ระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคที่ 5 หรือ 5G

         ระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคที่ 5 หรือ 5G เป็นเครือข่ายดิจิตอลเซลลูลาร์ที่ผู้ให้บริการจะแบ่งพื้นที่ให้บริการออกเป็นพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ขนาดเล็กที่เรียกว่าเซลล์ สัญญาณแอนะลอกของเสียงและภาพจะถูกแปลงเป็นข้อมูลดิจิตอลในโทรศัพท์โดยเครื่องแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอลและส่งข้อมูลออกไปเป็นกระแสของบิต

         อุปกรณ์สื่อสารระบบ 5G ทั้งหมดในเซลล์จะสื่อสารด้วยคลื่นวิทยุด้วยแถวของเสาอากาศในพื้นที่และตัวรับและส่งสัญญาณอัตโนมัติที่ใช้พลังงานต่ำในเซลล์ผ่านช่องความถี่ที่กำหนดโดยตัวรับส่งสัญญาณและกลุ่มความถี่ที่ใช้แล้วสามารถนำกลับมาใช้ในเซลล์อื่นได้

         ระบบเครือข่าย 5G สามารถรองรับอุปกรณ์ได้มากถึงล้านเครื่องต่อตารางกิโลเมตร ในขณะที่ระบบเครือข่าย 4G รองรับอุปกรณ์ได้สูงสุดเพียง 100,000 เครื่องต่อตารางกิโลเมตรเท่านั้น   อุปกรณ์ไร้สายของ 5G ยังมีความสามารถของ 4G LTE เนื่องจากระบบ 5G ใหม่ใช้เครือข่ายของ 4G ในการสร้างการเชื่อมต่อกับเซลล์ในระยะแรกรวมถึงในสถานที่ที่ไม่สามารถเข้าถึง 5G ได้

         ผู้ให้บริการ 5G หลายรายใช้คลื่นมิลลิเมตรเพื่อเพิ่มความจุและปริมาณข้อมูลที่สูงขึ้น  คลื่นมิลลิเมตรมีช่วงคลื่นที่สั้นกว่าไมโครเวฟ ดังนั้นเซลล์จึงถูกจำกัดให้มีขนาดเล็กลง แต่คลื่นมิลลิเมตรยังมีปัญหาในการผ่านกำแพงอาคาร เสาอากาศของคลื่นมิลลิเมตรมีขนาดเล็กกว่าเสาอากาศขนาดใหญ่ที่ใช้ในเครือข่ายเซลลูลาร์ก่อนหน้านี้ บางตัวมีความยาวเพียงไม่กี่นิ้ว

         ระบบ 5G ใช้ MIMO (Multiple Input Multiple Output) แบบ Massive ซึ่งถูกนำมาปรับใช้ในระบบ 4G ตั้งแต่ต้นปี 2016 ด้วยความถี่และการกำหนดค่าที่เหมาะสมสามารถเพิ่มประสิทธิภาพได้ตั้งแต่ 4 ถึง 10 เท่า เพื่อส่งข้อมูลหลายบิตสตรีมได้พร้อมกัน

         ระบบ 5G ใช้เทคนิคที่เรียกว่า Beamforming โดยระบบคอมพิวเตอร์ของสถานีฐานจะคำนวณเส้นทางที่ดีที่สุดสำหรับคลื่นวิทยุในการเข้าถึงอุปกรณ์ไร้สายแต่ละเครื่องอย่างต่อเนื่องและจะจัดระเบียบเสาอากาศหลายอันให้ทำงานร่วมกันเป็นแถวเพื่อสร้างลำคลื่นขนาดมิลลิเมตรไปยังอุปกรณ์ไร้สายของผู้ใช้บริการ

การประยุกต์ใช้บริการ 5G

         ITU-R ได้กำหนดรูปแบบการใช้งานหลักสามส่วนสำหรับความสามารถที่เพิ่มขึ้นของ 5G ซึ่ง ได้แก่ การใช้งานใน 5G ซึ่งก้าวหน้ากว่าบริการ 4G LTE พร้อมการเชื่อมต่อที่เร็วขึ้นปริมาณงานที่สูงขึ้นและความจุที่มากขึ้น เหมาะกับพื้นที่ที่มีทราฟฟิกข้อมูลสูง เช่นสนามกีฬา, กลางเมืองและสถานที่จัดคอนเสิร์ต การใช้เครือข่ายสำหรับแอปพลิเคชันที่มีความสำคัญและภารกิจที่ต้องการการแลกเปลี่ยนข้อมูลอย่างต่อเนื่องและมีประสิทธิภาพ และใช้เพื่อเชื่อมต่อกับอุปกรณ์จำนวนมาก

