5G เป็นเทคโนโลยีเครือข่ายโทรศัพท์มือถือ ที่มีอัตราการส่งข้อมูลเพิ่มขึ้น 20 เท่า
Social Share
0 Linkedin Print
5G เป็นเทคโนโลยีเครือข่ายโทรศัพท์มือถือ รุ่นที่ 5 หรือ Generation 5 เป็นเครือข่ายไร้สายที่ถูกพัฒนามาแล้วและเริ่มนำมาใช้งานในปี พ.ศ. 2561 เป็นต้นมา และมีการพัฒนาเทคนิคเพื่อสนับสนุนเทคโนโลยี คือ 1) mmWave 2) Massive MIMO 3) Non-orthogonal Multiple Access 4) Shared Spectrum 5) Cloud Computing 6) Fog Computing เพื่อให้เทคโนโลยีเครือข่ายสัญญาณ 5G สามารถรับส่งข้อมูลได้ด้วยความเร็วสูงในระดับ Gbps รองรับการเชื่อมต่อของอุปกรณ์เป็นจำนวนมากระดับล้านอุปกรณ์ต่อ 1 ตารางกิโลเมตร สามารถส่งข้อมูลได้แบบเสถียรภาพ
โดยมีรายละเอียดังนี้
แนวคิดของเทคโนโลยี
การพัฒนามาตรฐานระบบ 5G หรือมาตรฐาน IMT for 2020 and beyond ของ ITU-R นั้น มีวัตถุประสงค์หลักแตกต่างจากระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคที่ผ่านมาตั้งแต่ยุค 1G ถึง 4G โดยระบบ 5G พัฒนามาเพื่อเพื่อรองรับความต้องการในการติดต่อสื่อสารของสรรพสิ่ง (IoT) ในภาคส่วนต่างๆ ของเศรษฐกิจ การที่ระบบ 5G สามารถรองรับการติดต่อสื่อสารในภาคส่วนต่างๆ ของเศรษฐกิจ จะส่งผลให้โลกของเราก้าวสู่ ยุคการปฏิวัติอุตสาหกรรมในยุคที่ 4 ซึ่งเป็นยุคของการเปลี่ยนเข้าสู่สังคมดิจิทัลอย่างเต็มตัว แนวโน้มอุตสาหกรรม จะมีการเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์และเครื่องมือต่างๆ หรือที่เรียกว่า Internet of things (IoT) และการทำงาน แบบอัตโนมัติจะเข้ามามีบทบาทสำคัญอย่างมาก โดยการทำงานต่างๆที่เป็นกิจวัตรประจำของมนุษย์ในปัจจุบันอาจถูกแทนที่ด้วยเทคโนโลยี เช่น หุ่นยนต์
มาตรฐานสำหรับระบบ 5G ตาม ITU-R M.2083-0
การกำหนดมาตรฐานเทคโนโลยี
องค์กรระหว่างประเทศ ได้แก่ ITU 3GPP และ IEEE กำหนดมาตรฐานของระบบ 5G ไว้ในเบื้องต้น โดยเฉพาะสหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศ (ITU) ได้จัดตั้งกลุ่มทางาน Working Party 5D เพื่อทำการศึกษาการพัฒนาเทคโนโลยี IMT for 2020 and beyond ไม่ว่าจะเป็นในด้านมาตรฐานทางเทคนิค ความต้องการใช้งานของผู้บริโภค คลื่นความถี่ที่เหมาะสมกับการใช้งานเทคโนโลยีนี้ รวมไปถึงแนวทางการกำกับดูแล โดยมีผลการศึกษาออกมาเป็นรายงานในประเด็นต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นวิสัยทัศน์ และแนวโน้มการพัฒนาเทคโนโลยี IMT หรือคลื่นความถี่ที่มีแนวโน้มจะเลือกมาใช้รองรับ 5G โดยกำหนดกรอบเวลาดาเนินงานกาหนดมาตรฐานดังกล่าวให้แล้วเสร็จภายในปี พ.ศ. 2562
เทคนิคที่สนับสนุนความสามารถของเทคโนโลยี
mmWave เทคนิคในการเพิ่มอัตราการส่งข้อมูล และเพิ่มความจุของช่องสัญญาณ (channel capacity) ให้กว้าง และให้แถบความถี่สำหรับส่งข้อมูลหรือ bandwidth สูงขึ้น
