การพัฒนาระบบ 4G

4 Gจากควาสำเร็จในการพัฒนาระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคที่สาม หรือที่เรียกว่าระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุค 3G ซึ่งมีอยู่ด้วยกันหลายระบบตามคุณสมบัติทางเทคนิคที่แตกต่างกันไปภายใต้กลุ่ม IMT-2000 (International Mobile Telecommunications for the year 2000) ทำให้บริษัทผู้ให้บริการระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่มีรูปแบบบริการใหม่ๆ เสนอต่อผู้ใช้ได้หลากหลาย ดังที่เราจะเห็นบริการใหม่ๆ ที่มีในโฆษณาต่างๆ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับว่าบริษัทผู้ให้บริการได้ทำการพัฒนาหรืออัพเกรดโครงข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่หรือไม่ ขณะเดียวกันเครื่องโทรศัพท์เคลื่อนที่ของผู้ใช้ก็ต้องมีคุณสมบัติรองรับการใช้บริการต่างๆ ถึงจะสามารถใช้บริการนั้นๆ ได้ และในช่วงหลายปีที่ผ่านมานี้บริษัทชั้นนำต่างๆ ที่ทำธุรกิจด้านระบบสื่อสารทั่วโลก มีทั้งบริษัทที่เป็นผลิตอุปกรณ์ต่างๆ และบริษัทที่เป็นผู้ให้บริการ ได้มีการพัฒนาระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ต่อจากยุค 3G อย่างต่อเนื่อง จนเข้าสู่ระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคที่สี่หรือระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุค 4G เพื่อให้โครงข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่มีสมรรถนะเพิ่มมากขึ้นในปัจจุบันระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุค 3G กำลังมีกาพัฒนาให้มีสมรรถนะที่สูงมากขึ้น ยกตัวอย่าง มีการพัฒนาให้โครงข่ายทั้งหมดเป็นแบบ IP (All-IP Networks) หมายความว่าข้อมูลทั้งหมดอยู่ในระบบโครงข่ายจะมีการรับส่งกันผ่านสวิตซ์แบบแพ็ตเกต การเชื่อมต่อแบบไร้สายนั้นได้มีการพัฒนาให้สามารถรับส่งข้อมูลที่อัตราเร็วที่ 10 Mbps ขึ้นไป และกำลังพยายามที่จะพัฒนาให้ขึ้นไปถึง 30 Mbps 4G มาจากคำเต็มว่า ระบบไร้สายยุคที่ 4 ซึ่งกำลังเป็นที่สนใจของบรรดาผู้ให้บริการสื่อสารไร้สาย หมายถึงเทคโนโลยียุคที่ 4 มี่มุ่งเน้นการรับ-ส่งข้อมูลด้วยความเร็วสูง(สูงกว่าระบบไร้สายที่ใช้อยู่ทุกวันนี้ ซึ่งรวมทั้งระบบ 3G ด้วย) และให้บริการมัลติมีเดียที่หลากหลายมากยิ่งขึ้น ทว่า ณ วันนี้เทคโนโลยี 4G ยังไม่มีความชัดเจนเพียงพอ การพัฒนาการของระบบพัฒนาการรับส่งข้อมูลสามารถอธิบายได้ดังนี้ ระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุค 2G นั้น ได้ถูกออกแบบให้มีการรับส่งข้อมูลที่เป็นสัญญาณเสียงเป็นหลัก ส่วนระบบโทรศัพท์ที่ยุค 2.5G ได้มีการออกแบบให้สามารถรับส่งข้อมูลแบบแพ็ตเกตได้ สำหรับระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุค 3G ได้พัฒนาระบบให้สามารถรับรองการส่งข้อมูลแบบมัลติมีเดียและรองรับการให้บริการต่างๆ ทั้งหมดของระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคก่อนๆ ซึ่งการพัฒนาระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุค 3G นี้ การรับส่งข้อมูลผ่านตัวกลาง โครงข่ายต้องมีความฉลาดมากขึ้น บริการต่างๆ ที่เปิดให้ผู้ใช้มีมากขึ้น รวมไปถึงสมรรถนะและคุณภาพของการบริการมีมากขึ้นภายใต้สภาวะแวดล้อมที่เหมาะสม เช่น ในขณะที่เครื่องโทรศัพท์ เคลื่อนที่ของผู้ใช้มีการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่ำ หรือ ไม่ได้อยู่ในรถยนต์ที่มีการเคลื่อนที่ขณะที่กำลังใช้บริการรับส่งข้อมูลมัลติมีเดียในระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุค 4G โทรศัพท์เคลื่อนที่จะสามารถรับส่งข้อมูลที่มีอัตราการส่งข้อมูลที่หลากหลาย ขึ้นอยู่กับความต้องการใช้บริการในสภาวะแวดล้อมต่างๆ ซึ่งสามารถใช้บริการรับส่งข้อมูลต่างๆ ได้แม้อยู่ในรถยนต์ที่กำลังเคลื่อนที่ และมีอัตราการรับส่งข้อมูลขึ้นไปถึง 50-100 Mbps ขึ้นไป นอกจากนี้ ในระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุค 4G จะสนับสนุนการบริการต่างๆ ที่มีลักษณะการบริการทั้งแบบสมมาตรและแบบไม่สมมาตร(Symmertrical/Asymmertrical Services) การบริการแบบสมมาตร คือ ข้อมูลการรับส่งกันทั้งสองฝ่ายในปริมาณที่เท่าๆ กัน การบริการแบบไม่สมสมาตร คือ ปริมาณการส่งข้อมูลของฝ่ายหนึ่งมีมากกว่าอีกฝ่ายหนึ่ง เช่น การใช้บริการอินเตอร์เน็ต ซึ่งส่วนมากเราจะรับข้อมูลมากกว่าส่งข้อมูล ในเรื่องคุณภาพของการบริการที่มีลักษณะแบบเวลาจริง(Real time) ก็จะดีขึ้น อีกทั้งยังสนับสนุนการบริการที่มีลักษณะแบบแพร่กระจายข้อมูลให้มีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นด้วย โครงข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่ในอนาคตจะมีคุณลักษณะการติดต่อสื่อสารเป็นแบบแนวนอน หมายความว่าระบบการเชื่อมต่อต่างๆ ระหว่างโครงข่ายและเครื่องโทรศัพท์เคลื่อนที่ของผู้ใช้ที่แตกต่างกันทางเทคนิค เช่น ระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่เซลลูลาร์ ระบบการเชื่อมต่อแบบบรอนแบนด์ (Broadband)ไร้สาย ระบบแลนไร้สาย ระบบการเชื่อมต่อระยะสั้น(Short-Range Connectivity) และระบบที่ใช้สายต่างๆ จะถูกนำมาเชื่อมโยงให้อยู่แพลตฟอร์มเดียวกัน เพื่อให้การเชื่อมต่อระบบต่างๆ สามารถเข้าด้วยกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ เป็นวิธีที่ทำให้มีบริการต่างๆ ที่เป็นไปตามความถูกต้องการของผู้ใช้ และสภาวะแวดล้อมทางด้านคลื่นความถี่ที่ใช้งานกุญแจที่สำคัญที่จะทำให้การพัฒนาระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุค 4G มีความเป็นไปได้ จะต้องมีการระบุแนวโน้มของเทคโนโลยีต่างๆ ที่เกี่ยวข้อง ดังนี้ระบบ เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องและต้องคำนึงถึง ได้แก่ Voice Over IP ซอฟท์แวร์การจัดการด้านคลื่นความถี่, เครื่องรับส่งบรอดแบนด์ไร้สาย, แพลตฟอร์มของระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่, สถาปัตยกรรมโครงข่าย, ระบบสายที่เป็นแบบ IP ทั้งหมด (All-IP Wireless) , การรักษาความปลอดภัย,การเข้ารหัส,การตรวจสอบผู้ใช้บริการ, การเรียกเก็บค่าใช้บริการ, การพาณิชย์อิเล็กทรอนิกส์ระบบเคลื่อนที่ และเทคโนโลยีโครงข่าย Mobile Ad hoc (MANETS)แอพพลิเคชั่น เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้อง ได้แก่ การบีบอัดสัญญาณ เทคนิคการเข้ารหัสที่มีอัตราการเข้ารหัสแบบพลวัตร (Dynamic Variable-rate Codecs), การอินเตอร์เฟชระหว่างผู้ใช้กับโทรศัพท์เคลื่อนที่อัจฉริยะ, เทคโนโลยีการติดต่อสื่อสารข้อมูลที่มีลักษณะต่อเนื่องกัน, ภาษาที่ใช้เขียนโปรแกรมสำหรับบริการต่างๆ และเทคนิคในการพัฒนาแอพพลิเคชั่นการเชื่อมต่อไร้สาย เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้อง ได้แก่ การควบคุมคุณภาพของการบริการแบบพลวัตร, การควบคุมความผิดพลาด, เทคนิคการค้นหาเซลล์ที่ความเร็วอัตราสูง, กรควบคุมการเคลื่อนที่บนพื้นฐาน IP, ระบบส่งแพ็กเกต IP, การปรับตัวของข่ายเชื่อมโยง และส่งคลื่นแสงการใช้คลื่นความถี่ออย่างมีประสิทธิภาพ เกี่ยวข้องกับการขยายการใช้คลื่นความถี่ย่านไมโครเวฟ, การใช้แถบความถี่ร่วมกัน และแบ่งปันการใช้ความถี่, การกำหนดช่องสัญญาณแบบพลวัตร, เทคนิคลดการเกิดสัญญาณรบกวน,โครงสร้างองเซลล์สามมิติที่มีความหนาแน่นสูง(High-Density 3D Cell Structure), สายอากาศแบบ อัลเรย์แบบปรับตัวได้, เทคนิค MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) และเทคนิค OFDM (Orthognal Frequency Dision Multiplexing)เครื่องโทรศัพท์เคลื่อนที่ เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้อง ได้แก่ เทคนิคการจัดการด้านการใช้พลังงาน, เทคโนโลยีด้านอุปกรณ์หน้าจอแสดงฟังก์ชันการทำงานต่างๆ การจดจำเสียง (Voice Recognition), เทคโนโลยีด้านการผลิตอุปกรณ์เซมิคอนดัตเตอร์, แพลตฟอร์มของระบบเครื่องโทรศัพท์เคลื่อนที่ และการรักษาความปลอดภัยจะเห็นได้ว่าการพัฒนาระบบโทรศัพท์คลื่อนที่ยุค 4G ที่เกิดขึ้นในอนาคตนั้น จะต้องมีการพัฒนาเทคโนโลยีต่างๆ ที่เกี่ยวข้องเป็นจำนวนมาก เพื่อให้ระบบมีสมรรถนะที่สูงขึ้น และทำให้เกิดการรวมระบบระหว่างระบบการเชื่อมต่อแบบบรอดแบนด์ไร้สาย และระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ แรงจูงใจในการพัฒนาเทคโนโลยี 4G มีดังนี้คือ1. ความสามารถในการทำงานของ 3G อาจจะไม่เพียงพอจะสนองตอบความต้องการของแอพพลิเคชั่นสูงๆ อย่างเช่น มัลติเดีย, วิดีโอแบบภาพเคลื่อนไหวที่เต็มรูปแบบ(Full-motion video) หรือการประชุมทางโทรศัพท์แบบไร้สาร(Wireless Teleconferencing) ทำให้เกิดความต้องการเทคโนโลยีเครืองข่ายที่จะมาช่วยเพิ่มขีดความสามารถของ3G โดยจะต้องเป็นเครือข่ายที่มีขนาดใหญ่มากด้วย2. มาตรฐานที่ซับซ้อนของ 3G ทำให้ยากในการเชื่อมโยงและทำงานร่วมกันระหว่างเครือข่าย แต่เราต้องการใช้งานแบบเคลื่อนที่และพกพาไปได้ทั่วโลก3. 