Research

วิวัฒนาการโทรศัพท์เคลื่อนที่ ตอนที่ 3


ผศ.ดร.โชคชัย แสงดาว  
อาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมโทรคมนาคม ​ 
คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร  
31 ตุลาคม 2557  

1. กล่าวนำ
       เมื่อได้เข้าใจความหมายของ “โทรศัพท์เคลื่อนที่ วิทยุโทรศัพท์เคลื่อนที่ และผู้ให้บริการในประเทศไทย” แล้ว ต่อไปจะได้กล่าวถึงพื้นฐานระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ การจัดการระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ หลักการทำงานของระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ และโครงสร้างพื้นฐานระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ ซึ่งมีความจำเป็นอย่างมากในการทำความเข้าใจถึงการวิวัฒนาการโทรศัพท์เคลื่อนที่ในปัจจุบัน

2. พื้นฐานระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่    

2.1 ความรู้ทั่วไปของเทคโนโลยีโทรศัพท์เคลื่อนที่ 
       วิวัฒนาการของเทคโนโลยีที่ก่อให้เกิดเป็นระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ เริ่มต้นจากวิทยุโทรศัพท์เคลื่อนที่ (Mobile Radiotelephone) ซึ่งเป็นวิทยุโทรศัพท์แบบหนึ่งที่สามารถพกพาติดตัวไปด้วย แต่จะสามารถติดต่อสื่อสารกันได้เฉพาะในบริเวณที่คลื่นวิทยุเดินทางไปถึงอีกเครื่องหนึ่งเท่านั้น การทดลองใช้วิทยุโทรศัพท์เคลื่อนที่ได้เริ่มครั้งแรกเมื่อปี พ.ศ. 2483 และได้มีปรับปรุงพัฒนามาจนในที่สุดปี พ.ศ.2489 บริษัท AT&T จำกัด ได้เริ่มให้บริการวิทยุโทรศัพท์เคลื่อนที่เป็นรายแรก แต่ในเวลานั้นวิทยุโทรศัพท์เคลื่อนที่ยังคงใช้งานได้แต่เฉพาะในกลุ่มจำกัด ซึ่งขณะนั้นมีช่องสัญญาณใช้งานเพียง 6 ช่องเท่านั้น โดยใช้การส่งแบบเอเอ็ม (AM) ซึ่งมีข้อจำกัดอยู่หลายประการเช่น ข้อจำกัดด้านเครือข่ายของการสื่อสาร เนื่องจากช่องสัญญาณแต่ละช่องอนุญาตให้มีผู้ใช้บริการได้เพียงคนเดียว การติดต่อเลขหมายปลายทางจะต้องเรียกผ่านศูนย์ควบคุมเท่านั้น โดยต้องมีพนักงานเป็นผู้เชื่อมต่อสัญญาณให้ และข้อเสียประการสำคัญคือมีความจุของช่องสัญญาณต่ำ ในที่สุดระบบวิทยุโทรศัพท์เคลื่อนที่นี้ต้องถูกระงับการให้บริการลง แต่ยังมีความต้องการใช้วิทยุโทรศัพท์เคลื่อนที่มากขึ้น จึงได้มีผู้พัฒนาระบบเพื่อให้มีความจุของสัญญาณสูงขึ้น โดยใช้เทคโนโลยีแบบเอฟเอ็ม (FM) ทำให้ใช้แถบกว้างของช่องสัญญาณสื่อสารลดลงจากเดิมจาก 120 กิโลเฮิรตซ์ มาเป็น 25 กิโลเฮิรตซ์ สามารถช่วยเพิ่มจำนวนช่องสัญญาณใช้ในการติดต่อสื่อสารได้มากขึ้น และนอกจากนั้นยังได้แบ่งช่องว่างความถี่ในพื้นที่บริการให้ใช้งานหลายช่องความถี่ และได้ได้นำความถี่ที่ใช้งานในพื้นที่อื่นกลับมาใช้งานใหม่ในอีกพื้นที่หนึ่ง จึงสามารถใช้ช่องสัญญาณเพื่อติดต่อสื่อสารได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งเป็นลักษณะของระบบวิทยุโทรศัพท์เคลื่อนที่ในสมัยแรกๆ ในปี พ.ศ. 2490 ห้องทดลองเบลล์ได้จดสิทธิบัตรของระบบนี้และได้พัฒนาระบบวิทยุโทรศัพท์เคลื่อนที่จนกลายมาเป็นระบบโทรศัพท์แบบรวงผึ้ง (Cellular Mobile Telephone System) หรือเรียกสั้นๆ ว่าโทรศัพท์เคลื่อนที่ (Cellular Telephone) โครงสร้างของระบบประกอบด้วยอุปกรณ์ทวนสัญญาณ (Repeater) จำนวนมากประกอบกันเครือข่าย แต่ระบบยังมีความสามารถไม่เพียงพอที่จะใช้งานในทางธุรกิจ แต่อย่างไรก็ตามระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ได้ถูกติดตั้งและเปิดให้บริการในปี พ.ศ. 2526 โดยพื้นที่ให้บริการทั้งหมดจะถูกแบ่งออกเป็นส่วนเล็กๆ เรียกว่า เซลล์ (Cell) แต่ละเซลล์เล็กๆจะมีรัศมีและจัดสรรความถี่ใช้งานเฉพาะเซลล์พ่วงต่อกันเป็นแบบรวงผึ้ง เนื่องจากพื้นที่ให้บริการมีขนาดเล็กจึงไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องส่งที่กำลังส่งสูงๆ สามารถนำความถี่ซ้ำๆ ไปใช้งานได้เพิ่มมากขึ้นดังแสดงในรูปที่ 1.1

