Bluetooth 3.0 ความเร็วสูงผ่าน WLAN By Jeab

Bluetooth

เป็นเทคโนโลยีของอินเตอร์เฟซทางคลื่นวิทยุ (คือ การทำงานที่ใช้ไมโครชิพขนาด 9 มม. X 9 มม. ซึ่งทำงานเป็นตัวเชื่อมที่ใช้สัญญาณวิทยุขนาดระยะสั้นและมีราคาถูก) ใช้ในการเชื่อมโยงสื่อสารไร้สายในแถบความถี่ 2.45GHz ทำให้อุปกรณ์อิเลคทรอนิกส์ที่ถือเคลื่อนย้ายได้สามารถติดต่อเชื่อมโยงสื่อสารแบบไร้สายระหว่างกันในช่วงระยะห่างสั้น ๆ ได้

เทคโนโลยีการเชื่อมโยงหรือการสื่อสารแบบใหม่ที่ถูกคิดค้นขึ้น เป็นเทคโนโลยีของอินเตอร์เฟซทางคลื่นวิทยุ ตั้งอยู่บนพื้นฐานของการสื่อสารระยะใกล้ที่ปลอดภัยผ่านช่องสัญญาณความถี่ 2.4 Ghz โดยที่ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อลดข้อจำกัดของการใช้สายเคเบิลในการเชื่อมโยงโดยมีความเร็วในการเชื่อมโยงสูงสุดที่ 1 mbp ระยะครอบคลุม 10 เมตร เทคโนโลยีการส่งคลื่นวิทยุของบลูทูธจะใช้การกระโดดเปลี่ยนความถี่ (Frequency hop) เพราะว่าเทคโนโลยีนี้เหมาะที่จะใช้กับการส่งคลื่นวิทยุที่มีกำลังส่งต่ำและราคาถูก โดยจะแบ่งออกเป็นหลายช่องความถึ่ขนาดเล็ก ในระหว่างที่มีการเปลี่ยนช่องความถึ่ที่ไม่แน่นอนทำให้สามารถหลีกหนีสัญญานรบกวนที่เข้ามาแทรกแซงได้ ซึ่งอุปกรณ์ที่จะได้รับการยอมรับว่าเป็นเทคโนโลยีบลูทูธ ต้องผ่านการทดสอบจาก Bluetooth SIG (Special Interest Group) เสียก่อนเพื่อยืนยันว่ามันสามารถที่จะทำงานร่วมกับอุปกรณ์บลูทูธตัวอื่นๆ และอินเตอร์เน็ตได้

ตั้งแต่เริ่มเปิดตัวเวอร์ชัน 1.1 ในปี 2001 การส่งผ่านข้อมูลโดยใช้ Bluetooth ก็ได้รับความนิยมและใช้งานอย่างแพร่หลายโดยเฉพาะการนำไปใช้ในอุปกรณ์ต่างๆ เริ่มตั้งแต่โทรศัพท์มือถือ โน้ตบุ๊ก เครื่องเล่น MP3, พรินเตอร์, เมาส์, คีย์บอร์ดและอุปกรณ์ต่อพ่วงอื่นๆ อีกมากมาย ภายใต้การเชื่อมต่อกันผ่านทางสัญญาณคลื่นวิทยุในช่วงความถี่ 2.4GHz และด้วยเหตุที่มันเป็นการเชื่อมต่อแบบไร้สายก็ทำให้ใช้งานหลายๆ อย่างเป็นไปได้อย่างเกิดความสะดวกสบายทีเดียว

แต่ถึงแม้ว่า Bluetooth จะมีข้อดีมากมาย แต่มันก็มีข้อด้อยที่สำคัญคือ ความเร็วในการส่งผ่านข้อมูลของมันนั้นจัดว่าอยู่ในเกณฑ์ที่ช้ามากหากเทียบ กับการส่งผ่านข้อมูลแบบอื่น จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ก็ได้มีการนำ Bluetooth 3.0 ออกมาโดย Bluetooth Special Interest Group หรือที่เรียกกันโดยทั่วไปว่า Bluetooth SIG ได้ทำการปรับปรุงโพโตคอลขึ้นใหม่ จนมันสามารถส่งผ่านข้อมูลได้เร็วกว่าเดิมมาก นอกจากนั้นมันก็ยังมีข้อดีต่างๆ อีกมากทีเดียว

