยุ่งเหยิงสายเคเบิล หลายบริษัทผู้ผลิตอุปกรณ์ต่อพ่วงคอมพิวเตอร์หันไปใช้เทคโนโลยีไร้สายเพื่อตอบสนองความต้องการของนผู้บริโภคดังกล่าว แต่เดิม อุปกรณ์ต่อพ่วงเหล่านี้ใช้ transceivers ขนาดใหญ่และจำกัดอย่างมากที่จะเป็นสื่อกลางระหว่างคอมพิวเตอร์และแป้นพิมพ์และเมาส์ แต่อุปกรณ์รุ่นล่าสุดได้ใช้ชิ้นส่วนที่มีคุณภาพสูงและขนาดเล็ก, แม้แต่ บลูทูธก็ยังถูกนำมาใช้ ระบบเหล่านี้ได้กลายเป็นที่แพร่หลายซะจนผู้ใช้บางคนเริ่มบ่นหาอุปกรณ์ต่อพ่วงที่ใช้สาย เพราะอุปกรณ์ไร้สายมักจะมีเวลาตอบสนองที่ช้ากว่าอุปกรณ์ใช้สายอันเนื่องมาจากข้อจำกัดอันเป็นธรรมชาติของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า.. แต่ช่องว่างกำลังลดลง

ความกังวลเกี่ยวกับความปลอดภัยของแป้นพิมพ์ไร้สายเกิดขึ้นในตอนปลายปี 2007 เมื่อมีการเปิดเผยว่าการดำเนินงานการเข้ารหัสของไมโครซอฟท์ในบางส่วนของรูปแบบ 27 MHz ไม่ปลอดภัยอย่างสูง.

หมวดหมู่ของการใช้งานแบบไร้สาย, อุปกรณ์และมาตรฐาน

• ระบบสื่อสารวิทยุ
• การกระจายเสียง
• วิทยุสมัครเล่น
• วิทยุมือถือระดับพื้นดินหรือวิทยุเคลื่อนที่มีออาชีพ: TETRA, P25, OpenSky, EDACS, DMR, dPMR
• โทรศัพท์ Cordless: DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunications)
• เครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่: 0G, 1G, 2G, 3G, ไกลกว่า 3G (4G), ไร้สายในอนาคต

รายการของเทคโนโลยีที่เกิดขึ้นใหม่

• การสื่อสารระยะสั้นจากจุดต่อจุด: ไมโครโฟนไร้สายควบคุมระยะไกล, IrDA, RFID (Radio Frequency Identification) TransferJet, Wireless USB, DSRC (Dedicated Short Range Communications) EnOcean, Near Field Communication

• เครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สาย: ZigBee, EnOcean; เครือข่ายพื้นที่ส่วนบุคคล, บลูทูธ , TransferJet, อัลตร้า wideband (UWB จาก WiMedia Alliance)
• เครือข่ายไร้สาย: Wireless LAN (WLAN), (IEEE 802.11 ถูกใช้เป็นยี่ห้อ Wi-Fi และ HiperLAN) ไร้สายเครือข่ายเขต (WMAN) และ (LMDS, WiMAX และ HiperMAN)

ดูเพิ่ม

• ประวัติของวิทยุ, Timeline ของวิทยุ, วิทยุดิจิทัล, วิทยุการจัดการทรัพยากร (RRM)
• จุดที่มีสัญญาณ (Hotspot Wi-Fi), การถ่ายโอนพลังงานแบบไร้สาย, ไร้สายของจริง, การรักษาความปลอดภัย, แบบไร้สายจุดเชื่อมต่อไร้สาย (Wireless access point)
• Wi-Fi
• มือถือ
• เครือข่ายพื้นที่ส่วนบุคคล (Personal area network), การเปรียบเทียบของมาตรฐานข้อมูลแบบไร้สาย, รายการของเทคโนโลยีที่เกิดขึ้นใหม่
• เสาอากาศวิทยุ
• โทรทัศน์ภาคพื้นดิน
• Tuner (เครื่องรับวิทยุ)

อ้างอิง

1. [1] 2012-09-08 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน, กูกลิเอลโม มาร์โคนี : Guglielmo Marcony, สำนักหอสมุดและศูนย์สารสนเทศ ว&ท
2. [2] 2021-08-08 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน, กสทช