รูปที่ 1.1 การแบ่งกลุ่มเซลล์ระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่

2.2 การจัดการระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่
       ระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ได้รับการพัฒนาขึ้นมาให้เหมาะสมกับการใช้งานได้ในปัจจุบัน สามารถครอบคลุมพื้นที่ให้บริการได้กว้างมากขึ้น ขยายขอบเขตการให้การบริการได้ต่อเนื่องตามความต้องการ ในเขตพื้นที่มีประชากรหนาแน่น ซึ่งจะมีความต้องการใช้โทรศัพท์เคลื่อนที่จำนวนมากก็ต้องออกแบบให้มีจำนวนเซลล์เป็นจำนวนมากขึ้นเพื่อรับรองอัตราใช้บริการแบบทราฟฟิก (Traffic) ที่เพิ่มขึ้น ส่วนในเขตที่มีประชากรไม่หนาแน่นนั้นจะมีความต้องการใช้โทรศัพท์เคลื่อนที่มีจำนวนน้อยกว่า ก็จะออกแบบให้เซลล์มีขนาดใหญ่ขึ้น แต่ละเซลล์ที่ติดกันจะใช้ย่านความถี่ที่แตกต่างกันเพื่อการนำความถี่กลับมาใช้อีก (Frequency Reuse) โดยไม่ให้เกิดสัญญาณรบกวนแทรกสอด (Interference) แต่หากต้องการใช้โทรศัพท์เคลื่อนที่เพิ่มขึ้นก็จะแบ่งจำนวนเซลล์ออกแบบเป็นเซลล์ย่อย (Cell Splitting) ให้มากขึ้นตามต้องการได้ ทำให้ระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่สามารถนำความถี่กลับมาใช้งานอย่างมีประสิทธิภาพ ระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ใช้หลักการติดตั้งเครื่องรับส่งวิทยุ (Transceiver) ที่กำลังส่งต่ำๆ จำนวนมากกระจายเป็นจุดๆ ไปทั่วพื้นที่ให้บริการ จุดที่ติดตั้งเครื่องรับส่งวิทยุเหล่านี้เรียกว่า สถานีฐาน (Base Station : BS) หรืออาจเรียกว่าที่ตั้งเซลล์ (Cell Site) ซึ่งทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางเซลล์ ลักษณะโครงสร้างระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ดังแสดงในรูปที่ 1.2 

รูปที่ 1.2 โครงสร้างพื้นฐานของระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่

       โครงสร้างพื้นฐานของระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่แต่ละเซลล์จะเชื่อมต่อถึงกัน ซึ่งแต่ละเซลล์มีรัศมีครอบคลุมกว้างหรือแคบนั้นขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของความต้องใช้บริการโทรศัพท์เคลื่อนที่ ในพื้นที่มีความหนาแน่นไม่มากจำนวนเซลล์จะครอบคลุมพื้นที่ได้เป็นบริเวณกว้าง โดยมาตรฐานทั่วไปที่นิยมใช้ขนาดของเซลล์มีรัศมีตั้งแต่ 250 เมตร จนถึง 30 กิโลเมตร แต่ถ้ามีความต้องใช้โทรศัพท์เคลื่อนที่หนาแน่นมากจำนวนเซลล์จะมีขนาดลดลงเพื่อเพิ่มการใช้ความถี่ซ้ำให้มากขึ้นและจะต้องเพิ่มสถานีฐานมากขึ้นตามไปด้วย แต่เครื่องส่งของแต่ละเซลล์จะลดกำลังส่งลงให้ครอบคลุมอยู่เฉพาะพื้นบริการเท่านั้น
       ระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่นั้นต้องนำความถี่ที่ใช้แล้วกลับมาใช้อีกในเซลล์ต่างๆ ที่อยู่ห่างไกลออกไป จำนวนช่องสัญญาณมากน้อยขึ้นอยู่กับแถบความถี่ที่จัดสรรให้โดยผู้ให้บริการที่รับผิดชอบ และช่วงห่างของช่องสัญญาณที่เป็นมาตรฐานใช้กันอยู่เป็นเครือข่ายช่องสัญญาณในกลุ่มเซลล์ที่ติดกันจะต้องใช้ความถี่ที่แตกต่างกัน ระบบทำงานของโทรศัพท์เคลื่อนที่จะต้องป้องกันการรบกวนสัญญาณที่ใช้ความถี่เดียวกันในบริเวณที่ใกล้เคียง ซึ่งเรียกว่าการแทรกสอดช่องสัญญาณร่วม (Co-Channel Interference) ต้องให้อยู่ในขีดจำกัดที่ยอมรับได้ตามมาตรฐานการสื่อสารในระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ 
       การนำความถี่เดิมมาใช้ใหม่ต้องแบ่งพื้นบริการหรือเซลล์เป็นจำนวนที่เหมาะสมในทางเทคนิคมักใช้ตัวแปรจำนวนเซลล์ที่จะจัดกลุ่มคือ K โดยแต่ละเซลล์ที่ติดกันต้องใช้ช่องสัญญาณที่ต่างความถี่กัน สำหรับจำนวน เซลล์หรือ K นั้นควรมีมากที่สุดที่จะจัดได้เท่าที่จำเป็น ซึ่งจะต้องไม่ให้เกิดการซ้อนทับกันหรือเกิดช่องว่างระหว่างเซลล์ โดยส่วนมากการจัดสรรเซลล์ที่นิยมจะมีจำนวน K เท่ากับ 4, 7, 12 และ 19 เซลล์ เป็นต้น ลักษณะการวางพื้นที่บริการหรือเซลล์ที่แตกต่างกันดังแสดงในรูปที่ 1.3


K=4                                                                  K=7 

K=14                                                                K=19 

รูปที่ 1.3 การแบ่งกลุ่มเซลล์เพื่อใช้ความถี่ซ้ำของระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่

       การแบ่งกลุ่มเซลล์ที่ใช้ค่า K น้อยนั้นจะทำมีจำนวนช่องสัญญาณสื่อสารในแต่ละเซลล์มีจำนวนมาก จะสามารถรองรับบริการผู้ใช้โทรศัพท์เคลื่อนได้จำนวนมากในเวลาเดียวกัน แต่หากค่า K เพิ่มขึ้นจะทำให้จำนวนช่องสัญญาณสื่อสารในแต่ละเซลล์มีจำนวนน้อยลง ทำให้ในแต่ละเซลล์จะให้บริการหมายเลขได้จำนวนน้อยลงในเวลาเดียวกัน ตัวอย่างเช่น สำหรับระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ซึ่งมีจำนวนช่องสัญญาณทั้งหมด 280 ช่อง เมื่อใช้จำนวนเซลล์สัญญาณที่แตกต่างกันคือ K เท่ากับ 4 ทำให้แต่ละเซลล์จะมีช่องสัญญาณสื่อสาร 70 ช่อง และหากแบ่งเซลล์ให้บริการ K เท่ากับ 7 จะได้ช่องสัญญาณสื่อสาร 40 ช่อง เป็นต้น 

