Research

วิวัฒนาการโทรศัพท์เคลื่อนที่ ตอนที่ 6


ผศ.ดร.โชคชัย แสงดาว  
อาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมโทรคมนาคม ​ 
คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร  
31 พฤษภาคม 2558  

       ผู้อ่านทุกท่านคงเข้าใจดีแล้วว่า 3GPP และ 3GPP2 คืออะไร มีวัตถุประสงค์ กรอบการทำงาน และหน้าที่อย่างไร ต่อไปนี้จะได้กล่าวถึงการกำหนดมาตรฐานระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ ปฏิสัมพันธ์ระหว่าง 3GPP และ 3GPP2 กับ ITU รายละเอียดมาตรฐาน 3G และ 4G ตลอดจนการกำหนด Roadmap เทคโนโลยี 3G และ 4G ที่แสดงให้เห็นถึงการหลอมรวมเทคโนโลยีระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ในปัจจุบัน

1. การกำหนดมาตรฐานระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ 3G
       สหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศหรือ ITU เป็นองค์กรสากลของสหประชาชาติ จัดตั้งขึ้นที่กรุงปารีส ประเทศฝรั่งเศส เมื่อวันที่ 17 พฤษภาคม ค.ศ. 1865 (พ.ศ. ๒๔o๘) ปัจจุบันมีสำนักงานใหญ่ตั้งอยู่ที่นครเจนีวา ประเทศสวิสเซอร์แลนด์ (ใกล้กับสำนักงานสหประชาชาติ) สหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศมีหน้าที่ในการพัฒนามาตรฐานและกฎระเบียบสำหรับการสื่อสารวิทยุ และโทรคมนาคมระหว่างประเทศ การกำหนดจัดสรรแถบคลื่นความถี่วิทยุ (Allocation of the Radio Spectrum) และบริหารจัดการกรณีที่จำเป็นสำหรับการเชื่อมโยงเครือข่ายระหว่างประเทศซึ่งประกอบด้วย 4 ภาคส่วนคือ ภาคการสื่อสารวิทยุ (Radio Communication Sector; ITU-R) มีหน้าที่บริหารแถบคลื่นความถี่วิทยุระหว่างประเทศและทรัพยากรต่างๆ สำหรับการโคจรของดาวเทียมโดยสำนักการสื่อสารวิทยุ (Radio Communication Bureau; BR) ภาคการกำหนดมาตรฐานโทรคมนาคม (Telecommunication Standardization Sector; ITU-T) มีหน้าที่กำหนดมาตรฐานโทรคมนาคมในระดับสากลโดยสำนักมาตรฐานโทรคมนาคม (Telecommunication Standardization Bureau; TSB) ภาคการพัฒนาโทรคมนาคม (Telecommunication Development Sector; ITU-D) มีวัตถุประสงค์เพื่อส่งเสริมการเข้าถึงสารสนเทศและเทคโนโลยีสารสนเทศอย่างเท่าเทียมพอเพียง และด้วยค่าใช้จ่ายที่ยอมรับได้โดยสำนักพัฒนาโทรคมนาคม (Telecommunication Development Bureau; BDT) และภาคการจัดงาน ไอทียู เทเลคอม (ITU TELECOM) มีหน้าที่จัดงานแสดงสินค้า การประชุม และนิทรรศการระหว่างประเทศ โดยนำเทคโนโลยีชั้นนำจากอุตสาหกรรมโทรคมนาคมมาจัดแสดง รวมทั้งเชิญรัฐมนตรี ผู้บริหารระดับสูงของหน่วยงาน และผู้กำกับดูแลกิจการโทรคมนาคมของประเทศต่างๆ มาร่วมการประชุม เพื่อนำเสนอและอภิปรายปัญหาการสื่อสารโทรคมนาคมในระดับโลก
สำหรับมาตรฐานการสื่อสารโทรศัพท์เคลื่อนที่สากลในระบบ 3G ภายใต้การกำกับดูแลของสหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศ ได้กำหนดมาตรฐานที่มีชื่อเรียกว่า IMT-2000 (International Mobile Telecommunication 2000) ซึ่งมีจุดมุ่งหมายที่สามารถกล่าวถึงภาพรวมโดยสรุปสั้นๆเพื่อให้เข้าใจง่ายๆได้ดังนี้
       1.) ความสามารถรองรับบริการต่างๆได้แก่การบริการประจำที่ บริการเคลื่อนที่ สื่อสารด้วยเสียง รับส่งข้อมูล การเข้าถึงอินเทอร์เน็ต และมัลติมีเดีย จะต้องเป็นไปในทิศทางเดียวกันคือสามารถถ่ายโอนส่งต่อซึ่งข้อมูลไปยังอุปกรณ์โทรคมนาคมระบบอื่นๆที่สามารถรับส่งข้อมูลด้วยกันได้
       2.) เครือข่ายข้ามแดน (Global Roaming) ต้องสามารถใช้อุปกรณ์เดียวกันได้ในทุกๆพื้นที่ทั่วโลก
       3.) ความต่อเนื่องในการสื่อสาร (Seamless Delivery Service) ต้องสามารถใช้งานได้อย่างต่อเนื่องแม้จะมีการเคลื่อนที่แล้วเกิดการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของสถานีรับส่งสัญญาณ
       4.) อัตราความเร็วการรับส่งข้อมูล (Transmission Rate)
              4.1 อัตราการรับส่งข้อมูลต้องสามารถทำได้อย่างน้อย 2 Mbps ขณะประจำที่หรือเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่ากับการเดิน
              4.2 อัตราการรับส่งข้อมูลต้องสามารถทำได้อย่างน้อย 384 Mbps ขณะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วระดับยานพาหนะ
              4.3 อัตราการรับส่งข้อมูลต้องสามารถทำได้สูงสุด 144 Mbps ในทุกๆ สภาพการใช้งาน
       5.) สามารถให้บริการสื่อต่างๆ (Multimedia) เช่น ข้อความ ภาพนิ่ง เสียง วิดีโอ จดหมายอิเล็กทรอนิกส์ และการประชุมทางวิดิทัศน์ ได้พร้อมกันขณะประจำที่และเคลื่อนที่ได้
       6.) อุปกรณ์มีน้ำหนักเบาและราคาถูก

