เครือข่ายไร้สายไม่ได้ถูกจำกัดอยู่แค่ใน บ้าน, สำนักงาน, Public Hotspot, สถานีขนส่ง, และร้านกาแฟ อีกต่อไป ปัจจุบันเมืองของเราได้มีบริการอินเทอร์เน็ตไร้สายฟรีบนรถโดยสารสาธารณะและพื้นที่สาธารณะ ทำให้เครือข่ายไร้สายแพร่หลายมากขึ้น เห็นได้ชัดว่าการขยายตัวของเครือข่ายไร้สายจะยังคงเติบโตและรวดเร็วยิ่งขึ้นเรื่อยๆ เมื่อเวลาผ่านไป

ด้วยการขยายตัวอย่างรวดเร็วของเครือข่ายไร้สาย ทำให้มีความต้องการในการที่จะรองรับผู้ใช้งานเพิ่มมากขึ้นเรื่อย ๆ โดยก่อนหน้านี้ ผู้ใช้อาจเชื่อมต่อเพียงโทรศัพท์เข้ากับเครือข่ายเท่านั้น แต่ในปัจจุบัน ผู้คนมักใช้อุปกรณ์หลายเครื่องในการเชื่อมต่อ เช่น โทรศัพท์ แล็ปท็อป และแท็บเล็ต นอกจากนี้ การเพิ่มขึ้นของอุปกรณ์ IoT ที่ใช้การเชื่อมต่อแบบไร้สายนั้นยังทำให้ความต้องการการเชื่อมต่อเครือข่ายไร้สายเพิ่มสูงขึ้นอีกด้วย

*บทความโดย Alan Jay Zwiren ผู้จัดการฝ่ายการตลาดอาวุโส ฝ่ายโซลูชันเครือข่ายและการเชื่อมต่อของ Microchip Technology

แม้ว่าจะเป็นเรื่องยากที่จะระบุจำนวนที่แน่นอน แต่คาดว่ากว่า 90% ของอุปกรณ์จุดเชื่อมต่อไร้สาย (WAP) เชิงพาณิชย์ใช้พลังงานจาก Power over Ethernet (PoE) PoE เป็นเทคโนโลยีเฉพาะที่ PowerDsine นำมาใช้ และต่อมาถูกซื้อกิจการโดย Microchip Technology ในปี 1998 เทคโนโลยีนี้ช่วยให้สามารถส่งพลังงานผ่านสายเคเบิลอีเธอร์เน็ตที่ส่งข้อมูลอยู่แล้ว ดังนั้น WAP จึงใช้สายเคเบิลเพียงเส้นเดียวเพื่อจ่ายทั้งพลังงานและข้อมูล

ความก้าวหน้าของเครือข่ายไร้สายกำลังสร้างความต้องการใหม่ๆ ให้กับสวิตช์และอุปกรณ์อื่นๆ ที่จ่ายพลังงาน เพื่อให้เข้าใจความต้องการเหล่านี้ได้ดียิ่งขึ้น เราต้องพิจารณาแนวโน้มตลาดปัจจุบัน

พิจารณาแนวโน้มปัจจุบันของ Wireless Access Point ในตลาดก่อน

ปัจจุบันเครือข่ายจำนวนมากกำลังใช้ Wi-Fi® 5 (802.11ac) ซึ่งเปิดตัวในปี 2013 มาตรฐานนี้ทำให้มีอัตราการถ่ายโอนข้อมูลที่สูงขึ้น ความจุที่เพิ่มขึ้น และประสิทธิภาพที่ดีขึ้นเมื่อเทียบกับ Wi-Fi 4 (802.11n) รุ่นก่อนหน้า โดย Wi-Fi 5 รองรับอัตราข้อมูลสูงสุด 3.5 Gbps

Wi-Fi 6 (802.11ax) เปิดตัวในปี 2019 ซึ่งช่วยปรับปรุงความเร็ว ความจุ และประสิทธิภาพให้ดียิ่งขึ้น โดยทำงานบนย่านความถี่ 5 GHz เป็นหลัก ซึ่ง Wi-Fi 6 รองรับทั้งย่านความถี่ 2.4 GHz และ 5 Ghz ซึ่งต่างจาก Wi-Fi 5

ในปี 2020 มีการเปิดตัว Wi-Fi 6E หรือที่รู้จักกันในชื่อ Wi-Fi 6 Extended ซึ่งขยายขอบเขตการทำงานไปยังย่านความถี่ 6 GHz การเพิ่มนี้ทำให้มีสเปกตรัมเพิ่มขึ้น ลดความแออัด และเพิ่มประสิทธิภาพเครือข่ายโดยรวม ทั้ง Wi-Fi 6 และ Wi-Fi 6E รองรับอัตราข้อมูลสูงสุด 9.6 Gbps