3G ทำงานบนแนวคิดของการใช้บริการบริเวณพื้นที่หนึ่ง แต่เราต้องการเครือข่ายแบบผสมผสานที่สามารถใช้งานเครือข่ายได้ทั้งแบบ Wireless LAN (Hot spot)4. นักวิจัยต้องการให้รูปแบบการแปลงคลื่นมีประสิทธิภาพมากขึ้น ซึ่งไม่สามารถทำได้ในโครงสร้างของ 3G 5. ระบบ 4G เป็นระบบเครือข่ายแบบ IP digital packet ทำให้สามารถส่ง Voice และ Data ผ่านเครือข่ายอินเทอร์เน็ตด้วยราคาการใช้บริการที่ถูกมาก และมีรูปแบบที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้น การพัฒนา4Gในเชิงพาณิชย์การพัฒนาระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุค 4G ได้มีการพัฒนาโดยเน้นเรื่องการรักษาความปลอดภัย โดยการนำไบโอแมทริกท์มาผสมผสาน ทำให้สามารถซื้อขายกันได้โดยผ่านโทรศัพท์เคลื่อนที่หรือ Mobile Internet และยังสามารถหักบัญชีเงินในธนาคาร เพื่อเป็นค่าใช้จ่ายสำหรับสินค้าหรือบริการได้ทันทีระบบไบโอแมทริกซ์ จึงเข้ามามีบทบาทอย่างมากในธุรกิจในอนาคตอันใกล้ ซึ่งจะเห็นอย่างชัดเจนในยุคโทรศัพท์เคลื่อนที่ 4G นั่นคือในธุรกิจ Mobile Commerce นั่นเองซอฟแวร์เกี่ยวกับสื่อมัลติมีเดีย นับเป็นกลุ่มซอฟแวร์ที่จะถูกนำใช้ร่วมกับระบบ 4G โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ความเร็วในการถ่ายโอนข้อมูลพัฒนาให้สูงกว่า 100 เมกะบิตต่อวินาที ตัวอย่างเช่น คุณอาจดาวน์โหลดไฟล์วีดีโอมาไว้ในรถยนต์ ก่อนออกเดินทางไกลเพื่อว่าจะได้มีหนังดีๆ รวมทั้งข้อมูลการท่องเที่ยวไว้ดูบ้างในระหว่างเดินทาง นั่นคือธุรกิจ Software house และธุรกิจเกี่ยวกับการสร้าง Content ในระดับ SME ที่มีความคิดสร้างสรรค์ ก็จะมีโอกาสในธุรกิจสื่อมัลติมีเดียบนอุปกรณ์สื่อสารเคลื่อนที่เป็นอย่างมาก ลองนึกภาพ การที่คุณสามารถใช้โทรศัพท์เคลื่อนที่เพื่อซื้อน้ำอัดลมจากตู้ขายอัตโนมัติ ใช้โทรศัพท์เครื่องเดียวกันสั่งซื้ออัลบั้มเพลง ล่าสุดและดาวน์โหลดลงเครื่องเล่น MP3 ได้โดยตรงหรือการที่นักท่องเที่ยวสามารถให้คอมพิวเตอร์พกพาเพื่อหาจองโรงแรงที่ใกล้ที่สุด และราคาเหมาะสมที่สุดขณะที่นั่งรถแท็กซี่โทรศัพท์เคลื่อนที่ในยุค 4G จะมีความสามารถและสมรรถนะสูงมาก ในระดับที่สามารถชมภาพวิดีโอกันแบบสดๆได้ พร้อมคุณภาพระดับ DVD ตามการเปิดเผยของซัมซุงฯ เพื่อให้บรรลุผลสำเร็จ ทางซัมซุงฯได้เพิ่มบุคลากรในแผนกอาร์แอนด์ดี ส่วนที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาระบบ 4G แล้ว มีการคาดหวังถึงความสะดวกสบายและประโยชน์ที่ผู้บริโภคจะได้รับเมื่อบริการ M-Commerce บนระบบ 4G จะเป็นที่ยอมรับและแพร่หลาย ทำให้เกิดแนวคิดมากมายในการทำ M-Commerce เข้ามาใช้ในชีวิตประจำวันเพื่อให้ผู้บริโภคได้รับประโยชน์สูงสุด เช่นแนวคิดเกี่ยวกับการกระจายข้อมูลออกไปในระยะใกล้ โดยมีเป้าหมายคือผู้บริโภคที่อยู่ในบริเวณนั้นๆ ตัวอย่างเช่น เมื่อคุณเดินผ่านร้านขายสินค้าอิเล็กทรอนิกส์ คุณอาจจะได้รับข้อมูลเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ชิ้นใหม่ ๆ ที่มีจำหน่ายในร้าน