รู้หรือไม่!? Wireless 802.11ac Wave1 และ Wave2 แตกต่างกันอย่างไร

เคยสงสัยมั้ย ว่ามาตรฐาน 802.11ac มีสองมาตรฐาน นั่นคือ 802.11ac Wave1 และ 802.11ac Wave2 แล้วอย่างนี้ มันแตกต่างกันอย่างไร ในบทความนี้ ผมจะมาอธิบายความแตกต่างของ 2 มาตรฐานนี้ ให้อ่านกันครับ ถ้าพร้อมแล้ว ไปลุยกันเลยยย

802.11ac Wave 1

802.11ac Wave 1 เป็นมาตรฐานที่ถูกพัฒนาต่อมาจาก 802.11n ซึ่งสิ่งที่จะเพิ่มขึ้นอย่างแน่นอนนั่นคือ Bandwidth ที่เพิ่มมากขึ้น 802.11ac Wave1 จะใช้ช่องความกว้างของสัญญาณ(Channel Width) ขนาด 20,40 และ 80Mhz โดยใช้ย่านความถี่ 5Ghz ด้วยความกว้างของช่องสัญญาณขนาด 20 และ 40Mhz ทำให้เทคโนโลยี 802.11ac สามารถทำงานร่วมกับอุปกรณ์ที่ใช้มาตรฐาน 802.11n ได้ (Backward compatibility) และประโยชน์อย่างหนึ่งของการใช้ย่านความถี่ 5Ghz ที่ดีกว่า 2.4Ghz นั่นคือ การมีช่องสัญญาณที่กว้างกว่า ทำให้ Access Point สามารถลดสัญญาณรบกวน และด้วยความกว้างของช่องสัญญาณที่มากขึ้นทำให้รองรับปริมาณ Bandwidth ที่มากขึ้นด้วย โดยที่ เทคโนโลยี 802.11ac Wave1 สามารถทำความเร็วได้ที่ 433Mbps ต่อ 1 เสาสัญญาณ(Spatial Stream) เนื่องจาก Wave1 รองรับเสาสัญญาณ 3 เสา(3 Spatial Stream) จึงทำให้ Wave1 สามารถทำความเร็วสูงสุดได้ที่ 1.3Gbps (802.11n สามารถทำความเร็วได้ที่ 150Mbps ต่อ 1 เสาสัญญาณ ซึ่ง 802.11n รองรับเสาสัญญาณสูงสุด 3 เสา ทำให้ความเร็วสูงสุดที่ทำได้นั่นคือ 450Mbps)

ในเทคโนโลยี Wireless ช่องสัญญาณจะถูกใช้ร่วมกันระหว่างผู้ใช้งานที่เข้ามาใช้งาน Access Point ตัวเดียวกัน ในเวลาเดียวกัน โดย Access Point จะสลับกันรับส่งสัญญาณกับ Client แต่ละเครื่อง เพื่อให้ดูเหมือนว่าสามารถให้บริการได้หลายๆ เครื่องในเวลาเดียวกัน โดยใช้อัลกอลิทึม CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance) ซึ่งสิ่งที่จะตามมาเมื่อมีผู้ใช้งานเพิ่มมากขึ้นนั่นคือประสิทธิภาพการให้บริการจะแย่ลง เนื่องจาก Access Point ต้องสลับกันรับ-ส่ง สัญญาณไปหาเครื่อง Client ที่มากขึ้น วิธีแก้ก็คือ เพิ่มจำนวนเสา สัญญาณ รับ-ส่ง ให้มากขึ้น เพื่อจะให้บริการ Client ได้จำนวนเยอะๆ เรียกว่า MU-MIMO (Multi-user MIMO) แต่เจ้า 802.11ac Wave1 นั้นใช้ SU-MIMO(single-user MIMO) นั่นคือสามารถรับส่งได้แค่ทีละ 1 เครื่อง Client เท่านั้น ดังนั้นถึงแม้ 802.11ac Wave1 จะมี 3 เสาสัญญาณ แต่เนื่องจากใช้เทคโนโลยี SU-MIMO ทำให้รับส่งได้ทีละเครื่องเหมือนเดิม แต่การที่มีเสาสัญญาณเยอะจะช่วยในเรื่องของพื้นที่ ที่ครอบคลุมเพิ่มมากขึ้น รวมถึงความเร็วในการรับส่งสัญญาณที่เพิ่มขึ้น และนอกจากนี้ ทำให้การใช้เทคโนโลยี Beamforming มีประสิทธิภาพมากขึ้น (Beamforming คือ AP จะยิงสัญญาณไปยังพื้นที่ ที่ผู้ใช้งานอยู่ เพื่อให้ความแรงของสัญญาณเพิ่มขึ้น)

รูปภาพที่ 1 SU-MIMO VS MU-MIMO (Credit Ref.1)

จะเห็นว่า 802.11ac Wave1 นั้นมีการทำงานที่คล้ายๆ กับ 802.11n เพียงแต่เปลี่ยนเทคโนโลยีที่ใช้ในการเข้ารหัสสัญญาณ(802.11n ใช้ 64QAM 802.11ac ใช้ 256QAM) และรองรับการทำงานที่ความกว้างของช่องสัญญาณที่ 80Mhz จึงทำให้มีความเร็วที่สูงขึ้นว่า 802.11n และจากที่ได้กล่าวไปข้างต้น Wave1 ใช้การรับ-ส่งสัญญาณแบบ SU-MIMO ถึงแม้จะรองรับ 3 เสาสัญญาณ แต่ก็สามารถให้บริการเครื่อง Client ได้ทีละเครื่อง(ในเวลาเดียว) นี่คือจุดอ่อนอย่างหนึ่งของ Wave1 ซึ่งจะถูกพัฒนาใน Wave2

