ระบบอาจารย์ที่ปรึกษา

รหัสนักศึกษา * :

* สำหรับนักศึกษารหัส 57 และ 58



Home
Faculty Introduction
ประวัติคณะวิศวกรรมศาสตร์
ทำเนียบคณบดี
สารจาก อธิการบดี
สารจาก คณบดี
วิสัยทัศน์ & พันธกิจ
คณะกรรมการบริหาร
คณาจารย์
บทความที่ได้รับตีพิมพ์
VDO แนะนำคณะวิศวกรรมศาสตร์
Departments
Electronics Engineering
Computer Engineering
Telecommunication & ICE
Control, Instrumentation and Mechatronics Engineering
Electrical Power Engineering
Mechanical Engineering
Civil Engineering
Chemical Engineering
Industrial & Logistics Engineering
Undergraduate Programs
Postgraduate Programs
โครงงานวิศวกรรม
ระเบียบการดำเนินการวิชาโครงงานวิศวกรรม
Download Font ที่ใช้ในการทำรายงานวิชาโครงงานวิศวกรรม
E-Classroom
Research Center
MIMs
CAMER
D3MC
Microwave & Antenna
Career Opportunities
Contact Us








วิวัฒนาการโทรศัพท์เคลื่อนที่ ตอนที่ 11

ผศ.ดร.โชคชัย แสงดาว  
อาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมโทรคมนาคม ​ 
คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร  
3 พฤศจิกายน 2559  

บทสรุป

       วิวัฒนาการระบบการสื่อสารไร้สายด้วยโทรศัพท์เคลื่อนที่และอินเทอร์เนตมีการพัฒนามาอย่างยาวนานตั้งแต่เริ่มต้นยุคที่ 1 เป็นเครือข่ายรวงผึ้งระบบแอนะลอก จนกระทั่งโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคที่ 2 ประเทศญี่ปุ่นได้พัฒนามาเป็นระบบดิจิทัล PDC ความถี่คลื่นพาห์ 800 MHz กับ 1.5 GHz กระบวนการเข้าถึงแบบ TDMA และ GSM อัตราการรับส่งข้อมูล 11.2 kbps ขณะเดียวกันกลุ่มประเทศยุโรปใช้ระบบ GSM ความถี่คลื่นพาห์ 900 MHz 1800 MHz และ 1900 MHz แบบ TDMA อัตราการรับส่งข้อมูล 9-14.4 kbps ส่วนกลุ่มประเทศอเมริกาใช้ระบบ CdmaOne ความถี่คลื่นพาห์ 800 MHz แบบ TDMA และ CDMA อัตราการส่งข้อมูล 9.6 kbps และ 14.4 kbps โทรศัพท์เคลื่อนที่ยุค 2.5G ประเทศญี่ปุ่นเป็นระบบ iMODE อัตราการรับส่งข้อมูล 9.6 kbps ส่วนกลุ่มประเทศยุโรปใช้เทคนิค HSCSD อัตราการรับส่งข้อมูล 57.6 kbps ขณะที่เทคโนโลยี GPRS มีลักษณะการรับส่งข้อมูลเป็นแบบแพ็กเกท มอดูเลชันแบบ GMSK อัตราการรับส่งข้อมูล 56-114 kbps ทำให้สามารถบริการ SMS, MMS, PoC และ P2M และสำหรับกลุ่มประเทศอเมริกาได้พัฒนามาตรฐาน IS-95B ความถี่คลื่นพาห์ 800 MHz และ 1900 MHz โพรโตคอลการเชื่อมต่อ  3 ชั้นได้แก่ Physical Layer, Media Access Control ผนวกกับ Link-Access Control และ Call-Processing State Machine สามารถรับส่งข้อมูลได้สูงสุด 115.2 kbps 