2. ปฏิสัมพันธ์ระหว่าง 3GPP และ 3GPP2 กับ ITU
       สำหรับปฏิสัมพันธ์ในการทำงานระหว่างกลุ่ม 3GPP และ 3GPP2 กับ ITU เพื่อการกำหนดมาตรฐานระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคที่ 3 สามารถแบ่งกระบวนการออกเป็น 2 ส่วนด้วยกันคือ ส่วนของกลุ่มย่อยเครือข่ายเข้าถึงวิทยุ (TSG RAN) จะเป็นผู้กำหนดรายละเอียดการทำงานสำหรับการบริหารความถี่ ผลลัพธ์จากการกำหนดรายละเอียดมาตรฐานจะถูกส่งให้แก่กลุ่มกำหนดมาตรฐานทางเทคนิค (SDOs) พิจารณา หลังจากนั้นกลุ่มกำหนดมาตรฐานทางเทคนิคจะส่งข้อกำหนดมาตรฐานที่ผ่านการพิจารณาแล้วไปยัง ITU-R เพื่อเตรียมการประกาศเป็น ITU Rec M.1457 (IMT.RSPC) ให้แก่สมาชิกองค์กรต่างๆ ให้ทราบทั่วกัน ซึ่งกระบวนการทำงานร่วมกันนี้เรียกว่า ITU-R WP 8/F ดังแสดงในรูปที่ 1

รูปที่ 1 ผังภูมิกระบวนการทำงาน ITU-R WP 8/F

       และส่วนของกลุ่มย่อยเครือข่ายหลักและสถานีปลายทาง (TSG CT) ทำการศึกษารายละเอียดมาตรฐาน IMT-2000 ซึ่งผลลัพธ์จากการศึกษาจะถูกส่งให้แก่กลุ่มกำหนดมาตรฐานทางเทคนิคพิจารณาเช่นกัน หลังจากนั้นกลุ่มกำหนดมาตรฐานทางเทคนิคจะส่งผลการศึกษาไปยัง ITU-R เพื่อจัดทำ Road map ที่มีชื่อว่า Rec Q.1742.1 ระหว่าง ITU-T กับกลุ่มผู้ร่วมโครงการ (PCG) ต่อไป กระบวนการทำงานร่วมกันนี้จึงเรียกว่า ITU-T SSG ดังแสดงในรูปที่ 2

