การถ่ายโอนข้อมูลมือถือ
การถ่ายโอนข้อมูลผ่านเครือข่ายมือถือ (Mobile data offloading)คือการใช้เทคโนโลยีเครือข่ายเสริมในการส่งข้อมูลที่เดิมทีมีเป้าหมายสำหรับเครือข่ายโทรศัพท์มือถือ การถ่ายโอนข้อมูลนี้ช่วยลดปริมาณข้อมูลที่ส่งผ่านคลื่นความถี่ของเครือข่ายโทรศัพท์มือถือ ทำให้มีแบนด์วิดท์ว่างสำหรับผู้ใช้รายอื่น นอกจากนี้ยังใช้ในสถานการณ์ที่สัญญาณโทรศัพท์มือถือในพื้นที่นั้นไม่ดี ทำให้ผู้ใช้สามารถเชื่อมต่อผ่านบริการแบบใช้สายที่มีการเชื่อมต่อที่ดีกว่าได้
กฎที่กระตุ้นการถ่ายโอนข้อมูลมือถือสามารถตั้งค่าได้โดยผู้ใช้ปลายทาง (ผู้สมัครใช้บริการมือถือ) หรือผู้ให้บริการ[ 1 ]รหัสที่ทำงานตามกฎจะอยู่ในอุปกรณ์ของผู้ใช้ปลายทาง ในเซิร์ฟเวอร์ หรือแบ่งระหว่างทั้งสอง ผู้ใช้ปลายทางทำการถ่ายโอนข้อมูลเพื่อควบคุมต้นทุนบริการข้อมูลและเพื่อให้มีแบนด์วิดท์ที่สูงขึ้น เทคโนโลยีเครือข่ายเสริมหลักที่ใช้สำหรับการถ่ายโอนข้อมูลมือถือ ได้แก่Wi-Fi , เฟมโตเซลล์และIntegrated Mobile Broadcastคาดการณ์ว่าการถ่ายโอนข้อมูลมือถือจะกลายเป็นส่วนอุตสาหกรรมใหม่เนื่องจากปริมาณการรับส่งข้อมูลมือถือที่เพิ่มขึ้น[ 2 ]
ปริมาณข้อมูลมือถือเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว
ความต้องการโซลูชันการถ่ายโอนข้อมูลที่เพิ่มขึ้นเกิดจากการระเบิดของปริมาณการรับส่งข้อมูลทางอินเทอร์เน็ต โดยเฉพาะอย่างยิ่งปริมาณการรับส่งข้อมูลที่เพิ่มขึ้นผ่านเครือข่ายมือถือ ซึ่งเป็นไปได้ด้วยอุปกรณ์ สมาร์ ทโฟน ที่มีความสามารถ Wi-Fiพร้อมกับหน้าจอขนาดใหญ่และแอปพลิเคชันอินเทอร์เน็ตที่หลากหลาย ตั้งแต่เบราว์เซอร์ไปจนถึงแอปพลิเคชันสตรีมมิ่งวิดีโอและเสียง นอกจากสมาร์ทโฟนแล้ว แล็ปท็อปที่มีความสามารถในการเข้าถึง 3G ก็ถือเป็นแหล่งสำคัญของปริมาณการรับส่งข้อมูลมือถือเช่นกัน นอกจากนี้ Wi-Fi โดยทั่วไปมีต้นทุนการสร้างที่ต่ำกว่าเครือข่ายเซลลูลาร์มาก[ 3 ]มีการประมาณการว่าปริมาณการรับส่งข้อมูลทางอินเทอร์เน็ต ทั้งหมด จะเกิน 235.7 เอ็กซาไบต์ต่อเดือนในปี 2021 เพิ่มขึ้นจาก 73.1 เอ็กซาไบต์ต่อเดือนในปี 2016 [ 4 ]คาดว่าอัตราการเติบโตประจำปีที่ 50% จะยังคงดำเนินต่อไปและจะยังคงแซงหน้าการเติบโตของรายได้ที่คาดการณ์ไว้[ 5 ] [ 6 ]
ทางเลือกอื่นๆ
เทคโนโลยี Wi-Fi และเฟมโตเซลล์เป็นเทคโนโลยีการถ่ายโอนข้อมูลหลักที่ใช้ในอุตสาหกรรม[ 7 ]นอกจากนี้ WiMax [ 8 ]และเครือข่ายภาคพื้นดิน (LAN) [ 9 ]ยังเป็นตัวเลือกสำหรับการถ่ายโอนข้อมูลมือถือ 3G เฟมโตเซลล์ใช้เทคโนโลยีวิทยุเซลลูลาร์มาตรฐาน ดังนั้นอุปกรณ์เคลื่อนที่ใดๆ ก็สามารถเข้าร่วมในกระบวนการถ่ายโอนข้อมูลได้ แม้ว่าจะต้องมีการปรับเปลี่ยนบางอย่างเพื่อรองรับการเชื่อมต่อแบ็คฮอลล์ที่แตกต่างกัน[ 7 ] ในทางกลับกัน เทคโนโลยีวิทยุเซลลูลาร์นั้นตั้งอยู่บนความสามารถในการวางแผนเครือข่ายภายในสเปกตรัมที่ได้รับอนุญาต ดังนั้น การติดตั้งจุดเชื่อมต่อเฟมโตเซลล์จำนวนมากอาจทำได้ยากทั้งในทางเทคนิคและทางธุรกิจ เครือข่ายที่จัดระเบียบตนเอง (SON) [ 10 ]เป็นเทคโนโลยีที่กำลังเกิดขึ้นใหม่เพื่อรับมือกับการติดตั้งเฟมโตเซลล์ที่ไม่ได้วางแผนไว้ (รวมถึงแอปพลิเคชันอื่นๆ) เทคโนโลยี Wi-Fi เป็นเทคโนโลยีวิทยุที่แตกต่างจากเซลลูลาร์ แต่อุปกรณ์เคลื่อนที่ที่สามารถเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตได้ส่วนใหญ่ในปัจจุบันมาพร้อมกับความสามารถ Wi-Fi ปัจจุบันมีเครือข่าย Wi-Fi ที่ติดตั้งแล้วหลายล้านเครือข่าย โดยส่วนใหญ่อยู่ในพื้นที่แออัด เช่น สนามบิน โรงแรม และใจกลางเมือง และจำนวนก็เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว[ 11 ] เครือข่าย Wi-Fi กระจัดกระจาย แต่เมื่อเร็วๆ นี้มีความพยายามที่จะรวมเครือข่ายเหล่านี้เข้าด้วยกัน การรวมเครือข่าย Wi-Fi กำลังดำเนินการทั้งผ่านแนวทางของชุมชน โดยมีFonเป็นตัวอย่างสำคัญ และโดยการรวมตัวของผู้ให้บริการเครือข่าย Wi-Fi [ 12 ]
ไวไฟ
การถ่ายโอนภาระงาน Wi-Fi เป็นโดเมนธุรกิจที่กำลังเติบโต โดยมีหลายบริษัทเข้าสู่ตลาดด้วยโซลูชันที่เป็นกรรมสิทธิ์ เนื่องจากการกำหนดมาตรฐานมุ่งเน้นไปที่ระดับการเชื่อมต่อระหว่างเครือข่ายเซลลูลาร์และ Wi-Fi โซลูชันที่แข่งขันกันจึงสามารถจำแนกได้ตามระดับการทำงานร่วมกันของเครือข่ายที่จำเป็นขั้นต่ำ นอกจากการกำหนดมาตรฐานแล้ว ชุมชนวิจัยยังได้สำรวจการออกแบบที่เปิดกว้างและตั้งโปรแกรมได้มากขึ้นเพื่อแก้ไขปัญหาการใช้งาน[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]เกณฑ์การจำแนกประเภทเพิ่มเติมคือผู้ริเริ่มขั้นตอนการถ่ายโอนภาระงาน
การทำงานร่วมกันระหว่างเครือข่ายเซลลูลาร์และ Wi-Fi
ขึ้นอยู่กับบริการที่จะถ่ายโอนและรูปแบบธุรกิจ อาจมีความจำเป็นต้องมีการกำหนดมาตรฐานการทำงานร่วมกัน ความพยายามในการกำหนดมาตรฐานมุ่งเน้นไปที่การระบุการเชื่อมต่อที่แน่นหนาหรือหลวมระหว่างเครือข่ายเซลลูลาร์และ Wi-Fi โดยเฉพาะอย่างยิ่งในลักษณะที่ควบคุมโดยเครือข่าย[ 16 ] สถาปัตยกรรม Enhanced Generic Access Network () [ 17 ] ที่ใช้ 3GPPใช้การเชื่อมต่อที่แน่นหนาเนื่องจากระบุการกำหนดเส้นทางการส่งสัญญาณเครือข่ายเซลลูลาร์ใหม่ผ่านเครือข่ายการเข้าถึง