2.3 หลักการทำงานของระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่
       หลักการทำงานของระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่จะต้องประกอบด้วยตัวเครื่องโทรศัพท์เคลื่อนที่ (Mobile Station ; MS) สถานีฐาน (Base Station ; BS) และ ชุมสายโทรศัพท์เคลื่อนที่ (Public Switched Telephone Network ; PSTN) ทั้งหมดนั้นจะต่อกันเป็นเครือข่ายระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ ซึ่งมีขั้นตอนการทำงานดั้งนี้
       1. เมื่อเปิดเครื่องโทรศัพท์เคลื่อนที่ ลำดับแรกโทรศัพท์เคลื่อนที่จะตรวจสอบหาสัญญาณจากช่องสัญญาณที่มีอยู่ในบริเวณหรือเซลล์นั้นโดยอัตโนมัติ และปรับความถี่ให้ตรงกับช่องสัญญาณที่มีความแรงมากที่สุดของสถานีฐานที่อยู่ใกล้ที่สุด และคงสถานะไว้จนกว่าเครื่องโทรศัพท์จะเคลื่อนที่ไปยังพื้นที่อื่นและมีความแรงของสัญญาณมากกว่าเซลล์เดิมดังแสดงในรูปที่ 1.4 
       2. ขณะที่ผู้ใช้เครื่องโทรศัพท์เคลื่อนที่ต้องการติดต่อเลขหมายปลายทางโดยกดเลขหมายที่ต้องการติดต่อด้วยเรียบร้อยและกดส่ง เครื่องโทรศัพท์จะส่งสัญญาณออกไปให้กับสถานีฐาน ที่สถานีฐานเมื่อรับสัญญาณนั้นจะทำหน้าที่เลือกช่องสัญญาณให้โดยอัตโนมัติ ซึ่งข้อมูลของสัญญาณควบคุมและสัญญาณเรียกจะแฝงอยู่ในคลื่นวิทยุในระดับกำลังส่งต่ำออกจากเครื่องโทรศัพท์เคลื่อนที่ผ่านอากาศส่งไปยังสถานีฐาน ในส่วนของสถานีฐานจะเชื่อมต่ออยู่กับชุมสายโทรศัพท์เคลื่อนที่ซึ่งเป็นส่วนทำหน้าที่ควบคุมและเชื่อมต่อสัญญาณและต่อกันเป็นระบบเครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่ โดยจะมีฐานข้อมูลเลขหมายโทรศัพท์เคลื่อนที่ แต่หากสัญญาณนั้นเป็นเลขหมายของโทรศัพท์พื้นฐานหรือโทรศัพท์ประจำที่ สัญญาณเรียกเข้าจะถูกส่งต่อเข้าไปเชื่อมต่อกับระบบชุมสายโทรศัพท์พื้นฐาน (PSTN) เช่นชุมสายของ บริษัท ทีโอที คอร์ปอเรชั่น จำกัด (มหาชน)
       3. กรณีใช้โทรศัพท์เรียกเข้าหาเครื่องโทรศัพท์เคลื่อนที่ ชุมสายโทรศัพท์ประจำที่จะสามารถแยกได้ว่าเป็นการเรียกไปยังปลายทางชนิดใด โดยตรวจสอบจากกลุ่มรหัสเลขหมายนำหน้า ซึ่งถ้าเป็นเครื่องโทรศัพท์เคลื่อนที่จะขึ้นต้นด้วยเลข 08x หรือ 09x ตามด้วยเลขหมายโทรศัพท์ ชุมสายโทรศัพท์เคลื่อนที่ต้องส่งข้อมูลสั้นๆ เข้าหาเครื่องโทรศัพท์เคลื่อนที่ตามข้อมูลของหมายเลขนั้นในการค้นหาเครื่องลูกข่าย แต่ละสถานีฐานทำการส่งข้อความเรียกผ่านทางช่องปรับแต่ง เมื่อเครื่องโทรศัพท์เคลื่อนที่รับทราบว่ามีผู้เรียกเข้าหาตัวเองจะทำการติดต่อกลับผ่านทางช่องปรับแต่ง สถานีฐานจัดการหาช่องสัญญาณที่ว่างให้สามารถเชื่อมต่อการสนทนาได้ เครื่องโทรศัพท์เคลื่อนที่ทำการปรับจูนหาความถี่ของช่องสัญญาณตามคำสั่งของสถานีฐาน
       4. การเคลื่อนที่เปลี่ยนเซลล์ของโทรศัพท์เคลื่อนที่ ระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่สามารถทราบระดับความแรงของสัญญาณวิทยุที่ติดต่อกับเครื่องโทรศัพท์เคลื่อนที่ได้ ระดับความแรงของสัญญาณที่ลดจะหมายถึงเครื่องโทรศัพท์นั้นได้เคลื่อนที่ออกห่างจากสถานีฐานของเซลล์ที่ให้บริการอยู่ และถ้าสัญญาณต่ำลงมาก ระบบจะเปลี่ยนให้โทรศัพท์เคลื่อนที่นี้ย้ายไปติดต่อกับสถานีฐานในเซลล์อื่นซึ่งโทรศัพท์กำลังเคลื่อนที่เข้าใกล้และมีการรับสัญญาณแรงที่สุด เรียกวิธีการนี้ว่า แฮนด์ออฟ (Handoff) หรือแฮนด์โอเวอร์ (Handover) 