เทคโนโลยี 5G จะสามารถเชื่อมต่ออุปกรณ์ IoT จำนวนมาก ซึ่งส่วนใหญ่จะใช้ Wi-Fi ราคาไม่แพง เช่น โดรนที่ส่งสัญญาณผ่าน 4G หรือ 5G จะช่วยในการกู้ภัยโดยให้ข้อมูลแบบเรียลไทม์สำหรับตอบกลับในเหตุการฉุกเฉิน

         รถยนต์ส่วนใหญ่จะมีการเชื่อมต่อเซลลูลาร์ 4G หรือ 5G สำหรับบริการต่างๆ มากมาย รถยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยตนเองไม่จำเป็นต้องใช้ 5G เนื่องจากต้องสามารถใช้งานได้ในที่ที่ไม่มีการเชื่อมต่อเครือข่าย

         แม้ว่าการผ่าตัดระยะไกลจะดำเนินการผ่าน 5G ได้ แต่การผ่าตัดระยะไกลส่วนใหญ่จะดำเนินการในสถานที่ที่มีการเชื่อมต่อแบบไฟเบอร์ซึ่งโดยปกติจะเร็วกว่าและเชื่อถือได้มากกว่าการเชื่อมต่อแบบไร้สาย

ประสิทธิภาพของ 5G

         ความเร็วของ 5G จะอยู่ในช่วงประมาณ 50 Mbps ไปจนถึงมากกว่า 1 Gbps โดยประมาณโดยช่วงคลื่นความถี่ต่ำคือช่วงความถี่ที่ดีที่สุดที่จะครอบคลุมพื้นที่มากกว่าแต่จะมีความเร็วต่ำกว่าช่วงความถี่อื่น

         ปริมาณข้อมูล 4G และ 5G ในย่านความถี่ที่มีอยู่จะไม่ต่างกันมาก เนื่องจาก 4G ได้พัฒนาเข้าใกล้ลิมิตของอัตราการสื่อสารข้อมูลของช่องสัญญาณแล้ว ระบบ 5G ที่ใช้สเปกตรัมคลื่นมิลลิเมตรที่น้อยกว่าและแบนวิดที่มากขึ้นและช่วงที่สั้นกว่าและความสามารถในการใช้ความถี่ซ้ำจึงจะได้ความเร็วสูงขึ้นมาก

อัตราความผิดพลาดของ 5G

         ระบบ 5G ใช้การเข้ารหัสสัญญาณแบบปรับได้เพื่อให้อัตราความผิดพลาดของบิตต่ำ หากอัตราความผิดพลาดสูงเกินไปเครื่องส่งสัญญาณจะเปลี่ยนไปใช้กลไกการเข้ารหัสที่มีข้อผิดพลาดน้อยกว่า ทำให้ต้องใช้แบนวิดเพิ่มเพื่อให้แน่ใจว่ามีอัตราความผิดพลาดลดลง

มาตรฐานของ 5G

         ระบบ 5G ใช้มาตรฐาน IMT-2020 ของสหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศซึ่งต้องการความเร็วในการดาวน์โหลดสูงสุดตามทฤษฎีที่ 20 Gbps และความเร็วในการอับโหลด 10 Gbpsพร้อมกับข้อกำหนดอื่นๆ จากนั้นคณะทำงานมาตรฐาน 3GPP จึงเลือกมาตรฐาน 5G NR (New Radio) ร่วมกับ LTE เป็นข้อเสนอสำหรับส่งไปยังคณะกรรมการมาตรฐาน IMT-2020

         ในช่วงแรกของข้อกำหนด 3GPP 5G ใน Release 15 มีกำหนดแล้วเสร็จในปี 2019 ส่วนช่วงที่สองใน Release 16 มีกำหนดแล้วเสร็จในปี 2020 โดยหน่วยงาน IEEE เป็นผู้กำหนดมาตรฐานครอบคลุมส่วนต่างๆ ของ 5G โดยกำหนดค่าประสิทธิภาพซึ่งได้ทำการรวบรวมเพื่อให้แน่ใจว่าสามารถรองรับประเภทของการรับส่งข้อมูลที่แตกต่างกันที่กำหนดโดย ITU ได้

