เค้าโครงของ 5G อนาคตอันใกล้ของการสื่อสารไร้สาย

ประวิทย์ ลี่สถาพรวงศา
กสทช. ด้านการคุ้มครองผู้บริโภคและส่งเสริมสิทธิเสรีภาพประชาชน

ในปัจจุบัน การสื่อสารไร้สายเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้สำหรับสังคมยุคใหม่ การสื่อสารผ่านเสียงเพียงอย่างเดียวเป็นเรื่องพ้นสมัย การสื่อสารผ่านข้อความ ผ่านรูปภาพ และผ่านวิดีโอ เป็นเรื่องปกติในโซเชียลเน็ตเวิร์ก ทำให้ปริมาณการรับส่งข้อมูลออนไลน์เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องทั่วโลก และอนาคตในยุค IoT (Internet of Things) อุปกรณ์ต่างๆ นับชิ้นไม่ถ้วนก็จะทำงานเชื่อมโยงผ่านการสื่อสารไร้สายเช่นกัน ไม่ว่าจะเป็นอุปกรณ์พกพาประจำตัวของแต่ละคน ยานพาหนะตั้งแต่รถยนต์จนถึงรถจักรยาน หรือแม้แต่ระบบตรวจวัดต่างๆ เช่น อุปกรณ์ตรวจวัดสุขภาพประจำตัว ระบบสัญญาณไฟจราจร ระบบตรวจวัดมลพิษในสิ่งแวดล้อม ระบบสมาร์ทมิเตอร์ สมาร์ทโฮม รวมถึงกล้องวงจรปิดทั่วเมือง เป็นต้น เราจึงจำเป็นต้องมีเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายที่มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น และขณะนี้อุตสาหกรรมการสื่อสารกำลังมุ่งมั่นพัฒนาอย่างจริงจังเพื่อก้าวเข้าสู่ยุค 5G ในเวที ITU Telecom World 2016 ที่ประเทศไทยเป็นเจ้าภาพ องค์กรทางธุรกิจต่างๆ ได้สรุปถึงความก้าวหน้าของการพัฒนาเทคโนโลยี 5G ซึ่งคาดว่าจะเริ่มให้บริการจริงในท้องตลาดได้ในปี 2020

การออกแบบ 5G จะตอบสนองการใช้งานซึ่งแตกต่างจากยุคก่อน โดยสามารถรองรับการใช้งานที่แตกต่างกันใน 3 ลักษณะ 1) Mobile Broadband ไม่ต่ำกว่า 100 Mbps เช่น การชมวิดีโอคุณภาพสูง การถ่ายทอดรายการต่างๆ 2) การใช้งานที่ต้องตอบสนองการสั่งการในทันที (Critical Machine Communications) ควรมี Latency Time น้อยกว่า 1 มิลลิวินาที อย่างเช่น การผ่าตัดทางไกล การควบคุมหุ่นยนต์กู้ภัยหรือผจญเพลิง และ 3) การเชื่อมต่อจำนวนมากสำหรับ IoT (Massive Machine Communications ซึ่งในอนาคตอาจมีมากถึง 1 ล้านชิ้นใน 1 ตารางกิโลเมตร) ไม่ต้องการความเร็วที่สูงมาก แต่ต้องใช้พลังงานน้อย เพื่ออายุแบตเตอรีที่นาน ไม่ต้องเปลี่ยนบ่อย

ในการประชุม World Radiocommunication Conference 2015 (WRC-15) มีข้อตกลงให้ใช้คลื่นย่าน 700 MHz, ย่าน L-Band (1427 – 1518 MHz) และย่าน C-Band (3.4 – 3.6 GHz) สำหรับกิจการ Mobile Broadband ส่วนคลื่นความถี่สูงกว่า 6 GHz จะมีการพิจารณาในการประชุม WRC-19 ต่อไป อย่างไรก็ตามอุตสาหกรรมการสื่อสารได้มีการทดสอบและพัฒนา 5G บนย่านความถี่ 3 ระดับ ได้แก่ 1) Low Band (ต่ำกว่า 1 GHz) เพื่อความครอบคลุมพื้นที่ให้บริการ 2) Mid Band คือย่านความถี่ 1-6 GHz เพื่อความเร็วในการรับส่งข้อมูลไม่ต่ำว่า 100 Mbps โดยผู้ให้บริการแต่ละรายต้องการความถี่กว้างถึง 100 MHz (ในการประมูลคลื่นความถี่ 2100 MHz 1800 MHz และ 900 MHz ที่ผ่านมา ผู้ให้บริการที่ชนะการประมูลได้รับคลื่นความถี่เพียงรายละไม่เกิน 15 MHz เท่านั้น) 3) High Band (ย่านความถี่ที่สูงกว่า 6 GHz) เพื่อความเร็วสูงถึง 20 Gbps

