เทคโนโลยีโทรศัพท์เคลื่อนที่
โทรศัพท์มือถือ หรือ โทรศัพท์เคลื่อนที่ คืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ในการสื่อสารสองทางผ่าน โทรศัพท์มือถือใช้คลื่นวิทยุในการติดต่อกับเครือข่ายโทรศัพท์มือถือโดยผ่านสถานีฐาน โดยเครือข่ายของโทรศัพท์มือถือแต่ละผู้ให้บริการจะเชื่อมต่อกับเครือข่ายของโทรศัพท์บ้านและเครือข่ายโทรศัพท์มือถือของผู้ให้บริการอื่นโทรศัพท์มือถือที่มีความสามารถเพิ่มขึ้นในลักษณะคอมพิวเตอร์พกพาจะถูกกล่าวถึงในชื่อสมาร์ทโฟน
โทรศัพท์มือถือในปัจจุบันนอกจากจากความสามารถพื้นฐานของโทรศัพท์แล้ว ยังมีคุณสมบัติพื้นฐานของโทรศัพท์มือถือที่เพิ่มขึ้นมา เช่น การส่งข้อความสั้นเอสเอ็มเอส ปฏิทิน นาฬิกาปลุก ตารางนัดหมาย เกม การใช้งานอินเทอร์เน็ต บลูทูธ อินฟราเรด กล้องถ่ายภาพ เอ็มเอ็มเอสวิทยุ เครื่องเล่นเพลง และ จีพีเอส และมีการพัฒนา 2G และ 3G G ย่อมาจากคำว่า (Generation) โทรศัพท์มือถือในยุค 2 G เป็นระบบโทรศัพท์มือถือแบบ digital ระบบที่จัดอยู่ในยุคนี้เช่น GSM, cdmaOne, PDC มีการพัฒนารูปแบบการส่งคลื่นเสียงแบบ Analog มาเป็น Digital โดยการเข้ารหัส โดยส่งคลื่นเสียงมาทางคลื่นไมโครเวฟ และพัฒนามาเป็นยุคของ 2.5 G ระบบโทรศัพท์มือถือแบบ digital ที่เริ่มนำระบบ packet switching มาใช้ ระบบที่จัดอยู่ในยุคนี้เช่น GPRS ซึ่งพัฒนาในเรื่องของการรับส่งข้อมูลที่มากขึ้น หน้าจอ โทรศัพท์เริ่มเข้าสู่ยุคหน้าจอสี และเสียงเรียกเข้าก็ถูกพัฒนาให้เป็นเสียงแบบ Polyphonic จากของเดิมที่เป็น Monotone และเข้ามาสู่ยุคที่ เสียงเรียกเข้าเป็นแบบ MP3 2.75G ยุคนี้เป็นยุคของ EDGE (Enhanced Data rates for Global Evolution) ที่พัฒนาต่อยอดมาจาก GPRS นั่นเอง และในปัจจุบันนี้เราก็ยังคงได้ยินและมีการใช้เทคโนโลยีนี้กันอยู่ ซึ่งได้พัฒนาในเรื่องของความเร็วในการรับส่งข้อมูลไร้สาย ต่อมาเทคโนโลยีได้มีการพัฒนามาถึง3G ระบบโทรศัพท์มือถือแบบ digital ยุคนี้จะเน้นการสื่อสารทั้งการพูดคุยแบบเสียงตามปกติและ แบบรับส่งข้อมูลซึ่งในส่วนของการรับส่งข้อมูล ที่ทำให้ 3G นั้นต่างจากระบบเก่า 2G ที่มีพื้นฐานในการพูดคุยแบบเสียงตามปกติอยู่มากเนื่องจากเป็นระบบที่ทำขึ้นมาใหม่เพื่อให้รองรับกับการรับส่งข้อมูลโดยตรง มีช่องความถี่และความจุในการรับส่งสัญญาณที่มากกว่า ส่งผลให้การรับส่งข้อมูลหรือการใช้อินเทอร์เน็ตผ่านมือถือนั้นเร็วมากขึ้นแบบก้าวกระโดด ประสิทธิภาพในการใช้งานด้านมัลติมีเดียดีขึ้น ซึ่ง นิยมกันมากในปัจจุบัน