802.11ac Wave 2

802.11ac Wave2 คือ Wave1 หลายๆ ชุด โดย Wave2 สามารถรองรับการทำงานในทุกๆ data rates ของ wave1 ได้ และนอกจากนั้น wave2 ยังรองรับการทำงานที่ความกว้างช่องสัญญาณ(Channel Width) 160Mhz ได้ ,ใช้เทคโนโลยีการรับ-ส่งสัญญาณแบบ MU-MIMO และใช้เทคโนโลยี Modulation and Coding schema(MCS) ช่วยในการเข้ารหัสสัญญาณ ด้วยเหตุนี้ จึงทำให้ 802.11ac Wave2 สามารถให้บริการที่ความเร็วที่เพิ่มมากขึ้น โดยใช้ความสามารถของเทคโนยีหลักๆ ที่กล่าวมาข้างต้น

อีกจุดเด่นหนึ่งของ Wave2 นั่นคือการที่สามารถทำงานที่ความกว้างของช่องสัญญาณที่ 160Mhz ได้ ซึ่งสามารถใช้ได้ทั้งแบบเลือก Channel 160Mhz ช่องเดียวมาใช้ และสามารถใช่งานโดยเลือก Channel ที่มีขนาด 80+80Mhz มารวมกันได้ ซึ่งข้อดีของการเลือก Channel 80Mhz สองช่องคือมาใช้คือ ช่องความถี่ไม่จำเป็นต้องอยู่ติดกันก็ได้ แต่ การเลือก Channel ขนาด 160Mhz Channel เดียวนั้นจะกินขนาดที่กว้างกว่า ทำให้อาจจะหาช่องสัญญาณได้ยากกว่าและอาจจะชนกับช่องสัญญาณข้างๆ ได้

อีกปัจจัยหนึ่งที่เป็นการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญใน Wave2 นั่นคือการอัพเกรดมาใช้เทคโนโลยี MU-MIMO(Multi-user MIMO) ซึ่งจะทำให้ Access Point สามารถรับ-ส่งสัญญาณกับเครื่อง Client ได้ตามจำนวนเสาสัญญาณ (Spatial Stream) เช่น Access Point มี 4 เสาสัญญาณ ก็จะสามารถรับ-ส่งสัญญาณไปหาเครื่อง Client ได้4 เครื่องในเวลาเดียวกัน ในขณะที่ Wave1 ใช้ SU-MIMO(Single-user MIMO) ถ้ามี 3 Spatial Stream ในเวลาเดียวกัน ก็จะรับ-ส่งกับเครื่อง Client ได้แค่ 1 เครื่องเท่านั้น

การใช้ MU-MIMO จะทำให้ Access Point สามารถให้บริการผู้ใช้ได้เพิ่มมากขึ้น แต่ทั้งนี้ทั้งนั้น อุปกรณ์ Client ต้องรองรับการทำงานแบบ MU-MIMO ด้วย นอกจากนี้ ยังมีเทคโนโลยี Beam-forming ที่จะช่วยให้ยิงสัญญาณไปยังบริเวณที่เครื่อง Client อยู่เพื่อให้ความเข้มของสัญญาณที่มากขึ้น เพื่อช่วยให้ประสิทธิภาพของสัญญาณดีขึ้น

Table 1. เปรียบเทียบ 802.11ac Wave 2, Wave 1, and 802.11n (Credit Ref.2)
Table 2. Important data rates of 802.11a, 802.11n, and 802.11ac (Credit Ref.3)

สรุปข้อดีของ 802.11ac Wave 2 ที่เหนือกว่า Wave 1 มีดังนี้

  1. รองรับความเร็วสูงสุดที่ 2.34Gbps(กรณี 3 Spatial Stream) และ 3.47Gbps (กรณี 4 Spatial Stream) ที่ย่านความถี่ 5Ghz
  2. รองรับการใช้งาน Multi-user Multiple input, Multiple output (MU-MIMO)
  3. สามารถทำงานที่ช่องสัญญาณขนาด 160Mhz เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพการทำงานที่ดีขึ้น
  4. รองรับการทำงานสูงสุดที่ 4 เสาสัญญาณ (Spatial Stream) เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพการทำงานที่ดีขึ้น
  5. สามารถทำงานได้บนย่านความถี่ 5Ghz ได้ทั่วโลก

References

  • https://www.thenetworkdna.com/2020/07/wireless-80211ac-wave-1-vs-wave-2-with.html?fbclid=IwAR3kFpdmCn58RpI_gI2hS4DtagOJgO0Wq6jvYf_AlkcXxSlVsp4pRUs5bqI
  • https://www.cisco.com/c/en/us/solutions/collateral/enterprise-networks/802-11ac-solution/q-and-a-c67-734152.html
  • Cisco Technical White Paper 802.11ac : The Fifth Generation of Wi-Fi