       เมื่อก้าวเข้าสู่เทคโนโลยีโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคที่ 3 กระบวนการเข้าถึงจะกลายเป็น WCDMA  ด้วยเทคนิคการดูเพลกซิ่งทั้งแบบ FDD และ TDD ความถี่คลื่นพาห์ 2,100 MHz ความกว้างแถบคลื่นพาห์ 5MHz ส่วนกระบวนการเข้าถึงแบบ TD-SCDMA มีประสิทธิภาพในการรับส่งข้อมูล 384 kbps ด้านกลุ่มประเทศยุโรปและอเมริกาได้เร่งพัฒนาระบบ E-GPRS หรือ EDGE ทำให้ได้โค๊ดสกรีม เป็น 9 รหัส ส่วนเทคโนโลยี CdmaOne ในขณะนั้นใช้ชื่อว่า CDMA2000 1XRTT ความกว้างแถบคลื่นพาห์ 1.25 MHz มอดูเลชันแบบ QPSK มีความจุช่องสัญญาณมากกว่า IS-95A/B ถึง 2 เท่า อัตราการรับส่งข้อมูลแพ็กเกทโดยเฉลี่ย 80-100 kbps

       ITU ได้รับรองมาตรฐานเครือข่ายโทรคมนาคมไร้สายยุคที่ 3 เรียกว่า IMT-2000 แบ่งออกทั้งหมด 5 ประเภทด้วยกันคือ
       ประเภทที่ 1 มาตรฐาน IMT-DS เป็นเครือข่าย UTRA โดยใช้เทคโนโลยีการเข้าถึง WCDMA และ TD-CDMA สำหรับการเชื่อมต่อกับ UMTS โดย WCDMA จะใช้เทคนิคการดูเพลกซิ่งในเครือข่าย UTRAN ทั้งแบบ FDD และ TD-CDMA
       ประเภทที่ 2 มาตรฐาน IMT-MC เป็นเครือข่ายเทคโนโลยี WCDMA โดยใช้เทคนิคการเข้าถึงแบบ FDD ความกว้างแถบคลื่นพาห์ 5 MHz ส่วน CDMA2000 มีความกว้างแถบคลื่นพาห์เพียง 1.25 MHz และใช้ความถี่คลื่นพาห์ช่วง 1,885-2,025 MHz และ 2,110-2,200 MHz
       ประเภทที่ 3 มาตรฐาน IMT-TC เป็นเทคโนโลยี TD-SCDMA ภายในเครือข่าย UTRAN อาศัยเทคนิคการเข้าถึงแบบ TDD และ WLL
       มาตรฐานทั้ง 3 ประเภทดังกล่าวนี้จัดได้ว่าเป็นระบบโทรคมนาคมเคลื่อนที่สากลหรือที่เรียกกันว่าเครือข่าย UMTS มีอัตราการรับส่งข้อมูลสูงถึง 2 Mbps หรือเท่ากับ 4 เท่าของ EDGE และเมื่อใส่อุปกรณ์เพิ่มเติมใน UTRAN ได้แก่ ATM และ IP มีลักษณะการรับส่งข้อมูลแบบแพ็กเกทแทนเครือข่ายแบบสวิทช์วงจรจะช่วยให้การใช้งานแบบสื่อประสมมีประสิทธิภาพที่สูงขึ้น
       ประเภทที่ 4 มาตรฐาน IMT-SC เป็นเครือข่ายตามมาตรฐาน UWC-136 หรือ EDGE ที่ใช้ TDMA และ WIMS เป็นมาตรฐานที่ใช้เทคโนโลยี WCDMA ส่วน CDMA2000 เปลี่ยนมาเป็น WP-CDMA
       ประเภทที่ 5 มาตรฐาน IMT-FT เป็นมาตรฐานดั้งเดิมที่ใช้กระบวนการเข้าถึงทั้งแบบ TDMA และ OFDMA ที่ใช้สำหรับเครือข่าย W-LAN และ WiMAX 

