Research

วิวัฒนาการโทรศัพท์เคลื่อนที่ ตอนที่ 1


ผศ.ดร.โชคชัย แสงดาว  
อาจารย์ประจำภาควิชาภาควิชาวิศวกรรมโทรคมนาคม ​ 
คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร  
17 มิถุนายน 2557  

1. บทนำ
     โทรศัพท์เคลื่อนที่ (Mobile Phone) เราคงรู้จักมักคุ้นกันดีและมีใช้กันแทบทุกคน หากใครไม่มีโทรศัพท์เคลื่อนที่ ดูจะเป็นคนค่อนข้างล้าสมัยทันที ยิ่งมีโทรศัพท์อัจฉริยะ (Smart Phone) จะแสดงถึงความทันสมัยและฐานะในสังคม ปัจจุบันโทรศัพท์เคลื่อนที่มีวิวัฒนาการที่รวดเร็ว สามารถใช้ได้ทั้งการติดต่อสื่อสารด้วยเสียงพูด ส่งข้อความ ส่งทั้งภาพนิ่งและภาพเคลื่อนไหว ดาวน์โหลดและอัพโหลดไฟล์ต่างๆ หรือแม้แต่ท่องโลกอินเทอร์เน็ตที่ทุกคนนิยมเรียกกันว่าสื่อสังคมออนไลน์ (Social media) ซึ่งสะดวกรวดเร็วกว่าสื่ออื่นๆในปัจจุบัน ที่สำคัญสามารถเชื่อมต่อเข้ากับสื่ออื่นๆได้ทั่วโลกในบริเวณที่มีสัญญาณโทรศัพท์ ทุกท่านเคยสงสัยบ้างไหมว่าโทรศัพท์เคลื่อนที่ที่ท่านทั้งหลายใช้อยู่ในปัจจุบันนั้นมีความเป็นมาอย่างไร และมันทำงานอย่างไร ถึงสามารถติดต่อกับสื่อต่างๆได้ แล้วคำว่า 1G, 2G, 3G 2,100 MHz หรือ 2.1 GHz, 3G+, 4G LTE ตลอดจน GSM และ IMT ฯลฯ ที่โฆษณาตามสื่อต่างๆนั้นมันหมายความว่าอย่างไร และคำว่าสามารถทำงานได้อย่างรวดเร็วเป็นอย่างไร ถ้าอย่างนั้นเรามาทดลองติดตามกันซักหน่อย………
ถ้าจะกล่าวถึงนิยามของโทรศัพท์เคลื่อนที่คืออะไร ปัจจุบันยังไม่มีคำบัญญัติเฉพาะที่ชัดเจน แต่ไม่เป็นไรให้เข้าใจง่ายๆว่าโทรศัพท์เคลื่อนที่หมายถึง โทรศัพท์แบบหนึ่งที่สามารถพกพาติดตัวไปได้ทุกสถานที่ และสามารถติดต่อสื่อสารถึงกันได้เฉพาะบริเวณที่มีคลื่นวิทยุแพร่กระจายอยู่เท่านั้น 
     ลำดับแรกเราควรทำความรู้จักกับโทรศัพท์เคลื่อนที่กันสักนิด เพื่อความเข้าใจในรายละเอียดอื่นๆต่อไป เริ่มตั้งแต่รูปร่างภายนอกของโทรศัพท์เคลื่อนที่มีได้หลายรูปแบบ ทั้งแบบเป็นแท่งสี่เหลี่ยมมีปุ่มกดหนาเทอะทะ ฟังก์ชันการใช้งานและหน่วยความจำมีให้เท่าที่จำเป็น (สมัยอดีต) ดังแสดงในรูปที่ 1 ก.) ปัจจุบันส่วนใหญ่มีลักษณะสี่เหลี่ยมแบนๆหน้าจอแบบสัมผัสเลื่อนไปมา (Touch screen) ดังแสดงในรูปที่ 1 ข.) และมีฟังก์ชันการใช้งานที่หลากหลาย สามารถรองรับโปรแกรมประยุกต์ใช้งานต่างๆได้มากมาย การทำงานเปรียบเสมือนว่าเป็นคอมพิวเตอร์พกพาขนาดเล็กดีๆนี่เอง ส่วนราคาก็มีตั้งแต่หลักร้อยบาทถึงหลายหมื่นบาท สามารถเลือกได้ตามความต้องการและทุนทรัพย์


                           ก.)                                         ข.)                                    ค.)        