ส่งผ่านข้อมูลด้วยความเร็วสูง: เป็นไปได้ด้วยชิป WLAN

ในยุคแรกๆ เมื่อประมาณ 10 ปีที่แล้วนั้น Bluetooth เป็นเพียงแค่มาตรฐานคลื่นวิทยุที่ใช้แทนการเชื่อมต่อแบบอนุกรมในลักษณะที่ เป็นแบบไร้สาย โดยที่ความเร็วในการส่งผ่านข้อมูลของมันมีเพียงแค่ 730kb/s เท่านั้น แต่ในช่วงต่อมาเมื่อความต้องการในการใช้งานต่างๆ ต้องการความสามารถในการส่งผ่านข้อมูลที่มากกว่านั้น เริ่มตั้งแต่การเชื่อมต่อข้อมูลของโทรศัพท์มือถือเข้ากับเครื่องพีซี การอัพเดตข้อมูลของเครื่องเล่น MP3 ไปจนถึงการโหลดรูปภาพจากกล้องดิจิตอล Bluetooth จึงได้มีการพัฒนาเวอร์ชัน 2.0 ออกมา โดยที่มันสามารถส่งผ่านข้อมูลได้เร็วขึ้นเป็น 2.1Mb/s ซึ่งก็เพียงพอต่อการใช้งานส่วนใหญ่ แต่อย่างไรก็ดีเมื่อมาถึงเวอร์ชัน 3.0 ความเร็วของ Bluetooth ก็ได้เพิ่มขึ้นมาเป็น 24Mb/s อย่างน่าประทับใจเพราะด้วยความเร็วนี้ทำให้ แม้แต่ข้อมูลเพลง MP3 จำนวนมากๆ ก็สามารถส่งผ่านไปได้โดยใช้เวลาเพียงแค่ไม่กี่วินาที

ในการพัฒนา Bluetooth ออกมาเป็นเวอร์ชัน 3.0 นี้จะมีวิธีการที่แตกต่างไปจากพัฒนาในครั้งก่อนๆ มากเพราะแทนที่ Bluetooth SIG ซึ่งเป็นผู้รับผิดชอบการพัฒนามาตรฐานนี้จะปรับปรุงรูปแบบโพโตคอลและชิปขึ้น มาใหม่ทั้งหมด ก็ปรับปรุงเฉพาะฮาร์ดแวร์ที่มีอยู่แล้วแทนด้วยการนำส่วนประกอบบางอย่างของ WLAN ที่สามารถส่งผ่านข้อมูลได้เร็วกว่ามาใช้เป็นส่วนประกอบที่จำเป็นในการส่ง ผ่านข้อมูล โดยโมเดล OSI Layer ของการรับส่งข้อมูลในมาตรฐาน Bluetooth 3.0 นั้นจะใช้ Physical Layer และ MAC Layer (Media Access Control) ที่เป็นส่วนหนึ่งของ Data Link Layer ของโพโตคอล WLAN ในขณะที่ส่วนที่เหลือจะยังคงเป็นไปตามรูปแบบเดิมของ Bluetooth ทุกอย่าง โดยได้มีการเรียกเทคนิคดังกล่าวนี้ว่า Alternate MAC PHY (AMP) ซึ่งจะมีการจัดการโดยตัวควบคุมการเชื่อมต่อตัวที่ 2 ซึ่งอยู่บนชิป Bluetooth

โพโตคอลสำหรับการต่อเชื่อมกันโดยตรงระหว่างอุปกรณ์ 2 ตัวที่มีชื่อเรียกว่า L2CAP (Logical Link Control & Adaptation Protocol) ที่มีมาตั้งแต่ Bluetooth 1.0 ก็ได้รับการปรับปรุงใหม่ ทั้งนี้ก็เพื่อจะได้จัดการกับการส่งผ่าน WLAN ได้ ซึ่งการเปลี่ยนนั้นจะเป็นไปอย่างอัตโนมัติโดยทันทีที่คอนโทรลเลอร์พิเศษนี้ พบว่า มีการส่งผ่านข้อมูลจำนวนมากเกิดขึ้น มันก็จะตรวจสอบว่า ทั้งผู้ส่งและผู้รับข้อมูลนั้นสามารถที่จะใช้ Bluetooth HyperSpeed (HS) ได้หรือไม่ แล้วก็จะสร้างหรือเลื่อนช่องทาง L2CAP ขึ้นไปไว้ในอินเทอร์เฟสของ WLAN จนเมื่อการส่งผ่านข้อมูลนั้นสิ้นสุดลง ช่องทางการส่งข้อมูลนี้ก็จะถูกปิดลงเพื่อประหยัดพลังงาน

ข้อดีที่สำคัญของการใช้งานร่วมกันระหว่าง WLAN และ Bluetooth นี้ก็คือ ผู้ผลิตอุปกรณ์ทั้งหลายนั้นไม่จำเป็นที่จะต้องติดตั้งเสาอากาศของตนเองขึ้น มา หรือไม่จำเป็นต้องเตรียมพื้นที่ไว้เพิ่มเติมสำหรับชิป Bluetooth ด้วยเพราะสิ่งที่จำเป็นต้องทำนั้นมีเพียงแค่ การเปลี่ยนจากชิปตัวเก่าเป็นตัวใหม่เท่านั้นเอง แต่อย่างไรก็ดีตอนนี้ Bluetooth SIG ก็ยังคงจำกัดความเร็วในการส่งผ่านข้อมูลไว้เพียงแค่มาตรฐาน WLAN 802.11g โดยมีความเร็วในการผ่านข้อมูลสูงสุดเพียง 24Mb/s เท่านั้นในขณะที่ชิป WLAN รุ่นใหม่ๆ ที่เป็น 802.11n(Draft) นั้นส่งผ่านข้อมูลได้สูงสุดถึง 300Mb/s แล้ว