ในปัจจุบันเครือข่ายการสื่อสารข้อมูลทางโทรศัพท์มือถือได้พัฒนามาถึงยุคที่ 4 หรือ 4G ระบบโทรศัพท์มือถือแบบ Real-Digital พัฒนาในเรื่องความเร็วในการรับส่งข้อมูล ที่ทำได้เร็วขึ้นถึง 100 Mpbs เลยทีเดียว สำหรับความเร็วขนาดนี้นั้น ทำให้สามารถใช้งาน โทรศัพท์มือถือ หรือ Tablet ของคุณได้หลากหลายยิ่งขึ้น ไม่ว่าจะเป็น การดูไฟล์วีดิโอออนไลน์ด้วยความคมชัด และไม่มีการกระตุก, การสื่อสารข้ามประเทศ อย่างโทรศัพท์แบบเห็นหน้ากันแบบโต้ตอบทันที (Video Call) หรือจะเป็นการประชุมผ่านโทรศัพท์ (Mobile teleconferencing) ก็เป็นเรื่องง่ายขึ้น แถมยังมีค่าใช้จ่ายน้อยลงอีกด้วย สามารถเชื่อมต่อข้อมูล 3 แบบ ภาคพื้นดิน CDMA PA-H และการเชื่อมต่อ ewifi และ Wi-Max เพื่อการเชื่อมภาพและเสียงเป็นข้อมูลเดียวกัน
LTE หรือ Long term Evolution ความหมายเดิมทางวิศวกรรมของ LTE ก็คือเป็นชื่อยุค 3.9G แต่ในบรรดาผู้ผลิตโทรศัพท์มือถือ-โอเปอเรเตอร์ในต่างประเทศยกให้ LTE เป็น 4G หรือโทรศัพท์ยุคที่ 4 มีความเร็วมากกว่ายุค 3 G 10 เท่า ด้านคลื่นความถี่ของ 4G LTE ในแต่ละประเทศหรือแต่ละทวีปจะใช้ย่านคลื่นความถี่แตกต่างกันไป อย่างเช่น อเมริกาเหนือ ใช้ LTE คลื่นความถี่ 700, 800, 1700 และ 1900 MHz, ทวีปยุโรป ใช้คลื่นความถี่ 800, 900, 1800 และ 2600 MHz, ทวีปเอเชีย นิยมใช้คลื่นความถี่ 1800, 2600 MHz, ออสเตรเลีย ใช้คลื่นความถี่ 1800 MHz ส่วนในประเทศไทยได้ทดสอบ 4G แล้วเมื่อช่วงต้นปีที่ผ่านมา โดยทดสอบบนคลื่นความถี่ 1800 และ 2300 MHz หลังจากการทดสอบแล้วก็ต้องรอต่อไปว่าจะเลือกใช้คลื่นความถี่ไหน เป็นคลื่นความถี่หลักในการให้บริการ 4G LTE ในไทยในอนาคต
ระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่
องค์ประกอบของระบบ
ในระบบเครื่อข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่
เขตพื้นที่ที่ให้บริการจะถูกแบ่งออกเป็นเขตเล็กๆ ที่เรียกว่า เซลล์ (Cell) และมีกลุ่มความถี่สัญญาณเป็นของตนเอง
โดยตามธรรมชาติเซลล์จะมีรูปร่างเป็นวงกลม
แต่เราจะใช้สัญลักษณ์เป็นรูปหกเหลี่ยมแทนเพื่อง่ายต่อการสร้างภาพ
ซึ่งเซลล์ทั้งหมดจะต้องมีขนาดเท่ากัน
ระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่จะกำหนดให้สามารถใช้คลื่นความถี่เดิมในเซลล์อื่นที่
ไม่อยู่ติดกันในระบบได้ ดังนั้นเซลล์จะถูกรวมเข้าเป็นกลุ่ม
ขนาดที่ใช้อย่างกันอย่างแพร่หลายคือ 7 เซลล์ต่อ 1 กลุ่ม (Reuse Factor เท่ากับ 7) คือ จะมีการซ้ำกันของความถี่ทุกๆ 7 เซลล์ (1กลุ่ม) และ ภายใน 7
เซลล์แต่ละเซลล์ จะต้องมีความถี่ที่ต่างกัน เพื่อป้องกันการรบกวนกันเองของสัญญาณ
(ตัวเลขจะแสดงให้เห็นว่า สำหรับกลุ่มต่างๆ อักษรแบบเดียวกัน
เซลล์นั้นมีช่วงความถี่เหมือนกัน)
ส่วนประกอบในระบบ
1.