การปรับใช้งาน 5G

         นอกเหนือจากใช้งานเป็นเครือข่ายผู้ให้บริการโทรศัพท์เคลื่อนที่ 5G ยังสามารถใช้กับเครือข่ายส่วนตัวที่มีแอปพลิเคชันในอุตสาหกรรม IoT , เครือข่ายระดับองค์กรและการสื่อสารที่สำคัญ

         ประเทศแรกที่นำ 5G มาใช้ในวงกว้างคือเกาหลีใต้ในเดือนเมษายน 2019

         Ericsson ยักษ์ใหญ่ด้านโทรคมนาคมของสวีเดนคาดการณ์ว่าอินเทอร์เน็ต 5G จะครอบคลุมถึง 65% ของประชากรโลกภายในสิ้นปี 2025

         เกาหลีใต้เปิดตัวเครือข่าย 5G ผู้ให้บริการทั้งหมดใช้สถานีฐานและอุปกรณ์ของ Samsung, Ericsson และ Nokia ยกเว้น LG U Plus ซึ่งใช้อุปกรณ์ของ Huawei ด้วย

         มีผู้ผลิต 9 รายที่ขายฮาร์ดแวร์ระบบ 5G สำหรับผู้ให้บริการ คือ Altiostar, Cisco Systems, Datang Telecom, Ericsson, Huawei, Nokia, Qualcomm, Samsung และ ZTE

คลื่นความถี่ของ 5G

         คลื่นความถี่ 5G NR จำนวนมาก ได้รับการจัดสรรให้กับระบบ 5G ตัวอย่างเช่นในเดือนกรกฎาคม 2016 คณะกรรมการการสื่อสารแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา (FCC) ได้ให้แบนวิดจำนวนมหาศาลในคลื่นความถี่สูงที่มีการใช้งานน้อยสำหรับ 5G

         ข้อเสนอของ Spectrum Frontiers เพื่อเพิ่มจำนวนคลื่นที่ไม่ต้องมีอนุญาตสำหรับ 5G เป็นเป็น 14 GHz และกำหนดจำนวนคลื่นความถี่ที่ยืดหยุ่นและใช้งานมือถือได้ถึงสี่เท่าซึ่ง FCC ได้อนุญาตให้ใช้งานแล้ว เดือนมีนาคม 2018 ฝ่ายนิติบัญญัติของสหภาพยุโรปตกลงที่จะเปิดคลื่นความถี่ 3.6 และ 26 GHz ภายในปี 2020

อุปกรณ์สำหรับ 5G

         Samsung Galaxy S10 5G คือสมาร์ทโฟนรุ่นแรกที่สามารถเชื่อมต่อกับเครือข่าย 5G ในเดือนมีนาคม 2019 Global Mobile Suppliers Association หรือ GSA ได้เปิดฐานข้อมูลแรกของการเปิดตัวอุปกรณ์ 5G ทั่วโลก โดย GSA ระบุว่าผู้จำหน่าย 23 รายที่ยืนยันความพร้อมใช้งานของอุปกรณ์ 5G ที่กำลังจะมาพร้อมอุปกรณ์ 33 รุ่น รวมถึงรุ่นในภูมิภาค

         ภายในเดือนตุลาคม 2019 จำนวนอุปกรณ์ 5G ที่ประกาศเปิดตัวจะเพิ่มขึ้นเป็น 129 รุ่นจากผู้ขาย 56 ราย จากข้อมูลของ Business Insider คุณสมบัติ 5G นั้นทำให้อุปกรณ์มีราคาแพงกว่าเมื่อเทียบกับ 4G ในวันที่ 13 ตุลาคม 2020 Apple ได้ประกาศเปิดตัว iPhone 12 และ iPhone 12 Pro ซึ่งเป็นโทรศัพท์รุ่นแรกของ Apple ที่รองรับการเชื่อมต่อ 5G โดย Apple ร่วมมือกับ Verizon เปิดใช้งาน 5G บน iPhone 12

เครดิตภาพ Chiang Mai News, MGR Online, M Report

#ระบบ 5G #ระบบสื่อสารยุคที่5 #อัพเดทเทคโนโลยี