รูปที่ 1.4 การเชื่อมต่อสัญญาณระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่

       5. การสิ้นสุดการสนทนา เมื่อใช้เครื่องโทรศัพท์เคลื่อนที่กดปุ่มสิ้นสุดการสนทนาจะมีสัญญาณสิ้นสุดการสนทนาส่งไปยังสถานีฐาน สัญญาณจะถูกส่งต่อไปยังชุมสายโทรศัพท์เคลื่อนที่ ชุมสายโทรศัพท์เคลื่อนที่ทำการยกเลิกใช้ช่องสัญญาณดังกล่าว และสถานีฐานก็ยกเลิกการใช้ช่องสัญญาณเช่นกัน เครื่องโทรศัพท์เคลื่อนที่จะกลับไปวัดสัญญาณช่องปรับแต่งตามเดิม

2.4 โครงสร้างพื้นฐานระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่
       โครงสร้างพื้นฐานของระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ประกอบด้วยส่วนประกอบหลักๆ คล้ายกันไม่ว่าระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่จะเป็นระบบใด ซึ่งในระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่นั้นอาจแบ่งเป็นเครื่องลูกข่ายหรือตัวโทรศัพท์เคลื่อนที่ และเครือข่ายในระบบซึ่งติดตั้งประจำที่  และในส่วนที่เป็นเครือข่ายของระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่อาจแบ่งออกได้เป็น 2 ส่วนใหญ่ๆ คือ Base Station System (BSS) และ Network Switching System (NSS) ซึ่งในแต่ละส่วนจะแยกเป็นองค์ประกอบอื่นๆ ได้อีกที่แต่ละส่วนทำหน้าที่ต่างๆ โดยแต่ละองค์ประกอบคืออุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ โปรแกรม และฐานข้อมูล การทำงานของแต่ละส่วนมีรายละเอียดดังแสดงในรูปที่ 1.5

รูปที่ 1.5 องค์ประกอบพื้นฐานของระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่

       เครื่องลูกข่าย (Mobile Station: MS)
       เครื่องลูกข่ายจะประกอบด้วยสองส่วนที่สำคัญได้แก่ เครื่องโทรศัพท์เคลื่อนที่ Mobile equipment (terminal) แต่ละเครื่องจะต้องมีการระบุคุณสมบัติของเครื่องโดยมี International Mobile Equipment Identity (IMEI) ซึ่งจะแสดงว่าเครื่องโทรศัพท์นั้นสามารถใช้ในระบบใดได้บ้าง ส่วนที่สองคือ SIM (Subscriber Identity Module) ซึ่งจะมี International Mobile Subscriber Identity (IMSI) จะเก็บข้อมูลต่างๆ ของหมายเลขที่จะใช้กับโทรศัพท์เคลื่อนที่สำหรับอ้างอิงข้อมูลสำหรับการให้บริการ ซึ่ง IMEI กับ IMSI จะแยกเป็นอิสระกัน เพื่อให้ผู้ที่ใช้สามารถนำหมายเลขที่อยู่ใน SIM ไปใช้กับเครื่องโทรศัพท์เครื่องอื่นได้

       ระบบสถานีฐาน (Base Station System ; BSS)    
       เป็นส่วนซึ่งทำหน้าที่เชื่อมต่อกับลูกข่ายหรือโทรศัพท์เคลื่อนที่ผ่านคลื่นวิทยุ แบ่งออกเป็นสองส่วนหลักได้แก่ ส่วนสถานีฐาน และส่วนอุปกรณ์ควบคุมสถานีฐาน