Wi-Fi Wi-Fi ถือเป็นเครือข่ายการเข้าถึงวิทยุ WLAN (RAN) ที่ไม่ใช่ 3GPP [ 18 ] 3GPP ยังได้ระบุ โซลูชัน การเชื่อมต่อแบบหลวม ทางเลือก สำหรับ Wi-Fi แนวทางนี้เรียกว่าสถาปัตยกรรม Interworking Wireless LAN (IWLAN) [ 19 ]และเป็นโซลูชันในการถ่ายโอนข้อมูล IP ระหว่างอุปกรณ์เคลื่อนที่และเครือข่ายหลักของผู้ให้บริการผ่านการเข้าถึง Wi-Fi ในสถาปัตยกรรม IWLAN อุปกรณ์เคลื่อนที่จะเปิดอุโมงค์ VPN/IPsec จากอุปกรณ์ไปยังเซิร์ฟเวอร์ IWLAN เฉพาะในเครือข่ายหลักของผู้ให้บริการ เพื่อให้ผู้ใช้สามารถเข้าถึงบริการภายในของผู้ให้บริการ หรือเข้าถึงอินเทอร์เน็ตสาธารณะได้ ด้วยการเชื่อมต่อแบบหลวมๆ ระหว่างเครือข่าย จุดเชื่อมต่อและการทำงานร่วมกันเพียงอย่างเดียวคือสถาปัตยกรรมการตรวจสอบสิทธิ์ทั่วไป
วิธีที่ตรงไปตรงมาที่สุดในการถ่ายโอนข้อมูลไปยังเครือข่าย Wi-Fi คือการเชื่อมต่อโดยตรงกับอินเทอร์เน็ตสาธารณะ ทางเลือก ที่ไม่ต้องเชื่อม ต่อนี้ ช่วยลดความจำเป็นในการกำหนดมาตรฐานการทำงานร่วมกัน สำหรับการรับส่งข้อมูลเว็บส่วนใหญ่ การส่งข้อมูลผ่านเครือข่ายหลักของผู้ให้บริการไม่ก่อให้เกิดประโยชน์เพิ่มเติม ในกรณีนี้ การถ่ายโอนข้อมูลสามารถทำได้ง่ายๆ โดยการเปลี่ยนการรับส่งข้อมูล IP ไปใช้การเชื่อมต่อ Wi-Fi ในไคลเอนต์มือถือแทนการเชื่อมต่อข้อมูลเซลลูลาร์ ในแนวทางนี้ เครือข่ายทั้งสองจะแยกออกจากกันโดยสิ้นเชิงในทางปฏิบัติ และการเลือกเครือข่ายจะทำโดยแอปพลิเคชันไคลเอ็นต์ การศึกษาแสดงให้เห็นว่าสามารถถ่ายโอนข้อมูลจำนวนมากไปยังเครือข่าย Wi-Fi ได้ด้วยวิธีนี้ แม้ว่าผู้ใช้จะอยู่บนอุปกรณ์เคลื่อนที่ก็ตาม[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]
อย่างไรก็ตาม การถ่ายโอนข้อมูลไม่ได้หมายความว่าจะลดการใช้ทรัพยากร (ความจุของระบบที่ต้องการ) ในเครือข่ายของผู้ให้บริการเสมอไป ภายใต้เงื่อนไขบางประการและเนื่องจากการเพิ่มขึ้นของความผันผวนของปริมาณการรับส่งข้อมูลที่ไม่ได้รับการถ่ายโอน (เช่น ปริมาณการรับส่งข้อมูลที่ในที่สุดก็เข้าถึงเครือข่ายของผู้ให้บริการในลักษณะปกติ) ปริมาณทรัพยากรเครือข่ายที่ต้องใช้เพื่อให้บริการ QoS ในระดับที่กำหนดจะเพิ่มขึ้น[ 23 ]ในบริบทนี้ การกระจายช่วงเวลาการถ่ายโอนข้อมูลกลายเป็นพารามิเตอร์การออกแบบหลักในการใช้กลยุทธ์การถ่ายโอนข้อมูลที่มีประสิทธิภาพในเครือข่ายของ MNO ทำให้ปริมาณการรับส่งข้อมูลที่ไม่ได้รับการถ่ายโอนมีความผันผวนน้อยลง จึงลดทรัพยากรที่จำเป็นในเครือข่ายของผู้ให้บริการการใช้พลังงานในการถ่ายโอนข้อมูลก็เป็นอีกประเด็นหนึ่งที่น่ากังวลเช่นกัน[ 24 ]