เครื่องโทรศัพท์เคลื่อนที่ (Mobile)
2.
เสาส่งสัญญาณที่ถูกควบคุมโดยสถานีฐาน (Base Station) ซึ่งภายใน 1
เซลล์จะมี 1 สถานีฐานไว้กระจายคลื่นสัญญาณความถี่ควบคุม
สำหรับติดต่อกับเครื่องโทรศัพท์เคลื่อนที่
3.
ชุมสายโทรศัพท์เคลื่อนที่ (Mobile Switching) มีหน้าที่ติดต่อและควบคุมสถานีฐาน
4.
ชุมสายส่วนกลาง (Central
Network)
5.
โครงข่ายโทรศัพท์สวิตช์สาธารณะ (Public Switched Telephone Network)
ขั้นตอนการทำงานของเครือข่ายโทรศัพท์
เคลื่อนที่
การลงทะเบียน
(Register)
1.
เมื่อเปิดเครื่องโทรศัพท์เคลื่อนที่ เครื่องก็จะพยายามติดต่อกับสถานีฐาน
โดยทำการสแกนในหลายช่องสัญญาณความถี่ควบคุม ที่มาส่งจากแต่ละสถานี
2.
เครื่องจะวัดหาช่องสัญญาณที่แรงชัดที่สุดจากสถานีหนึ่ง
แล้วจูนสัญญาณติดต่อกับช่องสัญญาณนั้นตลอดเวลา สัญญาณนั้นจะบอกให้เครื่องโทรศัพท์รู้ข้อมูลเกี่ยวกับเซลล์
ส่วนมากสถานีฐานที่อยู่ใกล้กับโทรศัพท์มือถือมากที่สุดจะ
ให้สัญญาณความถี่ควบคุมแรงชัดที่สุด
โทรออก
(Service
Request)
1.
หลังจากทำการลงทะเบียนติดต่อกับสถานีฐานของเซลล์แล้ว
ผู้โทรจะกดเบอร์โทรศัพท์ของผู้รับ และกดปุ่มส่ง (Send) จากนั้นเครื่องโทรศัพท์เคลื่อนที่จะส่งข้อมูลทำการร้องขอไปยังสถานีฐานที่
เครื่องนั้นติดต่อสัญญาณความถี่ควบคุมอยู่
โดยข้อมูลนั้นจะแนบเบอร์โทรศัพท์ของทั้งผู้รับและผู้ส่งไปด้วย
2.
เมื่อสถานีฐานได้รับข้อความร้องขอ ก็จะส่งข้อความนั้นต่อไปยังชุมสายโทรศัพท์เคลื่อนที่
(Mobile
Switching Center)
3.
หลังจากนั้นชุมสายโทรศัพท์เคลื่อนที่จะส่งข้อความร้องขอนั้นต่อ
ไปที่ชุมสายส่วนกลางเพื่อที่จะตรวจสอบว่าผู้รับนั้นพร้อมที่จะติดต่อได้หรือไม่
4.