       สถานีฐาน (Base Transceiver Station: BTS) 
       ทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการติดต่อสื่อสารโดยตรงระหว่างเครื่องโทรศัพท์ลูกข่าย MS กับเครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่โดยใช้คลื่นวิทยุในการติดต่อสื่อสารต้องทำงานร่วมกับอุปกรณ์ BSC และชุมสายโทรศัพท์เคลื่อนที่ ส่วนประกอบของสถานีฐานสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ส่วนหลักๆด้วยกัน ส่วนแรกได้แก่ส่วนของระบบควบคุมการทำงานและการติดต่อสื่อสารกับอุปกรณ์ BSC ส่วนที่เหลือเป็นภาคการจักการสื่อสารทางคลื่นความถี่วิทยุสำหรับการติดต่อสื่อสารกับเครื่องลูกข่าย หน้าที่โดยทั่วไปของ BTS มีดังนี้
       1. รายงานเกี่ยวกับคุณภาพช่องสัญญาณที่ไม่มีการใช้งานให้ BSC ทราบ
       2. ทำการเข้ารหัสช่องสัญญาณ (Channel Code) และถอดรหัส (Decode)
       3. เอ็นคริปชั่น (Encryption)
       4. ทำการซิงโครไนซ์ (Synchronize) กับ MS

       อุปกรณ์ควบคุมสถานีฐาน (Base Station Controller: BSC)
       ทำหน้าที่ควบคุมการจัดสรรทรัพยากรหลัก นั้นก็คือช่องสัญญาณความถี่ในกลุ่มสถานีฐาน ควบคุมการสร้างเส้นทางเชื่อมต่อเพื่อใช้ในการสนทนาต่อผ่านสถานีฐานไปยังเครื่องโทรศัพท์ลูกข่าย โดยติดต่อสื่อสารกับชุมสายโทรศัพท์เคลื่อนที่อุปกรณ์ BSC โดยจะทำหน้าที่ในการบริหารการทำงานอุปกรณ์ BTS ทั้งหมดทำให้ชุมสายสามารถรองรับจำนวนผู้ใช้งานมากขึ้น จำนวนของอุปกรณ์ BSC ในเครือข่ายหนึ่งจะมีอยู่เท่าใดนั้นก็ขึ้นอยู่กับการออกแบบของผู้วางระบบแต่ละราย โดยทั่วไปแล้ว BSC แต่ละตัวจะมีความสามารถรองรับจำนวนสถานีฐานที่ถูกควบคุมอยู่ จำนวนอุปกรณ์รับส่งสัญญาณความถี่ของสถานีฐานทั้งหมดยังขึ้นอยู่กับรูปแบบการเชื่อมต่อของสถานีฐาน สรุปหน้าที่ของ BSC มีดังนี้
       1. จัดการเกี่ยวกับช่องสัญญาณวิทยุ
       2. จัดการเกี่ยวกับ RF Link
       3. จัดการเกี่ยวกับ Frequency Hopping
       4.ควบคุมกำลังส่งของ MS และ BTS
       5. ควบคุมคุณภาพ และระดับกำลังงานของสัญญาณในช่องสัญญาณที่ใช้งาน
       6. จัดการเกี่ยวกับการทำ Handover

       โครงข่ายสวิทช์ชิ่งย่อย (Network Switching Subsystem ;NSS)
       NSS ประกอบด้วย Function หลักๆที่ทำหน้าที่ในการ Switch แก่ระบบ ซึ่งจะมี Function unit ดังนี้

       สวิทช์ชิ่งบริการเคลื่อนที่ (Mobile Service Switching Center ; MSC)
       MSC หรือเรียกกว่าชุมสายของเครือข่ายระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ จะเป็นส่วนที่เชื่อมต่อระหว่าง BSC ซึ่งเป็นส่วนที่ดูแลการรับส่งสัญญาณระหว่างเครื่องโทรศัพท์เคลื่อนที่ และส่วนอีกด้านหนึ่งจะต่อเชื่อมกับเครือข่ายทั้งหมดของระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่รวมทั้งเครือข่ายอื่นด้วย โดยหน้าที่ของ MSC คือเป็นส่วนสวิตช์และเชื่อมต่อคู่สายระหว่างเครื่องลูกข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่เข้าด้วยกัน รวมทั้งคู่สายระหว่างโทรศัพท์เคลื่อนที่กับโทรศัพท์ประเภทอื่นด้วย นอกจากนี้ MSC มีหน้าที่ในการย้ายเซลล์ให้บริการหรือ Handover รวมทั้งต้องรายงานตำแหน่งของโทรศัพท์เคลื่อนที่ด้วย ในระบบเครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่จะมี MSC หลายๆ ตัวเชื่อมต่อกัน จะมีจำนวนเท่าไรนั้นขึ้นกับการออกแบบให้เหมาะสมเพื่อรองรับจำนวนผู้ใช้บริการ สำหรับเมื่อต้องการเชื่อมต่อกับเครือข่ายโทรศัพท์อื่น เช่น เครือข่ายของระบบโทรศัพท์พื้นฐาน PSTN จะต้องเชื่อมต่อเส้นทางของสัญญาณไปยังเครือข่ายอื่นโดย GMSC (Gateway Mobile Service Switching Center) ในส่วนของ  MSC นั้นต้องทำงานรวมกับส่วนประกอบหลักที่สำคัญอีก 3 ส่วนคือ HLR VLE และ AUC