การเริ่มต้นขั้นตอนการขนถ่าย
มีรูปแบบการเริ่มต้นใช้งานหลักๆ สามแบบ ได้แก่ การเริ่มต้นใช้งานโดยการสแกน WLAN การเริ่มต้นใช้งานโดยผู้ใช้ และการเริ่มต้นใช้งานโดยการจัดการจากระยะไกล ในการเริ่มต้นใช้งานโดยการสแกน WLAN อุปกรณ์ของผู้ใช้จะทำการสแกน WLAN เป็นระยะ เมื่อพบเครือข่าย Wi-Fi ที่รู้จักหรือเปิดอยู่ กระบวนการถ่ายโอนข้อมูลจะเริ่มต้นขึ้น ในโหมดที่ผู้ใช้เริ่มต้นใช้งาน ผู้ใช้จะได้รับแจ้งให้เลือกเทคโนโลยีเครือข่ายที่ใช้ ซึ่งโดยปกติจะเกิดขึ้นเพียงครั้งเดียวต่อเซสชันการเข้าถึงเครือข่าย ในวิธีการจัดการจากระยะไกล เซิร์ฟเวอร์เครือข่ายจะเริ่มต้นกระบวนการถ่ายโอนข้อมูลแต่ละครั้งโดยแจ้งไปยังตัวจัดการการเชื่อมต่อของอุปกรณ์ผู้ใช้เฉพาะราย การจัดการโดยผู้ให้บริการเป็นรูปแบบย่อยของวิธีการจัดการจากระยะไกล ในวิธีการจัดการโดยผู้ให้บริการ ผู้ให้บริการจะตรวจสอบภาระงานของเครือข่ายและพฤติกรรมของผู้ใช้ ในกรณีที่คาดว่าจะเกิดความแออัดของเครือข่ายผู้ให้บริการจะเริ่มต้นกระบวนการถ่ายโอนข้อมูล
แอนดีเอสเอฟ
ฟังก์ชันการค้นหาและเลือกเครือข่ายการเข้าถึง (ANDSF) เป็นแนวทาง 3GPP ที่สมบูรณ์ที่สุดในปัจจุบัน[ 25 ]สำหรับการควบคุมการถ่ายโอนระหว่างเครือข่ายการเข้าถึง 3GPP และเครือข่ายการเข้าถึงที่ไม่ใช่ 3GPP (เช่น Wi-Fi) วัตถุประสงค์ของ ANDSF คือการช่วยให้อุปกรณ์ของผู้ใช้ค้นหาเครือข่ายการเข้าถึงในบริเวณใกล้เคียง และจัดเตรียมกฎ (นโยบาย) เพื่อจัดลำดับความสำคัญและจัดการการเชื่อมต่อกับเครือข่ายทั้งหมด
เอทีเอสเอสเอส
3GPPได้เริ่มกำหนดมาตรฐานฟังก์ชัน Access Traffic Steering, Switching & Splitting (ATSSS) เพื่อให้อุปกรณ์ 5G สามารถใช้งานเครือข่ายการเข้าถึงประเภทต่างๆ ได้ รวมถึง Wi-Fi บริการ ATSSS ใช้ประโยชน์จาก โปรโตคอล Multipath TCPเพื่อให้อุปกรณ์ 5G สามารถใช้งานเครือข่ายการเข้าถึงที่แตกต่างกันได้พร้อมกัน ประสบการณ์จากการใช้งานMultipath TCPบน iPhone แสดงให้เห็นว่าความสามารถในการใช้งาน Wi-Fi และเครือข่ายเซลลูลาร์พร้อมกันเป็นกุญแจสำคัญในการรองรับการส่งต่อการเชื่อมต่ออย่างราบรื่น เวอร์ชันแรกของข้อกำหนด ATSSS ใช้ประโยชน์จากโปรโตคอล 0-rtt convertที่พัฒนาขึ้นภายในIETFการใช้งานต้นแบบของบริการนี้ได้รับการสาธิตในเดือนสิงหาคม 2019
ตัวจัดการการเชื่อมต่อระบบปฏิบัติการ