ถ้าผู้รับพร้อมที่จะติดต่อ ก็จะมีการส่งสัญญาณกลับมาที่ชุมสายโทรศัพท์เคลื่อนที่
พร้อมทั้งชุมสายจะเลือกช่องสัญญาณติดต่อสำหรับการสนทนาไว้ให้
5.
โทรศัพท์เคลื่อนที่ของผู้โทรก็จะจูนติดต่อช่องสัญญาณนี้ไว้
เตรียมพร้อมสำหรับการโทร
(ขณะรอให้ผู้รับรับสาย)
รับโทรศัพท์
(Receiving)
1.
เมื่อโทรศัพท์เคลื่อนมีการถูกเรียกสาย ชุมสายส่วนกลางจะส่งสัญญาณเบอร์โทรศัพท์ผู้รับมาหายังชุมสายโทรศัพท์
เคลื่อนที่ของโทรศัพท์ผู้รับ
2.
ชุมสายโทรศัพท์เคลื่อนที่ของผู้รับก็ต้องทำการตรวจหาว่าผู้รับอยู่ที่เซลล์ใด
โดยทำการส่งข้อความที่แนบเบอร์ผู้รับกระจายไปยังทุกสถานีฐานเหมือนกัน
3.
เมื่อแต่ละสถานีฐานได้รับข้อความนั้น
ก็จะควบคุมให้เสาส่งสัญญาณกระจายสัญญาณเบอร์โทรศัพท์ผ่านช่องความถี่ควบคุม
ไปยังโทรศัพท์เคลื่อนที่ทุกเครื่องภายในเซลล์
4.
โทรศัพท์ของผู้รับที่ติดต่อสัญญาณความถี่ควบคุมกับสถานีฐานอยู่นั้น
เมื่อพบว่าเบอร์นั้นเป็นของตนก็จะทำการส่งสัญญาณตอบกลับไปยังสถานีฐาน
5.
สถานีฐานก็จะส่งสัญญาณตอบกลับไปยังที่ชุมสายโทรศัพท์เคลื่อนที่เพื่อ
ให้ทำการจองช่องสัญญาณไว้สำหรับการสนทนาไว้
พร้อมทั้งส่งสัญญาณกลับมาที่ชุมสายโทรศัพท์เคลื่อนที่ของฝ่ายผู้โทร
เพื่อบอกว่าผู้รับพร้อมที่จะติดต่อด้วย
6.
หลังจากนั้นสถานีฐานจะควบคุมให้เสาส่งสัญญาณไปหาเครื่องของผู้รับ
เครื่องของผู้รับก็จะร้อง
และเมื่อผู้รับกดรับช่องสัญญาณความถี่ที่เตรียมไว้(ทั้งของผู้รับและผู้โทร)
ก็จะถูกใช้ในการสนทนา
การส่งผ่านสัญญาณ
(Handoff)
1.
จะเกิดขึ้นเมื่อโทรศัพท์เคลื่อนที่กำลังจะย้ายเซลล์
ชุมสายโทรศัพท์เคลื่อนที่จะได้รับสัญญาณจากสถานีฐานว่า
ช่องสัญญาณคลื่นความถี่ควบคุมของผู้ใช้นั้นอ่อนกำลังลง
ชุมสายโทรศัพท์เคลื่อนที่ก็จะส่งสัญญาณร้องขอไปสถานีฐานของเซลล์รอบข้าง
2.
เมื่อได้รับการร้องขอ สถานีฐานของเซลล์รอบข้างก็จะทำการทดสอบจูนหาสัญญาณความถี่ควบคุมใหม่ให้กับ
เครื่องโทรศัพท์เคลื่อนที่
3.
ชุมสายโทรศัพท์เคลื่อนที่จะเลือกหาสถานีที่สามารถให้สัญญาณความถี่ควบคุมได้
แรงชัดที่สุด แล้วทำการโอนผ่านให้เครื่องโทรศัพท์ใช้สถานีใหม่
|