รูปที่ 1 โทรศัพท์เคลื่อนที่
ก.)    โทรศัพท์ในอดีต        ข.) โทรศัพท์ปัจจุบัน         ค.) ซิมการ์ด

     ถ้าเปิดฝาเครื่องดูจะพบว่ามีวงจรภายในซับซ้อนเต็มไปหมด ยากแก่การทำความเข้าใจว่ามันคืออะไร แต่ไม่เป็นไร ขอเพียงแค่สามารถใส่ซิมการ์ด (Sim card) ที่บันทึกหมายเลขเบอร์โทรศัพท์ และถอดเปลี่ยนแบตเตอร์รี่ได้ยามจำเป็นก็เพียงพอดังแสดงในรูปที่ 1 ค.) การที่มีเฉพาะเครื่องโทรศัพท์เพียงเครื่องเดียวคงไม่สามารถติดต่อสื่อสารถึงผู้อื่นได้ นอกจากจะต้องมีโทรศัพท์ปลายทางที่เป็นได้ทั้งโทรศัพท์เคลื่อนที่เหมือนกันหรือโทรศัพท์ประจำที่ตามบ้านอีกเครื่องแล้ว ยังต้องมีสถานีฐาน (Base station) เป็นตัวเชื่อมต่อสัญญาณโทรศัพท์เคลื่อนที่เข้ากับโครงข่ายโทรศัพท์ (Telephone network) อีกด้วย ซึ่งโครงข่ายโทรศัพท์แต่ละแห่งสามารถรองรับการใช้โทรศัพท์จำนวนหลายๆเครื่องได้พร้อมกันเป็นจำนวนมาก ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับจำนวนช่อง (Channel) และความจุช่องสัญญาณ (Capacity) ดังแสดงในรูปที่

รูปที่ 2 ระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่

     โทรศัพท์เคลื่อนที่มีวิวัฒนาการมาอย่างยาวนาน ในยุคแรกเริ่มก่อนที่จะกลายมาเป็นโทรศัพท์เคลื่อนที่ในปัจจุบันได้ถือกำเนิดมาจากวิทยุโทรศัพท์เคลื่อนที่ (Mobile radio telephone) ซึ่งเป็นวิทยุโทรศัพท์แบบหนึ่งที่สามารถพกพาติดตัวไปได้ และสามารถติดต่อสื่อสารถึงกันได้เฉพาะบริเวณที่มีคลื่นวิทยุแพร่กระจายอยู่เท่านั้น และได้ถูกพัฒนามาเป็นโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคที่ 1 (First generation : 1G) ซึ่งเป็นระบบแอนะลอก (Analog) ซึ่งมีคุณภาพเสียงไม่ค่อยชัดเจน ส่วนโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคที่ 2 (Second generation : 2G) เป็นระบบดิจิทัล (Digital) ในช่วงเริ่มต้น มีคุณภาพเสียงคมชัดกว่าระบบแอนะลอกและมีอัตราการส่งสัญญาณข้อมูลเพียงหลักร้อยกิโลบิตต่อวินาที (Kbps) โทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคที่ 3 (Third generation : 3G) เป็นระบบดิจิทัลที่มีอัตราการส่งสัญญาณข้อมูลเร็วหลายสิบเมกะบิตต่อวินาที (Mbps) โทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคที่ 4 (Fourth generation : 4G) เป็นระบบดิจิทัลที่มีอัตราการส่งสัญญาณข้อมูลเร็วหลายร้อยเมกะบิตต่อวินาที และโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคที่ 5 คือระบบดิจิทัลที่มีอัตราการส่งสัญญาณข้อมูลเร็วถึงหลักจิกะบิตต่อวินาที (Gbps)