       การลงทะเบียนตำแหน่งเครื่อง (Home Location Register ; HLR)
       เป็นฐานข้อมูลสำหรับ MSC ที่ทำหน้าที่เก็บข้อมูลของผู้ใช้โทรศัพท์เคลื่อนที่ ข้อมูลที่สำคัญที่ต้องบันทึก เช่น สถานะของเครื่องโทรศัพท์ การปิดและเปิด การใช้งานโทรออก การรับสายเข้า การใช้งานของเครื่องโทรศัพท์ครั้งล่าสุด และรวมถึงการใช้บริการเสริมต่างๆ สรุปหน้าที่ของ HLR ได้คือ 
       1. จัดการเกี่ยวกับข้อมูลผู้ใช้โทรศัพท์เคลื่อนที่
       2. Location Register และ Call Handle
       3. ช่วยในการทำ Encryption และตรวจสอบความถูกต้อง
       4. จัดการเกี่ยวกับบริการเสริม
       5. SMSC (Short Message Service Center)

       การลงทะเบียนตำแหน่งโทรศัพท์ต่างถิ่น (Visitor Location Register ; VLR)        
       เป็นฐานข้อมูลอีกแบบหนึ่งที่จะทำงานร่วมกับ MSC หนึ่งชุดหรือกลุ่มของ MSC  โดย VLR มีหน้าที่เก็บข้อมูลชั่วคราวของผู้ที่ใช้บริการในขณะที่มีการใช้งานอยู่ เช่น เก็บตำแหน่งหรือบริเวณที่เครื่องโทรศัพท์ใช้งานอยู่ ซึ่งอาจมีการเปลี่ยนแปลงได้ตลอดเวลา นอกจากนี้ยังเป็นส่วนที่เก็บข้อมูลโทรศัพท์เคลื่อนที่เมื่อเป็นโทรศัพท์ต่างถิ่น เช่น เครื่องโทรศัพท์จากต่างประเทศ จะเห็นว่าหน้าที่หลักของ VLR นั้นจะมาช่วยการทำงานของ HLR เพื่อลดปริมาณการร้องขอข้อมูลจาก HLR ที่เครื่องโทรศัพท์เคลื่อนที่นั้นได้ลงทะเบียนเป็นสมาชิกไว้

       ศูนย์ข้อมูลลับ (Authentication Center ; AUC)
       เป็นฐานข้อมูลซึ่งเก็บข้อมูลที่เป็นความลับ จึงต้องมีการจัดเก็บไว้ในสถานที่ ที่ปลอดภัย โดยจะอนุญาตให้เข้าได้เฉพาะบุคคลที่มีส่วนเกี่ยวข้องดู แลและรับผิดชอบกับระบบเท่านั้น การจะเข้าถึงข้อมูลเหล่านี้ได้ก็จะต้องมีการใส่รหัสลับผ่านด้านนอกจากนี้ ข้อมูลที่เก็บอยู่ในฐานข้อมูลยังต้องมีการเข้ารหัสอีก โดย AUC นี้จะติดต่อเฉพาะกับ HLR เท่านั้น 

3. สรุป
       การใช้งานแต่มีหลักการเดียวกัน โครงสร้างพื้นฐานของระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่จะประกอบไปด้วยเครื่องลูกข่าย สถานีฐาน ระบบสถานีฐาน อุปกรณ์ควบคุมสถานีฐาน โครงข่ายสวิทช์ชิ่งย่อย สวิทช์ชิ่งบริการเคลื่อนที่ การลงทะเบียนตำแหน่งเครื่อง การลงทะเบียนตำแหน่งโทรศัพท์ต่างถิ่น และศูนย์ข้อมูลลับ  

<< ย้อนกลับ