รูปที่ 2 ผังภูมิกระบวนการทำงาน ITU-T SSG

       3GPP และ 3GPP2 มีระบบการทำงานเพื่อเตรียมแผนการพัฒนาการกำหนดรายละเอียดมาตรฐานไว้ใช้งานในอนาคตได้แก่แผนมาตรฐาน Revision A ถึง Revision Z ที่ว่าด้วยเรื่องแผนการพัฒนากระบวนการเข้าถึงความเร็วสูง (High Speed Access) การประมวลผลข้อมูลระดับสูง (High data throughput)  การยืดหยุ่นสเปคตรัม (spectrum flexibility) การพัฒนา CAPEX และ OPEX เครือข่ายแกนหลักสำหรับโพรโตคอลของระบบอินเทอร์เน็ต (IP Core Network) การสนับสนุนกระบวนการเข้าถึงที่ไม่ใช่ของ 3GPP และ 3GPP2 การรองรับแพ็กเกท การพัฒนาระบบรักษาความปลอดภัย และการให้บริการด้านต่างๆ (Service) เช่นการประยุกต์ IMS กับ MBMS, PSS, Mobile TV เป็นต้น  โดยมีส่วนสำคัญเรียกว่ากฎข้อบังคับ (Releases) มีทั้งหมด 11 ฉบับ เริ่มจาก Release 99 (ค.ศ.1999) และ Releases 04 ถึง Release 13 มีรายละเอียดโดยสรุปดังนี้ 
       Release 99 เป็นฉบับแรกที่ใช้ในการกำหนดมาตรฐานโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคที่ 3 กล่าวถึงรายละเอียดแผนการทำงานในการถ่ายโอนโมดวงจรสวิทช์ (Switched Circuit) และสวิทช์แพ็กเกท (Packet Switched) ของระบบ GSM กับการพัฒนาเครือข่ายเข้าถึงวิทยุบนพื้นดินสากล (UTRAN) ได้แก่ สถาปัตยกรรม GSM-UTMS ลักษณะและการถ่ายโอนระหว่าง GSM และ UTMS การบริการข้อความสื่อ MMS (Multimedia Messaging Service) การบริการตำแหน่ง LCS (Location Services) ลักษณะความสัมพันธ์ระหว่าง UICC กับ USIM เป็นต้น
       Release 04 กล่าวถึงแผนการพัฒนาความเหมาะสมที่เข้ากันได้ระหว่าง GSM กับ UMTS แบบใหม่ สถาปัตยกรรมภายในเซิอร์ฟเวอร์ (G) MSC และสวิทช์วงจรกับประตูสื่อ CS-MGW โพรโตคอลและการเชื่อมต่อ ความสัมพันธ์ระหว่างการเข้ารหัสและถอดรหัสเสียง ลักษณะ GSM และ UTMS แบบใหม่ ลักษณะการพัฒนา GSM และ UTMS ก่อน Release 04 เป็นต้น
       Release 05 กล่าวถึงแผนพัฒนาการเชื่อมต่อวิทยุใน Release 05 บทนิยามฟังก์ชันการเชื่อมต่อเครือข่ายเข้าถึงวิทยุ (RAN) การพัฒนา RAN ใน Release 05 การถ่ายโอนใน UTRAN (ETRAN) การปรับปรุงใน LCS การรักษาความปลอดภัยในเครือข่ายหลัก HSDPA การเชื่อมต่อโหนด RAN ไปยังโหนด CT หรือ CN ต่างๆ โมดการเชื่อมต่อร่วมของ RAN ระบบเครือข่ายรอง IMS และการพัฒนาปรับปรุง GERAN เป็นต้น
       Release 06 กล่าวถึงแผนการพัฒนาลักษณะความเหมาะสมที่เข้ากันได้ระหว่าง GSM กับ UMTS แบบใหม่ ลักษณะการพัฒนาการเข้าถึงวิทยุ GERAN ลักษณะ UTRAN แบบใหม่ ลักษณะ GERAN แบบใหม่ ลักษณะการพัฒนา UTRAN และ RAN แบบใหม่ใน Release 06 การศึกษาระดับความสำคัญของการบริการ PRIOR1 การศึกษาการประหยัดความกว้างแถบคลื่นพาห์และทรัพยากรในเครือข่าย CS การผ่อนปรนในรายละเอียดข้อมูล CS และการยกเลิกการเชื่อมต่อสายอากาศรับสัญญาณเป็นต้น
       Release 07 กล่าวถึงแผน IMS IWLAN ตำแหน่งการให้บริการ MBMS ลักษณะ SA1 ถึง SA5 ลักษณะเครือข่ายหลักและสถานีปลายทาง CT และ CT6 ลักษณะฟังก์ชันการเชื่อมต่อเครือข่ายเข้าถึงวิทยุ RAN ลักษณะเข้าถึงวิทยุ GERAN และกาศึกษา SA1 ถึง SA5 CT RAN และ GERAN เป็นต้น
       Release 08 กล่าวถึงรายละเอียดแผนการพัฒนาสถาปัตยกรรมระบบ 3GPP และ 3GPP2 กับระบบฟังก์ชันแพ็กเกทการเชื่อมต่อเข้าถึงวิทยุ UID_320005 วิวัฒนาการระบบ 3G LTE กับระบบแพ็กเกท RAN (LTE) UID_20068 ระบบย่อย IMS ระบบ I-WLAN การพัฒนาการเชื่อมต่อวิทยุ และการร้องขอฉุกเฉินจากยานพาหนะในยุโรป eCall การพัฒนาการเชื่อมต่อวิทยุ UID_350040 และการปรับปรุง RAN UID_370035 เป็นต้น
       Release 09 กล่าวถึงแผนการพัฒนา SA1 ถึง SA5 ลักษณะเครือข่ายแกนหลักและสถานีปลายทาง CT การพัฒนาการเชื่อมต่อเข้าถึงวิทยุ UID_410023 UID_430013 UID_420007 เป็นต้น
       Release 10 กล่าวถึงการศึกษาลักษณะ SA1 ถึง SA5 ลักษณะ CT UTRA LTE GERAN ลักษณะ UTRA ร่วมกับ LTE และลักษณะ UTRA ร่วมกับ LTE และ GERAN
       Release 11 กล่าวถึงลักษณะ SA1 ถึง SA5 กับ OAM&P CT UTRA LTE GERAN ลักษณะ UTRA ร่วมกับ LTE และลักษณะ UTRA ร่วมกับ LTE และ GERAN และการจัดการประจุไฟฟ้าเป็นต้น
       Release 12 กล่าวถึงลักษณะส่วนต่างๆของ SA1 ถึง SA5 ลักษณะ CT UTRA LTE และ GERAN ด้านต่างๆเป็นต้น
       และ Release 13 กล่าวถึงรายละเอียดการประยุกต์ใช้ SA1 ถึง SA5 ลักษณะ CT UTRA LTE และ GERAN ในการสื่อสารข้อมูล และการศึกษาปรับปรุงการควบคุมแสดงผลเป็นต้นดังแสดงในรูปที่ 3