2. วิทยุโทรศัพท์เคลื่อนที่
     การทดลองใช้วิทยุโทรศัพท์เคลื่อนที่เริ่มครั้งแรกเมื่อปี ค.ศ. 1940  และพัฒนาจนสามารถใช้งานได้สมบูรณ์ในปี ค.ศ. 1946 โดยบริษัท AT&T ได้เริ่มให้บริการวิทยุโทรศัพท์เคลื่อนที่เป็นรายแรก แต่ภายในช่วงเวลานั้นวิทยุโทรศัพท์เคลื่อนที่ยังคงใช้งานได้เพียงเฉพาะกลุ่ม เนื่องจากมีช่องสัญญาณใช้งานเพียง 6 ช่อง วิธีการรับส่งสัญญาณเสียงใช้กระบวนการมอดูเลชั่นทางขนาดหรือ AM (Amplitude Modulation) วิทยุโทรศัพท์เคลื่อนที่มีข้อจำกัดอยู่หลายประการได้แก่ด้านเครือข่ายการสื่อสาร เนื่องจากช่องสัญญาณแต่ละช่องอนุญาตให้มีผู้ใช้บริการได้เพียงรายเดียว การติดต่อสื่อสารกับปลายทางจะต้องเรียกผ่านศูนย์ควบคุมโดยมีพนักงานเป็นผู้เชื่อมต่อสัญญาณ คุณภาพเสียงไม่ดีและประการสำคัญคือมีความจุช่องสัญญาณต่ำ อย่างไรก็ตามได้มีการพัฒนาระบบให้มีความจุช่องสัญญาณสูงขึ้น โดยใช้การมอดูเลชั่นทางความถี่หรือ FM (Frequency Modulation)  ทำให้มีแถบความกว้างช่องสัญญาณลดลงจากเดิม 120 กิโลเฮิรตซ์ เหลือ 25 กิโลเฮิรตซ์ สามารถช่วยเพิ่มจำนวนช่องสัญญาณได้มากขึ้น นอกจากนี้ยังแบ่งช่องว่างความถี่ในพื้นที่ให้บริการได้หลายช่อง โดยสามารถนำความถี่ที่ใช้งานแล้วในพื้นที่อื่นกลับมาใช้งานใหม่ได้ (Frequency Reuse) ซึ่งเป็นลักษณะของระบบวิทยุโทรศัพท์เคลื่อนที่ในสมัยแรกดังแสดงในรูปที่ 3

รูปที่ 3 วิทยุโทรศัพท์เคลื่อนที่

     สำหรับวิวัฒนาการโทรศัพท์เคลื่อนที่ตอนที่ 1 ได้กล่าวถึงการรู้จักโทรศัพท์เคลื่อนที่อย่างสั้นๆ และวิทยุโทรศัพท์เคลื่อนที่ที่เป็นต้นกำเนิดระบบโทรศัพท์ในปัจจุบัน ตอนที่ 2 ต่อไปจะกล่าวถึงระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคที่ 1 ซึ่งอาจมีศัพท์ทางเทคนิคเฉพาะที่จะสร้างความไม่เข้าใจให้แก่ผู้ที่ไม่มีพื้นฐานความรู้ทางโทรคมนาคมได้ อย่างไรก็ตามผู้เขียนจะพยายามสื่อสารออกมาเพื่อให้ผู้อ่านได้เข้าใจได้โดยง่ายที่สุดเท่าที่จะทำได้ ทั้งนี้หากผู้อ่านสงสัยประการใดสามารถสืบค้นได้ตามหนังสือ

<< ย้อนกลับ