Wi-Fi 7 (802.11be) ได้รับการประกาศใช้ในเดือนมกราคม 2024 Wi-Fi 7 ออกแบบมาเพื่อตอบสนองความต้องการอินเทอร์เน็ตความเร็วสูงและอุปกรณ์เชื่อมต่อที่เพิ่มขึ้น รองรับอัตราข้อมูลสูงสุด 30 Gbps ซึ่งมาตรฐาน Wi-Fi แต่ละยุคสมัยมักเพิ่มการรองรับจำนวนผู้ใช้งาน ความเร็ว และอัตราการรับส่งข้อมูลที่เร็วขึ้น

ในช่วงเวลาดังกล่าว ก็มีความก้าวหน้าอย่างมากในด้านประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ในปี 2014 หลังจากการเปิดตัว Wi-Fi 5 ได้ไม่นาน กระทรวงพลังงานของสหรัฐฯ (DoE) ได้ให้สัตยาบันมาตรฐานประสิทธิภาพระดับ 4 และในปัจจุบัน กระทรวงพลังงานสหรัฐฯ ได้ยกระดับมาตรฐานขึ้นเป็นระดับ 6 และได้กำหนดมาตรฐานระดับ 7 ไว้แล้ว แต่ยังไม่ได้นำไปปฏิบัติใช้ นอกจากนี้ ประเทศสำคัญๆ ทุกประเทศยังได้ดำเนินโครงการประสิทธิภาพการใช้พลังงานของตนเอง

โดยอีกแง่มุมหนึ่งของประสิทธิภาพการใช้พลังงานคือการกระจายพลังงาน เพื่อปรับปรุงการกระจายพลังงาน ผู้ผลิตจุดเชื่อมต่อไร้สาย (WAP) หลายรายจึงได้รวมคุณสมบัติต่าง ๆ เช่น การส่งต่อพลังงาน PoE เข้าไปในการออกแบบของตน วิธีนี้ช่วยให้สามารถส่งต่อพลังงานส่วนเกินจาก WAP ที่รับไปยัง WAP ตัวถัดไปได้ ทำให้การกระจายพลังงานมีประสิทธิภาพมากขึ้น

กล่าวโดยสรุป แนวโน้มของ WAP บ่งชี้ถึงความก้าวหน้าในด้านพลังงาน ประสิทธิภาพ ความจุของผู้ใช้ การจัดการข้อมูล และความเร็ว

การจ่ายพลังงานให้กับ Wireless Access Point(WAP)

การขยายตัวของเครือข่ายไร้สายจะทำให้ WAP ทุกประเภทมีจำนวนเพิ่มขึ้นอย่างมาก โดย WAP เหล่านี้จะต้องเชื่อมต่อกับเครือข่ายและจ่ายพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ PoE กลายเป็นวิธีที่ได้รับความนิยมในการจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์เหล่านี้เนื่องจากความเรียบง่ายและประสิทธิภาพ เพราะ PoE ใช้สายเคเบิลเพียงเส้นเดียว จึงช่วยลดความยุ่งยากในการติดตั้ง โดย PoE จัดอยู่ในประเภทไฟฟ้า คลาส 2 ตาม National Electric Code (NEC) ที่ถือว่าปลอดภัยและไม่จำเป็นต้องติดตั้งโดยช่างไฟฟ้าที่ได้รับการรับรอง และไม่จำเป็นต้องใช้ท่อร้อยสายหรือฉนวนป้องกัน มาตรฐานอีเทอร์เน็ตอนุญาตให้มีสายเคเบิลยาวสูงสุด 100 เมตร มอบความยืดหยุ่นในการจัดวางอุปกรณ์โดยไม่จำเป็นต้องอยู่ใกล้แหล่งจ่ายไฟ

อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันมีเพียงประมาณ 20% ของเครือข่ายเท่านั้นที่จ่ายไฟ PoE ดังนั้น เมื่อติดตั้งบนเครือข่ายที่มีอยู่ จำเป็นต้องรวมพลังงานเพิ่มเติม ในปี 1999, PowerDsine ตระหนักว่าต้องใช้เวลาหลายปีในการออกแบบและผลิตวงจรรวม (IC) อุปกรณ์แหล่งจ่ายไฟ (PSE) ใหม่ เพื่อเพิ่มพลังงานให้กับสายเคเบิลอีเธอร์เน็ตภายในสวิตช์ เราเตอร์ และเกตเวย์ เพื่อแก้ไขปัญหานี้ พวกเขาจึงได้นำเสนออุปกรณ์ที่เรียกว่ามิดสแปน หรือที่รู้จักกันในชื่ออินเจ็กเตอร์