และคุณก็สามารถที่จะตรวจสอบราคาสินค้า เปรียบเทียบราคากับร้านอื่นๆ เพื่อให้ได้ราคาที่ถูกที่สุด หรือเมื่อคุณนั่งรถไฟฟ้าผ่านสถานที่ท่องเที่ยว โทรศัพท์เคลื่อนที่4G ของคุณก็จะได้รับแผนที่อิเล็กทรอนิกส์ของบริเวณนั้นบนจอของคุณ อีกทั้งข้อความโฆษณาของโรงแรมหรือที่พักที่อยู่ใกล้กับสถานที่ท่องเที่ยวนั้นๆเป็นต้น ขณะนี้ ประเทศจีน ญี่ปุ่น และเกาหลี จับมือกันแลกเปลี่ยนเทคโนโลยี หวังสร้างมาตรฐานร่วม 4G แห่งเอเชีย โดย ชูคุณสมบัติเด่น รับส่งข้อมูล 100 เมกะบิตต่อวินาที พร้อมเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตความเร็วสูง โดยอาศัยเทคโนโลยีอินเทอร์เน็ตโปรโตคอล เวอร์ชั่น 6 หรือ “ไอพีวี6” (IPv 6) ที่ประเทศญี่ปุ่นเป็นผู้พัฒนาขี้นเป็นรายแรก และมีแผนที่จะผลักดันให้กลายเป็นมาตรฐานระดับโลก จะเห็นได้ว่าตอนนี้เหล่าผู้ประกอบการโทรศัพท์เคลื่อนที่ และนักพัฒนาเริ่มตื่นตัวกับเทคโนโลยีใหม่กันแล้ว และดูเหมือนการแข่งขันที่เกิดขึ้นจะรุนแรงกว่า 3G มาก จนทำให้การเปลี่ยนแปลงของเทคโนโลยีโทรศัพท์เคลื่อนที่ครั้งนี้ อาจจะไม่ใช่การเปลี่ยนแปลงแบบค่อยเป็นค่อยไปอีกแล้ว แต่น่าจะเป็นลักษณะการเคลื่อนไหวแบบก้าวกระโดด การพัฒนาไปสู่มาตรฐานย้อนกลับไปดูประวัติการพัฒนาของเทคโนโลยี4G แล้ว จะเห็นว่าเป็นอีกเทคโนโลยีหนึงที่มีหนทางการพัฒนาที่ค่อนข้าวยาวนาน หลายๆ กลุ่มและหลายๆ องค์กรที่มีส่วนได้ส่วนเสียกับผลัพท์สุดท้ายได้เข้ามาเกี่ยวข้องด้วยมากมาย ซึ่งในจำนวนนี้ประกอบด้วยองค์กรพัฒนามาตรฐาน(SDO – Standards Development Organizations), สมาคมอุตสาหกรรม และบรรดาบริษัทต่างๆ (เช่น OEM)โดย SDO ที่สำคัญๆ หลายองค์กรเป็นองค์กรระดับภูมิภาคที่ไม่แสวงหากำไร และบางองค์กรมีฐานะเป็นองค์กรของรัฐ เช่น ETSI ในยุโรป CCSA ในจีน และ TTA ในเกาหลี สมาคม 3GPP และ 3GPP2 ก็เป็น SDO ทางอุตสาหกรรมที่พัฒนาและดูแลมาตรฐานของเทคโนโลยี 2G และ 3G อยู่ด้วยในขณะนี้ในปีนี้ (ค.ศ.2007) ITU จะพยายามโน้มน้าวในการประชุมต่างๆ ทั่วโลกให้ช่วยกันเร่งพัฒนามาตรฐาน 4G ให้มากขึ้น แต่ก็ยังไม่เป็นที่แน่นอนว่าเราจะได้เห็นมาตรฐานของ ITU ได้ก่อนหรือหลัง ค.ศ. 2010 ตามที่ ITU เคยคาดหมายไว้ก่อนหน้านี้ ภาพรวมทางธุรกิจของ 4G เทคโนโลยี 4G คงจะยังไม่เข้ามามีบทบาทในตลาดไร้สายในระยะเวลา 4 - 5 ปีข้างหน้า รวมทั้งเมื่อต้นปีนี้ (พ.ศ. 2550) ผู้ให้บริการโทรศัพท์เคลื่อนที่ส่วนใหญ่ ก็ยังคงเลือกใช้เทคโนโลยีที่จะต้องลงทุนไปอีกอย่างน้อย 15 ปี คือ เทคโนโลยี GSM เดิม หรือเทคโนโลยี 3G ใหม่ๆ เช่น CDMA2000 1xEV-DO, WCDMA และ HSDPA ซึ่งให้ network capacity มากกว่า และมีค่าใช้จ่ายในการให้บริการมัลติมีเดียที่ต่ำกว่าเช่นเดียวกับการสื่อสารข้อมูลบรอดแบนด์ อีกด้วย เห็นทีว่าเราคงต้องรอไปจนกว่า ITU และบรรดากลุ่มที่จัดทำมาตรฐานแห่งชาติ (เช่น กลุ่ม 3GPP) และสมาคม 3GPP2 จะพัฒนามาตรฐาน 4G ได้แล้วเสร็จสมบูรณ์อย่างเป็นทางการ