ในปัจจุบันมีการทดสอบและพัฒนา 5G บนย่าน C-Band ในหลายประเทศ และย่าน 20-70 GHz ในบางประเทศ ซึ่งย่านความถี่ที่สูงมากนี้จะมีความยาวคลื่นความถี่สั้นมากจนเรียกว่าย่าน Millimeter Wave โดยการให้บริการจะมีรัศมีจำกัดมาก (ให้นึกถึงรัศมีของ Wi-Fi ในปัจจุบันซึ่งใช้คลื่น 5.3 GHz เปรียบเทียบ) ดังนั้น เพื่อให้การใช้งานครอบคลุมความต้องการทุกลักษณะ 5G จึงจำเป็นต้องใช้ย่านความถี่ต่างๆ เพื่อเสริมประสิทธิภาพซึ่งกันและกัน

นอกจากนี้ Qualcomm ผู้ผลิตอุปกรณ์สื่อสาร ได้ประกาศเปิดตัวโมเด็ม 5G ตัวแรกคือ Snapdragon X50 ซึ่งจะใช้งานบนคลื่นความถี่ 28 GHz เพื่อให้ผู้บริโภคสามารถใช้ความเร็วที่สูงไม่ต่างจากบริการ FTTH ที่ต่อตรงถึงแต่ละบ้านในปัจจุบัน ในลักษณะบริการ Fixed Wireless Broadband โดยคาดว่าจะวางจำหน่ายในปี 2018

ด้วยเหตุนี้ ปัจจัยสำคัญในการชี้ชะตา 5G ก็คือคลื่นความถี่ ซึ่งในระดับนานาชาติ ต้องมีการตกลงมาตรฐานการใช้คลื่นความถี่ร่วมกัน เพื่อให้อุปกรณ์ต่างๆ สามารถใช้งานได้ในทุกประเทศ และจำเป็นที่แต่ละประเทศต้องมี Spectrum Roadmap เพื่อรองรับการจัดสรรคลื่นความถี่อย่างเป็นระบบ ย่านความถี่ที่อาจเห็นการจัดสรรสำหรับ 5G ก่อนคือย่าน 3.5 GHz เนื่องจากในแต่ละประเทศยังเป็นคลื่นที่ไม่ได้ใช้งาน ส่วนย่าน 700 MHz ในหลายประเทศยังต้องรอการเปลี่ยนผ่านไปสู่ทีวีดิจิทัล จึงจะมีคลื่นความถี่มาให้บริการ 5G

อุตสาหกรรมการสื่อสารยังคาดการณ์ด้วยว่า อาจต้องพิจารณาถึงการ Refarming คลื่นความถี่ 2G หรือ 3G เพื่อมาให้บริการ 5G

นอกจากคลื่นความถี่แล้ว หากการใช้บริการ 5G มีมาก อาจต้องการการเชื่อมต่อผ่านสายใยแก้วนำแสงไปยังสถานีฐานต่างๆ (Fiber to the Antenna) ด้วย เพราะในอนาคตแต่ละสถานีฐานอาจต้องรองรับปริมาณการใช้งานพร้อมกันของผู้บริโภคสูงสุดกว่า 10 Gbps ต่อสถานีฐาน การเพิ่มอุปกรณ์ E1 หรือเพิ่ม Microwave Link ในแต่ละโครงข่าย อาจไม่สามารถรองรับสถานการณ์ดังกล่าวได้