       มาตรฐาน IMT-2000 จากโครงการ 3GPP และ 3GPP2 ทั้ง 5 ประเภทนี้ใช้เทคโนโลยี WCDMA และ CDMA โดยการพัฒนา UTRAN ให้ใช้เทคนิคการมอดูเลชันแบบ QPSK และ BPSK โดยเพิ่มอัตราการส่งข้อมูลขาขึ้น HSUPA โดยเฉลี่ย 200 kbps และอัตราการรับข้อมูลขาลง HSDPA โดยเฉลี่ย 2 Mbps  ผ่าน IP Multimedia และยังนำเทคโนโลยีสายอากาศแบบ MIMO มาใช้ส่งข้อมูลร่วมกับ HSPA ซึ่งเรียกว่า Evolve HSPA หรือ HSPA+ ทำให้มีอัตราการส่งข้อมูลเพิ่มขึ้นทั้งขาขึ้นและขาลงสูงสุดเป็น 42 และ 11 Mbps ส่วนกระบวนการเข้าถึงแบบ TD-SCDMA ใช้เทคนิคการดูเพลกซิ่ง TDD เพียงอย่างเดียวที่มีความกว้างแถบคลื่นพาห์ 1.6 MHz อัตราการรับส่งข้อมูล 384 kbps ขณะเคลื่อนที่และ 2 Mbps ขณะประจำที่ จึงสามารถรับส่งสัญญาณเสียง ตัวอักษร สัญญาณภาพ สัญญาณวีดีโอ สัญญาณโทรทัศน์ เกมออนไลน์ และสัญญาณต่างๆ ส่วนการพัฒนาระบบ EDGE ในระบบ GSM ได้ถูกพัฒนานำไปใช้กับ HSPA ทำให้มีอัตราการรับส่งข้อมูลเพิ่มชึ้นเป็น 1 Mbps โดยวิธีการมอดูเลชันแบบ 16QAM, 32QAM, 8PSK จากรหัสเทอร์โบ

       สำหรับระบบ CDMA2000 มีแผนการพัฒนาระบบให้เร็วขึ้นไปเป็น CDMA 20001x EV-DO อัตราการรับส่งข้อมูลโดยเฉลี่ย 450-800 และ 300-400 Mbps บนเครือข่าย IP (ขึ้นกับแต่ละ Release) ถ้าต้องการเพิ่มอัตราการรับส่งข้อมูลขาขึ้นและขาลงเป็น 75 Mbps และ 275 Mbps จะต้องใช้วิธี UMB หรือ CDMA2000 1xEV-DV ที่มีกระบวนการเข้าถึงแบบ OFDMA และสำหรับระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ช่วงปลายยุคที่ 3 (3.9G) ในโครงการ 3GPP กลุ่มประเทศที่ใช้เทคโนโลยี WCDMA และ CDMA ได้เพิ่มความกว้างของแถบคลื่นพาห์ใน HSPA+ เป็น 10 MHz เรียกว่า Dual-Carrier HSPA ร่วมกับสายอากาศ MIMO ทำให้สามารถรับส่งข้อมูลทั้งขาขึ้นและขาลงได้ 84 และ 23 Mbps และในโครงการ 3GPP2 กลุ่มประเทศที่ใช้เทคโนโลยี CDMA2000 ได้พัฒนาการเชื่อมต่อวิทยุในส่วนของโครงข่ายแกนหลัก LTE ซึ่งสามารถเพิ่มความจุช่องสัญญาณและอัตราการรับส่งข้อมูลขาขึ้นเท่ากับ 58-86 Mbps และขาลง 170-300 Mbps จากการมอดูเลชันแบบ 16QAM, 64QAM และ QPSK ดูเพลกซิ่งทั้ง FDD และ TDD ใช้กระบวนการเข้าถึงแบบ OFDMA ผ่านระบบสายอากาศ MIMO 

       ระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคที่ 4 จะพัฒนาเข้าสู่มาตรฐาน IMT-Advanced บนพื้นฐานเทคโนโลยีเครือข่าย GSM/EDGE และ UMTS/HSPA โดยความสามารถเพิ่มความจุช่องสัญญาณและอัตราการรับส่งข้อมูลที่สูงขึ้นด้วยเครือข่าย IP  จากกระบวนการเข้าถึง OFDMA หรือ SC-FDMA และ OFDM-TDMA ผ่านสายอากาศ MIMO ชนิด 4x4 ความถี่คลื่นพาห์ 1,280-1,720 MHz มอดูเลชันทั้งแบบ QPSK, 16QAM, 64QAM, DAPSK ดูเพลกซิ่งแบบ TDD และ FDD โดยมีความกว้างแถบคลื่นพาห์สูงมากตั้แต่ 5-20 MHz ซึ่งสามารถให้อัตราการรับส่งข้อมูลเฉลี่ย 100 kbps-1 Gbps สามารถรับส่งข้อมูลต่างๆทั้งที่ผ่านระบบโทรศัพท์และเครือข่ายอินเทอร์เน็ตได้ทั่วโลกอย่างรวดเร็ว ถูกต้อง และปลอดภัย IMT-Advanced ประกอบไปด้วยเทคโนโลยี LTE-Advanced ที่พัฒนา UTRAN ให้สามารถรองรับเครือข่าย IP ความเร็วสูงได้ โดยสถาปัตยกรรมเทคโนโลยี LTE-Advanced ประกอบไปด้วยเครือข่ายแกนหลักที่เป็นแบบ IP เครือข่ายเข้าถึงวิทยุ GERAN เครือข่ายกระบวนการเข้าถึงวิทยุสากล UTRAN และระบบวิทยุแพ็กเกท GPRS ขณะที่เทคโนโลยี UMB เป็นเทคโนโลยีใหม่ที่ใช้ IP บนโทรศัพท์เคลื่อนที่แบบความกว้างแถบคลื่นพาห์กว้างที่มีอัตรารับส่งข้อมูลขาลงกับขาขึ้นสูงถึง 288 และ 75 Mbps ด้วยกระบวนการเข้าถึงแบบ OFDMA ผ่านสายอากาศแบบ MIMO ที่สามารถปรับลำคลื่นได้ อาศัยโพรโตคอลในชั้นต่างๆได้แก่ ชั้น Environment ที่รองรับกระบวนการ Mobile, Home, Public Safety และ Enterprise ต่างๆ ส่วนเครือข่าย IP กับระบบรักษาความปลอดภัยข้อมูลจะอยู่ร่วมเครือข่ายแกนหลักบนชั้นขนส่งคือ TLS, SSL และ IPSec ขณะที่ชั้นบริการและควบคุมจะทำหน้าที่จัดการการทำงานต่างเช่น การรักษาความปลอดภัย QoS และทรัพยากร  เป็นต้น และสุดท้ายคือชั้นประยุกต์จะทำหน้าที่รองรับไฟล์ใช้งานได้แก่ เกม VoIP และ Mobile TV เป็นต้น ดังแสดงสรุปในตารางที่ 1

ตารางที่ 1 มาตรฐานโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคที่ 1 ถึง 4