ระบบปฏิบัติการหลายระบบมีตัวจัดการการเชื่อมต่อที่สามารถสลับไปใช้เครือข่าย Wi-Fi โดยอัตโนมัติหากตัวจัดการการเชื่อมต่อตรวจพบเครือข่าย Wi-Fi ที่รู้จัก ฟังก์ชันดังกล่าวพบได้ในระบบปฏิบัติการสมัยใหม่ส่วนใหญ่ (ตัวอย่างเช่น Windows ทุกเวอร์ชันตั้งแต่ XP SP3 ขึ้นไป, Ubuntu, Nokia N900, Android และ Apple iPhone) ตัวจัดการการเชื่อมต่อใช้หลักการต่างๆ เพื่อตรวจหาการเชื่อมต่อเครือข่ายที่มีประสิทธิภาพดีที่สุด ซึ่งรวมถึงการส่งคำขอ DNS สำหรับชื่อที่รู้จักผ่านอินเทอร์เฟซเครือข่ายที่เปิดใช้งานใหม่ การส่งคำขอไปยังเซิร์ฟเวอร์เฉพาะ ฯลฯ เมื่อเปิดใช้งานทั้งอินเทอร์เฟซ Wi-Fi และเซลลูลาร์ สมาร์ทโฟน Android มักจะเลือกใช้ Wi-Fi เนื่องจากโดยทั่วไปแล้วไม่มีการจำกัดปริมาณข้อมูล เมื่อสมาร์ทโฟนดังกล่าวตัดสินใจสลับจากอินเทอร์เฟซหนึ่งไปยังอีกอินเทอร์เฟซหนึ่ง การเชื่อมต่อ TCP ที่ใช้งานอยู่ทั้งหมดจะต้องได้รับการสร้างใหม่
Multipath TCPแก้ปัญหาการส่งต่อนี้ได้อย่างสะอาดหมดจด ด้วยMultipath TCPการเชื่อมต่อ TCP สามารถใช้อินเทอร์เฟซ Wi-Fi และอินเทอร์เฟซเซลลูลาร์ได้ในระหว่างการส่งต่อ[ 26 ]ซึ่งหมายความว่าการเชื่อมต่อ TCP ที่กำลังดำเนินอยู่จะไม่หยุดลงเมื่อสมาร์ทโฟนตัดสินใจเปลี่ยนจากเครือข่ายหนึ่งไปยังอีกเครือข่ายหนึ่ง ณ เดือนมกราคม 2020 Multipath TCPได้รับการสนับสนุนโดยธรรมชาติบน iPhone แต่ใช้งานน้อยกว่าบนสมาร์ทโฟน Android ยกเว้นในเกาหลีใต้ บน iPhone ตั้งแต่ iOS9 เป็นต้นไป ระบบย่อย Wi-Fi Assist จะตรวจสอบคุณภาพของการเชื่อมต่อเครือข่ายพื้นฐาน หากคุณภาพลดลงต่ำกว่าเกณฑ์ที่กำหนด Wi-Fi Assist อาจตัดสินใจย้าย การเชื่อมต่อ Multipath TCP ที่สร้างขึ้น ไปยังอินเทอร์เฟซอื่น ในตอนแรก คุณสมบัตินี้ถูกใช้สำหรับ แอปพลิเคชัน Siriตั้งแต่ iOS12 แอปพลิเคชันใดๆ ที่เปิดใช้งาน [Multipath TCP] สามารถได้รับประโยชน์จากคุณสมบัตินี้ได้ ตั้งแต่ iOS13 Apple Mapsและ Apple Music ยังสามารถถ่ายโอนจาก Wi-Fi ไปยังเซลลูลาร์และในทางกลับกันได้โดยไม่มีการหยุดชะงัก
การขนถ่ายแบบฉวยโอกาส
ด้วยความพร้อมใช้งานที่เพิ่มขึ้นของเครือข่ายระหว่างอุปกรณ์ (เช่น Bluetooth หรือ WifiDirect) ยังมีความเป็นไปได้ในการถ่ายโอนข้อมูลที่ทนต่อความล่าช้าไปยังเลเยอร์เครือข่ายแบบ ad hocในกรณีนี้ ข้อมูลที่ทนต่อความล่าช้าจะถูกส่งไปยังผู้รับข้อมูลเพียงบางส่วนผ่านเครือข่าย 3G ส่วนที่เหลือจะถูกส่งต่อระหว่างอุปกรณ์ใน เลเยอร์ ad hocในลักษณะหลายฮอป ส่งผลให้ปริมาณการรับส่งข้อมูลบนเครือข่ายเซลลูลาร์ลดลง หรือถูกย้ายไปยังเครือข่ายระหว่างอุปกรณ์[ 27 ] [ 28 ]
ดูเพิ่มเติม
ลิงก์ภายนอก
- การประชุมสุดยอดการลดภาระงาน Wi-Fi ระดับโลก