เมื่อกลับมาพิจารณาประเทศเรา คงเลยเวลาที่จะเพิกเฉยต่อการประมาณความต้องการใช้งานคลื่นความถี่ของประเทศอย่างจริงจัง และเร่งจัดทำ Spectrum Roadmap เพื่อความพร้อมในการก้าวสู่สังคมดิจิทัล และควรมีการวางแผนการเปลี่ยนผ่านเทคโนโลยีการสื่อสารแต่ละยุคอย่างเป็นระบบ ไม่ปล่อยให้เกิดสภาพความตึงเครียดดังเช่นกรณีสิ้นสุดสัมปทาน 2G อย่างที่ผ่านมา ที่ผู้บริโภคหลายล้านคนต้องเปลี่ยนเครื่องโดยไม่รู้ตัวล่วงหน้ามาก่อน ทั้งนี้ต้องยอมรับความจริงว่า Mobile Broadband นั้นเป็นเครื่องมือในการแก้ปัญหาความเหลื่อมล้ำทางดิจิทัล (Digital Divide) ที่มีประสิทธิภาพยิ่ง

ในประเทศที่พัฒนาแล้ว คาดการณ์ว่าการเปลี่ยนผ่านจะเป็นลำดับขั้น คือยุติบริการ 2G ก่อน 3G แต่ในประเทศที่กำลังพัฒนาบางประเทศคาดว่า เมื่อมีบริการ 5G บริการ 3G จะยุติก่อน 2G เพราะโครงข่ายดั้งเดิมมีการลงทุน 2G มากกว่า และมีการใช้งานกว้างขวางกว่า 3G การยุติบริการ 3G จึงมีผลกระทบต่อประเทศและต่อผู้บริโภคน้อยกว่า

คำถามที่สำคัญสำหรับประเทศไทยมิใช่บริการอะไรจะยุติก่อนกัน เพราะเราคงหลีกเลี่ยงไม่ได้ที่จะยุติ 2G แล้ว แต่คำถามที่สำคัญคือมีการคิดวางแผนและเตรียมรับมือไว้ล่วงหน้าหรือไม่

นอกจากนี้แล้ว หากเราก้าวสู่ยุค IoT สิ่งที่ต้องให้ความสำคัญอย่างยิ่งยวดคือ การรักษาความปลอดภัย ไม่ว่าจะเป็นความปลอดภัยของข้อมูลส่วนบุคคล หรือความปลอดภัยไซเบอร์ เพราะหากระบบต่างๆ เช่น ระบบสาธารณูปโภค ระบบธุรกรรมทางการเงิน หรือระบบยานยนต์อัตโนมัติ ถูกแฮ็กหรือถูกโจมตีแล้ว ก็อาจเกิดภาวะวิกฤตในสังคมได้

สำหรับผู้บริโภคแล้ว แม้จะมีบริการ 5G เกิดขึ้น เราก็คงเห็นบริการ 3G และ 4G คู่ขนานไปอีกระยะหนึ่ง เมื่อถึงวันที่เทคโนโลยีมาถึง จึงควรถามตัวเองว่าจำเป็นต้องเปลี่ยนไปใช้เทคโนโลยีใหม่หรือไม่ เพราะหากความต้องการใช้งานอยู่เพียงระดับ 3G การย้ายไปสู่เทคโนโลยีใหม่ก็จำเป็นต้องลงทุนเพิ่มด้วยการซื้ออุปกรณ์ใหม่ด้วย แต่สำหรับธุรกิจต่างๆ แล้ว 5G คือโครงสร้างใหม่ของการสื่อสารที่มีประสิทธิภาพสูง ธุรกิจต่างๆ ตลอดจน IoT สามารถเติบโตได้อีกมากบนเทคโนโลยี 5G บริการโครงข่ายรูปแบบใหม่ซึ่งสามารถให้บริการเฉพาะสำหรับภาคอุตสาหกรรมอื่นๆ ด้วยเทคโนโลยี Software Defined Network และ Network Function Virtualization บนบริการ 5G จะทำให้ธุรกิจต่างๆ สามารถใช้ประโยชน์จากโครงข่ายโทรคมนาคมได้ดียิ่งขึ้น (Network as a Service)

นี่คือสาระสำคัญเกี่ยวกับ 5G จากงาน ITU Telecom World 2016

ขอบคุณภาพประกอบจาก phys.org