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]
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
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
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