Bluetooth 3.0 : การใช้ส่วนประกอบฮาร์ดแวร์ WLAN ที่มีอยู่

เพื่อที่จะได้มีความเร็วในการส่งผ่านข้อมูลสูงๆ Bluetooth จะมีการใช้เทคโนโลยี WLAN ที่มีอยู่แล้วร่วมด้วย แต่ก็จะเฉพาะองค์ประกอบบางอย่างเท่านั้น โดยในโมเดล OSI Layer (Open Systems Interconnection) ด้านล่างนี้คุณจะสามารถเห็นถึงความสัมพันธ์ของมันได้อย่างชัดเจน นั่นคือชั้นแรกทั้งสองชั้นของโพโตคอล WLAN จะถูกนำมาดัดแปลงใช้ใน Bluetooth เพื่อทำให้สามารถใช้ความเร็วในการส่งผ่านข้อมูลของ WLAN ได้

Unicast Connectionless Data: เร็วขึ้นและตอบสนองได้รวดเร็ว

สำหรับผู้ที่เคยใช้งาน Bluetooth มาก่อนก็คงจะทราบดีว่า ในการสร้างการเชื่อมต่อของมันนั้นจะต้องใช้เวลาซึ่งบางทีก็อาจจะทำให้เกิด ความหงุดหงิดได้ เนื่องจากจะมีการตรวจสอบ สอบถามเซอร์วิสต่างๆ มากมาย แลกเปลี่ยนคีย์และสร้างการเชื่อมต่อแบบจุดต่อจุดขึ้นมา (Point-to-Point Connection) ซึ่งวิธีสร้างการติดต่อสื่อสารเช่นนี้แม้ว่าจะมีข้อดีแต่ก็ไม่เหมาะกับการ ใช้งานบางอย่าง ยกตัวอย่างเช่นการใช้รีโมทคอนโทรล ซึ่งมีการส่งผ่านข้อมูลเพียงแค่เล็กน้อยเท่านั้น อีกทั้งข้อมูลของมันก็ไม่ได้มีอะไรที่เป็นความลับด้วย ดังนั้นเพื่อเป็นการลดความยุ่งยากและทำให้ Bluetooth สามารถสร้างการเชื่อมต่อได้อย่างรวดเร็ว ในเวอร์ชันใหม่นี้จึงได้มีการนำฟังก์ชันที่มีชื่อว่า Unicast Connectionless Data รวมเข้าไว้ด้วย โดยมันจะไม่มีการสร้างช่องทาง L2CAP ขึ้นมาต่างหาก ซึ่งก็ทำให้อุปกรณ์ Bluetooth สามารถสื่อสารกันได้เร็วขึ้นและก็มีระยะเวลาในการตอบสนองที่ลดลงอย่างเห็น ได้ชัดเจน

อัตราการส่งผ่านข้อมูล: นับตั้งแต่ที่มี Bluetooth เวอร์ชันแรกออกมา จนถึงตอนนี้ความเร็วในการรับส่งข้อมูลของมันได้เพิ่มสูงขึ้นถึงเกือบ 30 เท่าเลยทีเดียว

Alternate MAC PHY (AMP)

ความสามารถพิเศษของ Bluetooth 3.0 ในการใช้ส่วนประกอบทางด้านฮาร์ดแวร์ของ WLAN ตามมาตรฐาน 802.11 เพื่อเพิ่มความเร็ว และประหยัดพลังงานนั้น จริงๆ แล้วผู้ใช้ก็สามารถที่จะทำเองได้เช่นกัน แต่เพื่อให้สามารถสร้างการต่อเชื่อมได้อย่างแนบเนียน Bluetooth จึงได้เลือกใช้เฉพาะส่วนประกอบของโพโตคอล WLAN ที่มีความใกล้เคียงกับฮาร์ดแวร์มากที่สุดเท่านั้น

แค่สองชั้น: ชื่อของเทคนิคที่ค่อนข้างแปลกนี้ มีที่มาจากการที่มันเป็นอีกหนึ่งทางเลือกแทนที่ MAC และ Physical Layer (หรือ Bit Transfer Layer) นั่นเอง สำหรับส่วนอื่นๆ ในโพโตคอลของ Bluetooth 3.0 จะยังคงอยู่ตามเดิม มีเพียงแค่โพโตคอลที่ต่อเนื่องกับ MAC Layer โดยตรงเท่านั้น ที่จะมีส่วนเพิ่มเติมขึ้นมาเล็กน้อยเช่น L2CAP และส่วนของ Link Manager ที่มีหน้าที่ในการสร้างการต่อเชื่อมระหว่างอุปกรณ์เข้าด้วยกัน ซึ่งโพโตคอลทั้งคู่นี้จะช่วยให้ส่วนของโพโตอลอื่นๆ ที่อยู่ในลำดับที่สูงขึ้นไปไม่สามารถรับรู้ได้ถึงการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้น

บทสรุปและความคิดเห็น

Reference