รูปที่ 3 แนวคิด 3GPP Release

3. รายละเอียดมาตรฐาน 3G และ 4G
       3GPP และ 3GPP2 นอกจากการจัดทำ Release ต่างๆแล้วยังได้จัดเตรียมแผนผัง Roadmap สำหรับแนวทางการพัฒนาระบบโทรศัพท์เคลื่อนจากระบบ GSM, IS-136 และ IS-95A ไปเป็นโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคที่ 3 และ 4 แล้วทำการส่งให้แก่ ITU เพื่อพิจารณาและประกาศใช้ดังแสดงในรูปที่ 4

รูปที่ 4 Roadmap เทคโนโลยี 3G และ 4G โดย 3GPP และ 3GPP2

สรุป
       การกำหนดมาตรฐานระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ 3G มีอยู่ด้วยกัน 4 ภาคส่วนคือ ภาคการสื่อสารวิทยุ ภาคการกำหนดมาตรฐานโทรคมนาคม ภาคการพัฒนาโทรคมนาคม และภาคการจัดงาน ไอทียู เทเลคอม สำหรับการกำหนดมาตรฐานระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคที่ 3 สามารถแบ่งกระบวนการออกเป็น 2 ส่วนด้วยกันคือ ส่วนของกลุ่มย่อยเครือข่ายเข้าถึงวิทยุ (TSG RAN) จะเป็นผู้กำหนดรายละเอียดการทำงานสำหรับการบริหารความถี่ และส่วนของกลุ่มย่อยเครือข่ายหลักและสถานีปลายทาง (TSG CT) ทำการศึกษารายละเอียดมาตรฐาน IMT-2000 
       3GPP และ 3GPP2 จัดเตรียมแผนการพัฒนาการกำหนดรายละเอียดแผนมาตรฐาน Revision A ถึง Revision Z ที่ว่าด้วยเรื่องแผนการพัฒนากระบวนการเข้าถึงความเร็วสูง (High Speed Access) การประมวลผลข้อมูลระดับสูง (High data throughput)  การยืดหยุ่นสเปคตรัม (spectrum flexibility) การพัฒนา CAPEX และ OPEX เครือข่ายแกนหลักสำหรับโพรโตคอลของระบบอินเทอร์เน็ต (IP Core Network) การสนับสนุนกระบวนการเข้าถึงที่ไม่ใช่ของ 3GPP และ 3GPP2 การรองรับแพ็กเกท การพัฒนาระบบรักษาความปลอดภัย และการให้บริการด้านต่างๆ (Service) เช่นการประยุกต์ IMS กับ MBMS, PSS, Mobile TV เป็นต้น  โดยมีส่วนสำคัญเรียกว่ากฎข้อบังคับ (Releases) มีทั้งหมด 11 ฉบับ 
       และที่สำคัญจัดเตรียมแผนผัง Roadmap สำหรับแนวทางการพัฒนาระบบโทรศัพท์เคลื่อนจากระบบ GSM, IS-136 และ IS-95A ไปเป็นโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคที่ 3 และ 4 เพื่อให้ ITU พิจารณาประกาศใช้ต่อไป

<< ย้อนกลับ