เทคนิคในการเพิ่มอัตราการส่งข้อมูล และเพิ่มความจุของช่องสัญญาณ (channel capacity) ให้กว้าง และให้แถบความถี่สำหรับส่งข้อมูลหรือ bandwidth สูงขึ้น Massive MIMO เทคนิคในการเพิ่มความสามารถในการส่งข้อมูลที่มากขึ้น โดยหลักการพื้นฐานของระบบ MIMO คือการใช้สายอากาศ ซึ่งในระบบ 5G มีความต้องการในการรองรับข้อมูลมากถึงกว่าร้อยเท่าเมื่อเปรียบเทียบกับระบบ 4G นั้น ฉะนั้นจึงมีความจำเป็นที่จะต้องใช้สายอากาศในการส่งและรับมาถึงระดับร้อยหรือระดับพันสายอากาศ ซึ่งเราเรียกเทคนิคการใช้สายอากาศในปริมาณมากในระดับนี้ว่า Massive MIMO นั่นเอง
เทคนิคในการเพิ่มความสามารถในการส่งข้อมูลที่มากขึ้น โดยหลักการพื้นฐานของระบบ MIMO คือการใช้สายอากาศ ซึ่งในระบบ 5G มีความต้องการในการรองรับข้อมูลมากถึงกว่าร้อยเท่าเมื่อเปรียบเทียบกับระบบ 4G นั้น ฉะนั้นจึงมีความจำเป็นที่จะต้องใช้สายอากาศในการส่งและรับมาถึงระดับร้อยหรือระดับพันสายอากาศ ซึ่งเราเรียกเทคนิคการใช้สายอากาศในปริมาณมากในระดับนี้ว่า Massive MIMO นั่นเอง Non-orthogonal Multiple Access เทคนิคสำหรับการเข้าใช้งานโครงข่ายพร้อมกัน
เทคนิคสำหรับการเข้าใช้งานโครงข่ายพร้อมกัน Shared Spectrum เทคนิคที่ช่วยเพิ่มอัตราเร็วในการส่งข้อมูล
เทคนิคที่ช่วยเพิ่มอัตราเร็วในการส่งข้อมูล Cloud Computing เทคนิคการส่งข้อมูลเพื่อไปประมวลผลบนอินเตอร์เน็ต ซึ่งเราเรียกว่า Cloud Computing มาช่วยประมวลผลข้อมูลจำนวนมากที่เกิดจากอุปกรณ์ IoT เหล่านี้ได้ ทำให้ระบบสามารถประมวลผลข้อมูล เมื่ออุปกรณ์ IoT ปลายทาง ไม่มีกาลังประมวลผลพอ
เทคนิคการส่งข้อมูลเพื่อไปประมวลผลบนอินเตอร์เน็ต ซึ่งเราเรียกว่า Cloud Computing มาช่วยประมวลผลข้อมูลจำนวนมากที่เกิดจากอุปกรณ์ IoT เหล่านี้ได้ ทำให้ระบบสามารถประมวลผลข้อมูล เมื่ออุปกรณ์ IoT ปลายทาง ไม่มีกาลังประมวลผลพอ Fog Computing เทคนิคในการย้ายหน่วยประมวลผลจากเดิมที่มีการประมวลผลที่อยู่กับ Cloud Service Provider มาเป็นการใส่หน่วยประมวลผลไว้กับอุปกรณ์เสริมที่มีทั้งหน่วยประมวลผลและหน่วยเก็บฐานข้อมูล
ย่านความถี่มีจะมีการใช้งาน
ย่านความถี่ 24.25-27.5 GHz, 37-40.5 GHz, 42.5-43.5 GHz, 45.5-47 GHz, 47.2-50.2 GHz, 50.4-52.6 GHz, 66-76 GHz และ 81-86 GHz ซึ่งมีการกาหนดคลื่นความถี่ให้กิจการเคลื่อนที่เป็นกิจการหลักในข้อบังคับวิทยุอยู่แล้ว
จากแผนภาพจะเห็นว่า ย่านความถี่ที่ได้รับความนิยมสูงในต่างประเทศ ได้แก่ ย่านความถี่ C-band ย่านความถี่ 24 GHz (24.25-27.5 GHz) และย่านความถี่ 28 GHz (27.5 29.5 GHz)
ประสิทธิภาพการทำงานของเทคโนโลยี
อัตราการส่งข้อมูลสูงสุด (Peak data rate) เพิ่มขึ้น 20 เท่า
อัตราการส่งข้อมูล ที่ผู้ใช้ได้รับ (User experienced data rate) เพิ่มขึ้น 10 เท่า
ความหน่วงของระบบ (Latency) ลดลง 10 เท่า
ความสามารถในการรับข้อมูลในขณะเคลื่อนที่ (Mobility) มีความเร็วเพิ่มขึ้น 1.5 เท่า
จำนวนอุปกรณ์ที่ระบบสามารถรองรับได้ เพิ่มขึ้น 10 เท่า
ประสิทธิภาพการใช้พลังงานของโครงข่าย (Energy efficiency) เพิ่มขึ้น 100 เท่า
ประสิทธิภาพการใช้คลื่นความถี่ (Spectrum efficiency) เพิ่มขึ้น 3 เท่า
อัตราการส่งข้อมูลสูงสุดต่อพื้นที่ (Area traffic capacity) เพิ่มขึ้น 100 เท่า
การประยุกต์ใช้งาน