       ด้านระบบเครือข่ายท้องถิ่นไร้สาย W-LAN เริ่มแรกใช้มาตรฐาน IEEE 802.11 ความถี่คลื่นพาห์ 2.4 GHz มอดูเลชันแบบ DS-SS/DBPSK และ DS-SS/DQPSK อัตราการรับส่งข้อมูล 1 และ 2 Mbps ในระยะทางภายในอาคารไม่เกิน 32 เมตร กับภายนอกอาคารไม่เกิน 95 เมตร และมีความเร็วในการเคลื่อนที่ของเครื่องลูกข่ายเท่ากับความเร็วในการเดิน ต่อมาเมื่อเริ่มก้าวเข้าสู่ยุตที่ 3 จึงได้หันมาใช้มาตรฐาน IEEE 802.11b เรียกว่า WiFi มอดูเลชันแบบ CCK-BPSK  และ CCK-QPSK สามารถเพิ่มอัตราเร็วได้เป็น 5.5 และ 11 Mbps และเปลี่ยนแปลงมาตรฐาน IEEE 802.11b มาเป็น IEEE 802.11a/g กับ IEEE 802.11h ความถี่คลื่นพาห์ 5 กับ 2.4 GHz มอดูเลชันทั้งขาขึ้นและขาลงแบบ OFDM/24QAM กับ OFDM/64QAM ทำให้ได้อัตราการรับส่งข้อมูลระหว่าง 1-54 Mbps ถัดมามาตรฐาน IEEE 802.11n ให้อัตราการรับส่งข้อมูลเป็น 200 Mbps จากการอาศัยสายอากาศแบบ MIMO และสุดท้ายเครือข่ายอินเทอร์เน็ตไร้สายท้องถิ่นได้มีการเปลี่ยนแปลงพัฒนาให้สามารถใช้ได้กับโทรศัพท์เคลื่อนที่และคอมพิวเตอร์หรือบลูทู๊ทธ์ จากข้อกำหนดมาตรฐาน IEEE 802.15.1 ความถี่คลื่นพาห์ 2.4 GHz มอดูเลชันแบบ TDM-FHSS อัตราการรับส่งข้อมูล 0.721-4 Mbps และมีระยะห่างจากโทรศัพท์เคลื่อนที่หรือคอมพิวเตอร์ไม่เกิน 10 เมตร ส่วนเครือข่ายอินเทอร์เน็ตไร้สายระหว่างเมืองแบบประจำที่หรือ WiMAX มาตรฐาน IEEE 802.16a และ d ที่มีลักษณะแพร่กระจายคลื่นทั้งที่เป็นแบบแนวระดับสายตาและไม่เป็นแนวระดับสายตาบนความถี่คลื่นพาห์ 10-66 GHz และ 2-11 GHz มอดูเลชันแบบ OFDM, QPSK, 16QAM และ 64QAM ได้อัตราการรับส่งข้อมูล 4-70 Mbps ระยะห่างไม่เกิน 50 km และ 6-10 km สำหรับการพัฒนาเครือข่ายอินเทอร์เน็ตไร้สายระหว่างเมืองแบบประจำที่ช่วงปลายยุคที่ 3 ได้พัฒนาให้สามารถเคลื่อนที่ได้ด้วยความเร็วไม่เกิน 120 km/h ระยะห่างจากสถานีฐาน 1-5 km เมื่อกำหนดให้ใช้ความถี่คลื่นพาห์ 2.3, 2.5, 3.3 และ 3.5 GHz มอดูเลชันแบบ OFDM ส่งสัญญาณผ่านสายอากาศแบบ MIMO มีอัตราการรับส่งข้อมูล 86 Mbps และ 170-300 Mbps เท่าเดิมตามมาตรฐาน IEEE 802.16e ซึ่งระบบเครือข่ายอินเทอร์เน็ตไร้สายระหว่างเมืองชนิดนี้มีชื่อว่า WiBRO หรือ Mobile WiMAX

    สำหรับการเชื่อมโยงระหว่างเครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่กับระบบอินเทอร์เนตไร้สายในยุคที่ 4 สามารถกระทำได้ด้วยมาตรฐาน IEEE 802.16m ซึ่งเรียกว่า WiMAX 2 หรือ Wireless MAN-Advanced ด้วยกระบวนการเข้าถึงแบบ OFDMA ความกว้างแถบคลื่นพาห์ 5-20 MHz ผ่านสายอากาศ MIMO ที่สามารถปรับลำคลื่นได้ ทำให้มีอัตราการรับส่งข้อมูลแบบเคลื่อนที่ 100 Mbps และแบบประจำที่ 1 Gbps โดยสถาปัตยกรรมเครือข่าย IMT-Advance ประกอบไปด้วยเครือข่ายไอพีแบคโบน เครือข่ายโทรศัพท์สวิทช์สาธารณะ เครือข่ายท้องถิ่น  เครือข่ายเคลื่อนที่บนไอพี เครือข่ายรวงผึ้ง 3G เครือข่ายอินเทอร์เนตระหว่างเมือง เครือข่ายแอดฮ๊อค ตัวตรวจจับเครือข่าย และ Nomadic บนเครือข่ายแกนหลักที่มีระบบการจัดการทรัพยากรและระบบรักษาความปลอดภัยข้อมูล สามารถใช้สื่อประสมต่างๆไม่ว่าจะเป็นเสียง ภาพ ข้อมูล และวีดิโอดังแสดงในตารางที่ 2

ตารางที่ 2 มาตรฐานเครือข่ายอินเทอร์เนตไร้สาย IEEE 802.xxx

 



Copyright © 2014 Faculty of Engineering, Mahanakorn University of Technology. All Rights Reserved.