รู้จักเทคนิค Beamforming และ MU-MIMO บนมาตรฐาน 802.11ac (แบบง่ายๆ)

802.11ac เป็นมาตรฐานล่าสุดของระบบ Wi-Fi ในปัจจุบันต่อจาก 802.11n โดยให้ความเร็วสูงสุดถึง 6.9 Gbps ตามทฤษฎี ต้องขอบคุณฟีเจอร์การใช้ช่องสัญญาณขนาด 80/160 MHz และการมอดูเลตสัญญาณแบบ 256-QAM แต่นอกจากความเร็วที่เพิ่มขึ้นหลายเท่าตัวแล้ว 802.11ac ยังเพิ่มความเสถียรของสัญญาณเพื่อให้การรับส่งข้อมูลราบรื่นยิ่งขึ้น บทความนี้เราจะมาอธิบายอีก 2 คุณสมบัติสำคัญ คือ Beamforming และ MU-MIMO เชิงเทคนิคแบบง่ายๆ กันครับ

Beamforming บีบสัญญาณ ลดจุดอับ

Beamforming ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการส่งคลื่นสัญญาณให้กับ AP ก่อนที่จะมี Beamforming อุปกรณ์จะเสมือนเป็นหลอดไฟที่กระจายแสงสว่าง (สัญญาณ) ไปยังทุกทิศทาง ปัญหาคือ เราต้องการแค่ส่งสัญญาณไปยังตำแหน่งที่อุปกรณ์เชื่อมต่ออยู่เท่านั้น ที่เหลือเรียกได้เลยว่าเป็นสัญญาณส่วนเกิน

เทคนิค Beamforming ช่วยให้ AP และ Client สามารถแลกเปลี่ยนตำแหน่งข้อมูลของตนได้ ส่งผลให้ AP สามารถปรับเฟสและกำลังส่งของสัญญาณให้เหมาะสมกับตำแหน่งของ Client ช่วยให้ส่งสัญญาณได้มีประสิทธิภาพมากขึ้น ลดจุดอับของสัญญาณ และช่วยเพิ่มระยะทางในการส่งได้เล็กน้อย

Beamforming แบ่งออกเป็น 2 แบบหลักๆ คือ

• Explicit Beamforming – ทั้ง AP และ Client ต่างแชร์ข้อมูลการรับสัญญาณ ณ ตำแหน่งที่ตัวอยู่ระหว่างกัน ช่วยให้สามารถปรับแต่งสัญญาณ (Steering) รับส่งกันระหว่าง 2 ตำแหน่งนั้นได้มีประสิทธิภาพมากที่สุด อุปกรณ์ Wi-Fi ยุคใหม่ไม่เกิน 2 ปี เช่น iPhone และ iPad ต่างรองรับเทคนิคนี้
• Implicit Beamforming – อุปกรณ์ Wi-Fi แบบเก่า ทางฝั่ง AP จะตรวจสอบและปรับแต่งสัญญาณด้วยตนเอง เนื่องจากไม่มีการรับส่งข้อมูลสัญญาณกับ Client วิธีนี้ถึงแม้ว่าจะไม่ดีเท่า Explicit แต่ก็ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการส่งสัญญาณให้ดีขึ้นได้ในระดับหนึ่ง

รับส่งข้อมูลหลาย Client พร้อมกันด้วย MU-MIMO

อีกหนึ่งความสำคัญของ Beamforming คือ ช่วยสนับสนุนเทคนิค MU-MIMO (Multi-user Multiple Input Multiple Output) จนถึงก่อนหน้ามาตรฐาน 802.11ac Wave 2 การรับส่งข้อมูลผ่าน Wi-Fi จะเป็นแบบ Single User-MIMO คือ AP จะรับส่งข้อมูลกับ Client ได้ครั้งละเครื่องเท่านั้น แต่ภายในการรับส่งข้อมูลแบบ 1 ต่อ 1 นี้เอง มีการแยกข้อมูลออกเป็นชิ้นๆ เรียกว่า Spatial Streams แล้วส่งข้อมูลออกไปหลายๆ เส้นทางพร้อมกันโดยอาศัยคุณสมบัติของ Multipath (สูงสุด 4 เส้นทาง สำหรับ 802.11n และ 802.11ac Wave 1) อย่างไรก็ตาม Spatial Streams ไม่สามารถส่งข้อมูลไปยังหลายๆ Client พร้อมกันได้

แต่ด้วยเทคนิค MU-MIMO บน 802.11ac Wave 2 ช่วยให้รูปแบบการรับส่งข้อมูลเปลี่ยนจาก Hub กลายเป็น Switching นั่นคือ สามารถส่ง Spatial Streams ไปยังหลายๆ Client พร้อมกันได้ (ปัจจุบันนี้สูงสุดคือ 3 เครื่องพร้อมกัน) ด้วยเทคนิคนี้ ถึงแม้ว่าจะไม่ได้ทำให้ความเร็วสูงสุดเพิ่มขึ้น แต่ช่วยให้ความเร็วโดยเฉลี่ยที่ Client แต่ละเครื่องได้รับดีกว่าเดิม

MU-MIMO นับว่าเป็นเทคนิคที่ Implement ได้ยากมาก จากรูปด้านล่าง การส่งข้อมูลหา User 1 นั้น AP จะต้องสร้างสัญญาณส่งไปยัง User 1 ให้มีความแรงสูง (เส้นกลีบสีน้ำเงินด้านบน) ในขณะที่ต้องลดความแรงของสัญญาณที่ส่งไปยัง User อื่นลง ดังที่เห็นเป็นรอยบากตรง User 2 และ 3 เรียกเทคนิคนี้ว่า “Null Steering” การส่งข้อมูลหา User 2 และ 3 ก็ทำเช่นเดียวกัน ดังปรากฏตามเส้นกลีบสีแดงและเหลืองตามลำดับ ด้วยวิธีการนี้ ทำให้ AP และ User 1, 2, 3 สามารถรับส่งข้อมูลพร้อมกันได้ ในขณะที่ได้รับสัญญาณกวนระหว่างกันน้อยที่สุด

ดูวิดีโออธิบายเทคนิค Beamforming และ MU-MIMO ได้ด้านล่าง

สำหรับผู้ที่ต้องการทราบข้อมูล 802.11ac แบบเทคนิคเชิงลึก สามารถดาวน์โหลด White Paper: 802.11ac in Depth ฉบับภาษาไทยโดย HPE Aruba ได้ที่ https://www.techtalkthai.com/hpe-aruba-free-whitepaper-802-11ac-in-depth-thai-version/

ที่มา: http://www.networkworld.com/article/3067702/wi-fi/mu-mimo-makes-wi-fi-better.html