สื่อบันเทิง (Media and Entertainment) เช่น VR , AR , เกมที่ให้ภาพเสมือนจริง 360 virtual tour เป็นต้น การผลิต (Manufacturing) เช่น การนาเอาอุปกรณ์เซ็นเซอร์ต่างๆ มาเชื่อมต่อกับโครงข่ายเพื่อเก็บข้อมูลความชื้นในดิน ทิศทางลม ปริมาณแสงแดด และข้อมูลสภาวะแวดล้อมในการเพาะปลูกอื่นๆ มาวิเคราะห์แสดงผล และทางานร่วมกับระบบการจัดการเกษตร เช่น ระบบให้น้าและปุ๋ย การเก็บเกี่ยว และการเก็บรักษาสินค้าเกษตรก่อนการกระจายสินค้า เป็นต้น สาธารณสุข (Healthcare) อุปกรณ์สวมใส่ติดตามตัวเก็บข้อมูลเกี่ยวกับสุขภาพอย่างละเอียด เช่น สัญญาณชีพ ความดันโลหิต แล้วทาการประมวลผลและแสดงผลการวินิจฉัย เพื่อช่วยให้สามารถติดตามอาการผู้ป่วยตลอดวันแม้บุคลากรทางการแพทย์จะไม่ได้อยู่เฝ้าสังเกตอาการตลอดเวลา ซึ่งข้อมูลเหล่านี้จะถูกนาไปใช้วางแผนการรักษาให้ได้ผลแม่นยามากยิ่งขึ้น หรือผู้ป่วยสามารถดูแลตนเองได้ดีขึ้น โดยปัจจุบันอุปกรณ์เหล่านี้ได้ถูกนามาใช้แล้ว หุ่นยนต์ที่ใช้ในการผ่าตัด เป็นต้น สาธารณูปโภค (Utility) ระบบโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะ (Smart grid) และมิเตอร์อัจฉริยะ (Smart meter) ถูกนามาใช้ในการบริหารจัดการการจ่ายไฟฟ้าโดยอาศัยเทคโนโลยี IoT ในปัจจุบันได้นาไปใช้กับโรงงานอุตสาหกรรมและสานักงานใหญ่ๆ แล้ว เช่นในแคนาดา สหรัฐอเมริกา สหราชอาณาจักร และโครงการนำร่องโดยการไฟฟ้าส่วนภูมิภาคในเขตเมืองพัทยา และรถยนต์ไฟฟ้า เป็นต้น การคมนาคมขนส่ง (Transportation and Logistics) เช่น รถยนต์ไร้คนขับ การเชื่อมต่อข้อมูลระหว่างยานพาหนะด้วยกันเอง และเชื่อมต่อระหว่างยานพาหนะและระบบควบคุมการจราจร เป็นต้น ระบบการจัดการเมือง เช่น เมืองอัจฉริยะ (Smart City) การจัดการเพื่อป้องกันน้าท่วมและภัยธรรมชาติอื่นๆ การจัดการขยะ การจัดการสาธารณูปโภค การจัดการในบ้านและสานักงาน (Smart Home และ Smart Office) การจัดการด้านการรักษาความปลอดภัย เป็นต้น
บทสรุป
เทคโนโลยี 5G ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อข้ามผ่านข้อจำกัดบางประการของเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบันด้วยการรับส่งข้อมูลปริมาณมากได้อย่างรวดเร็ว มีความน่าเชื่อถือสูงและมีความล่าช้าต่ามาก อีกทั้งสามารถรับส่งข้อมูลในขณะเคลื่อนที่ได้ดีขึ้น และสามารถเชื่อมต่อเข้ากับอุปกรณ์จานวนมากพร้อมกันได้ เทคโนโลยีนี้ จึงเป็นเทคโนโลยีแห่งความหวังที่จะทำให้โลกที่เคยเห็นเพียงแค่ในนิยายวิทยาศาสตร์ขยับเข้าใกล้โลกแห่งความเป็นจริงได้ไม่ยากนัก ศักยภาพเหล่านี้นอกจากจะช่วยส่งเสริมให้บริการที่มีอยู่ในปัจจุบันสามารถทำงานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้นแล้ว ยังจะเอื้อให้เกิดการพัฒนาต่อยอดนวัตกรรมการบริการใหม่ๆ ในอนาคตอันใกล้ ซึ่งจะส่งผลต่อการพัฒนาคุณภาพชีวิตรวมถึงการเพิ่มมูลค่าทางเศรษฐกิจได้อย่างมีนัยสำคัญ
บทความที่เกี่ยวข้อง
Ai Evolution วิวัฒนาการของปัญญาประดิษฐ์
AI (Artificial Intelligence) และเทคนิคการเรียนรู้
เทคโนโลยีสื่อสารแบบไร้สายโดยใช้คลื่นวิทยุ (wifi)
ยุคเทคโนโลยีสื่อสารไร้สายและความเร็ว
ข้อมูลอ้างอิง
Write a Comment