Midspan เชื่อมต่อกับสายอีเธอร์เน็ตจากสวิตช์ที่ไม่มีแหล่งจ่ายไฟ โดย เอาต์พุตคือสายอีเธอร์เน็ตเส้นที่ส่งทั้งพลังงานและข้อมูล การติดตั้ง Midspan ก่อน WAP เป็นวิธีที่รวดเร็วและคุ้มค่าที่สุดในการเพิ่มพลังงานให้กับเครือข่าย สำหรับสถานที่ที่ต้องการ WAP หลายตัว สามารถติดตั้งมิดสแปนแบบหลายพอร์ตบนชั้นวางเหนือสวิตช์เดิมเพื่อเพิ่มพลังงานให้กับเครือข่ายได้

แม้แต่การติดตั้งสวิตช์ใหม่ ก็ยังไม่มีการรับประกันว่าจะจ่ายไฟได้ สวิตช์หลายตัวที่จำหน่ายในปัจจุบันรองรับ PoE นอกจากนี้ แม้แต่สวิตช์ที่รองรับ PoE ก็มีงบประมาณด้านพลังงานที่จำกัด ซึ่งหมายความว่าอาจไม่สามารถจ่ายไฟได้เต็มที่ในทุกพอร์ต ดังนั้น สำหรับสวิตช์ที่ไม่ใช่ PoE รุ่นใหม่และสวิตช์ PoE ที่มีงบประมาณพลังงานไม่เพียงพอ PoE Midspan ยังคงเป็นองค์ประกอบสำคัญสำหรับการจ่ายพลังงานให้กับเครือข่ายไร้สายเหล่านี้

การเลือกอุปกรณ์ที่เหมาะสม

ก่อนเลือกอุปกรณ์ สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาว่า WAP จะเชื่อมต่อกับเครือข่ายแบบใช้สายที่มีอยู่เดิมหรือจะสร้างเครือข่ายใหม่หรือไม่ กรณีการเชื่อมต่อกับเครือข่ายที่มีอยู่ ให้ตรวจสอบว่าได้เปิดใช้งาน PoE หรือไม่ หากไม่ใช่กรณีดังกล่าว Midspan ถือเป็นโซลูชันที่คุ้มค่าที่สุดในการเพิ่มพลังงานให้กับเครือข่าย

ในกรณีที่มีการสร้างเครือข่ายใหม่ ควรพิจารณาว่าจะสร้างโดยใช้สวิตช์ PoE หรือไม่ บางคนนิยมแยกสวิตช์ออกจากแหล่งจ่ายไฟ เนื่องจากสวิตช์มักได้รับการเปลี่ยนบ่อยกว่าเนื่องจากมีการอัปเกรดทางเทคโนโลยีเมื่อเทียบกับมิดสแปน PoE ความนิยัมดังกล่าวอาจนำไปสู่การเลือกสวิตช์ที่ไม่ใช่ PoE และการใช้ไฟฟ้าโดยใช้มิดสแปน

เมื่อจำเป็นต้องใช้ Midspan จำเป็นต้องพิจารณาปัจจัยหลายประการเพื่อเลือกอุปกรณ์ที่เหมาะสม:

• กำลังไฟ
• พอร์ต
• สภาพแวดล้อม
• อัตราข้อมูล

ผู้ผลิต WAP ส่วนใหญ่ยึดถือมาตรฐาน IEEE PoE ในการออกแบบ Midspan IEEE ได้กำหนดมาตรฐานสามมาตรฐาน โดยมีระดับพลังงานที่กำหนดไว้ล่วงหน้า เรียกว่า คลาส:

• IEEE 802.3af: 3 คลาส – 4W, 7W และ 15.4W
• IEEE 802.3at: 4 คลาส – ก่อนหน้าทั้งหมดบวกกับ 30W
• IEEE 802.3bt: 8 คลาส – ก่อนหน้าทั้งหมดบวกกับ 45W, 60W, 75W และ 90W

ผู้ผลิต WAP จะระบุกำลังไฟที่ต้องการ และจะต้องเป็นไปตามมาตรฐาน IEEE โดยจำนวนพอร์ตที่ต้องการขึ้นอยู่กับจำนวนอุปกรณ์ที่รองรับ ผู้ผลิต WAP หลายรายนำเสนอ Midspan พอร์ตเดียวสำหรับจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ของตน ผู้ผลิตอาจเสนอชุดของ Midspan พอร์ตเดียวสำหรับ WAP แต่ละตัว

ผู้ติดตั้งระบบที่ติดตั้ง WAP หลายตัวในสถานที่เดียวกันมักเลือกใช้โซลูชัน Midspan แบบหลายพอร์ต วิธีนี้ช่วยให้การติดตั้งง่ายขึ้นโดยการติดตั้ง Midspan ไว้เหนือสวิตช์บนแร็ค นอกจากนี้ Midspan แบบหลายพอร์ตยังสามารถนำเสนอคุณสมบัติเพิ่มเติม เช่น การกำหนดเวลา

สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาสภาพแวดล้อมการติดตั้งสำหรับ WAP และ Midspan ด้วย สำหรับการใช้งาน WAP นอกตัวอาคาร ให้เลือกอุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อใช้งานในสภาวะเช่นนี้ การวางอุปกรณ์ภายในอาคารหรือโรงงานอุตสาหกรรมไว้ในตู้ที่ได้รับการรับรองจากสมาคมผู้ผลิตไฟฟ้าแห่งชาติ (NEMA) มักส่งผลให้มีอัตราความล้มเหลวสูง Midspan และสวิตช์สำหรับใช้งานภายนอกอาคารต้องได้รับการออกแบบสำหรับสภาพแวดล้อมภายนอกอาคาร โดยควรมีระดับการป้องกันน้ำและฝุ่นเข้าอย่างน้อยระดับ 66 แต่ถ้าเป็นระดับ 67 จะเหมาะสมกว่า เพื่อให้มั่นใจถึงการป้องกันจากสภาพอากาศ นอกจากนี้ ควรมีช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสมกับสภาพอากาศที่รุนแรง และระบบป้องกันไฟกระชากเพื่อรองรับพายุฝนฟ้าคะนอง

นอกจากนี้ Midspan ต้องรองรับอัตราข้อมูลปัจจุบันสูงสุด 10 Gbps แม้ว่า Midspan ส่วนใหญ่ในปัจจุบันจะรองรับอัตราข้อมูลสูงสุด 1 Gbps แต่ก็มีตัวเลือกที่รองรับ 2.5 Gbps, 5 Gbps และสูงสุด 10 Gbps อัตราข้อมูลที่สูงขึ้นนี้จำเป็นสำหรับ Wi-Fi 6 ขึ้นไป

สุดท้าย ผู้ผลิตและผู้บริโภคจำนวนมากขึ้นเรื่อย ๆ กำลังให้ความสำคัญกับความยั่งยืน ผู้บริโภคกำลังเรียกร้องให้ให้ความสำคัญกับผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่มากขึ้น และเพื่อให้มั่นใจว่าเป็นไปตามมาตรฐานสากลในปัจจุบันและที่กำลังพัฒนา จำเป็นอย่างยิ่งที่ช่วงกลางจะต้องปฏิบัติตามข้อกำหนดเหล่านี้

เส้นทางข้างหน้า

ประโยชน์ของมาตรฐาน Wi-Fi ที่กำลังเกิดขึ้นใหม่จะยังคงรวมถึงความจุของผู้ใช้ที่เพิ่มขึ้น การจัดการข้อมูลที่ดีขึ้น และความเร็วที่สูงขึ้น โดยมาตรฐาน Wi-Fi 7 ที่เพิ่งได้รับการรับรองรองรับอัตราข้อมูลสูงสุด 30 Gbps และเนื่องจากอุปกรณ์ใหม่ ๆ ได้รับการออกแบบให้รองรับมาตรฐานนี้ เราจึงคาดการณ์ได้ว่ามิดสแปนที่จ่ายไฟให้กับอุปกรณ์เหล่านี้จะรองรับอัตราข้อมูลเหล่านี้ด้วยเช่นกัน แม้ว่าข้อกำหนดสำหรับ Wi-Fi 8 จะยังไม่สรุป แต่การอภิปรายชี้ให้เห็นว่าอาจรองรับอัตราข้อมูลได้สูงถึง 46 Gbps

มาตรฐานประสิทธิภาพพลังงานคาดว่าจะมีการพัฒนาต่อไป การมุ่งเน้นยังคงอยู่ที่ DoE ระดับ VI ซึ่งมีผลบังคับใช้ตั้งแต่ปี 2016 และระดับ VII ที่กำหนดขึ้นใหม่ ซึ่งเน้นย้ำถึงสภาวะไร้โหลด ระบุปริมาณพลังงานที่สามารถใช้เมื่ออุปกรณ์ไม่ได้จ่ายไฟ สิ่งนี้สำคัญอย่างยิ่งสำหรับ PoE Midspan เนื่องจากจะไม่จ่ายไฟเมื่อ WAP ไม่ต้องการ โดยจะอยู่ในสถานะรอหรือ “ไม่มีโหลด” พร้อมจ่ายไฟเมื่อจำเป็น สิ่งสำคัญคือต้องแน่ใจว่าอุปกรณ์จ่ายไฟทั้งหมดได้รับการออกแบบมาให้ตรงตามหรือเกินกว่ามาตรฐานปัจจุบันและมาตรฐานที่เกิดขึ้นใหม่ ไม่เพียงแต่สำหรับ DoE เท่านั้น แต่ยังรวมถึงทั่วโลกด้วย