19 ต.ค. 2563 3,816 198

5G NSA : เล่าสู่กันฟังทางเทคนิคเรื่อง 5G ตอนที่ 1

5G NSA : เล่าสู่กันฟังทางเทคนิคเรื่อง 5G ตอนที่ 1

เป็นที่ทราบกันว่าในประเทศไทยและประเทศต่างๆในโลกเริ่มมีการใช้งาน 5G ที่เป็นแบบ NSA (Non-standalone) ซึ่งหมายถึงการที่ Base station ของ 5G จะให้บริการโดยที่ไม่มี Base station ของ 4G อยู่นั้นไม่ได้ จำเป็นจะต้องมีสัญญาณ 4G เพื่อเป็นตัวเกาะของ Signaling ในการเปิดปิดช่องสัญญาณคลื่น 5G เพื่อให้บริการรับส่งข้อมูล ในทางเทคนิคเรียกว่า ต้องมี 4G เป็น Anchor ของ 5G

เหตุผลทางเทคนิคของ 5G NSA

ความคาดหวังอันดับแรกของ 5G คือความเร็วในการรับส่งข้อมูลที่สูงขึ้นกว่า 4G ดังนั้นจำเป็นต้องอาศัยคลื่นความถี่ที่มีแบนด์วิดท์กว้างกว่า 4G (ตามมาตรฐาน 3GPP เทคโนโลยี 4G มีแบนด์วิดท์ต่อหนึ่งcarrierสูงสุดอยู่ที่ 20MHz ในขณะที่ 5G มี แบนด์วิดท์ต่อหนึ่งcarrierสูงสุดอยู่ที่ 100MHz ในย่าน Mid band และ 400MHz ในย่าน High Band) ในระยะแรก คลื่นความถี่ที่ถูกกำหนดให้ใช้งาน 5G ของย่าน Mid band เป็นคลื่นที่มีความถี่สูงกว่าย่าน 4G ซึ่งได้แก่ย่าน 3.5GHz และ 2600 MHz และเป็นคลื่นแบบ TDD (ในขณะที่คลื่น 4G ส่วนใหญ่เป็น FDD) 

ด้วยคุณสมบัติทางฟิสิกส์ของคลื่นนั้น คลื่นที่มีความถี่สูงจะเดินทางได้ใกล้กว่าความถี่ต่ำ ดังนั้นคลื่น 5G ในระยะแรก จะเดินทางได้ใกล้กว่าคลื่น 4G 

ทั้งนี้คลื่นที่เป็น TDD จะถือว่ามี Coverage น้อยกว่า FDD ที่ความถี่ย่านเดียวกันและ Time-Frequency Resource เท่ากัน เนื่องจาก TDD ต้องเสียเวลา Guard Period ในการสวิทซ์ระหว่าง Downlink กับ Uplink ดังรูป


จากรูปแสดงให้เห็นว่าที่ปริมาณ Time-Frequency Resource เท่าๆกัน TDD จะสูญเสียช่วง Guard period ในการรับส่งข้อมูล ดังนั้นโดยรวม TDD จะรับส่งปริมาณข้อมูลได้น้อยกว่า 

ในทางปฏิบัติผู้ให้บริการจะกำหนดว่า Coverage หรือขอบ Cell จะต้องมีค่า Downlink Throughput และ Uplink Throughput เป็นขั้นต่ำไว้ อีกทั้งจะมีการตั้งค่าการใช้งาน Downlink ให้มีช่วงเวลามากกว่า Uplink ด้วยอัตราส่วน 8:2 (4:1) เพื่อรองรับพฤติกรรมโดยทั่วไปของการใช้งานมือถือโดยส่วนใหญ่ที่จะมีปริมาณข้อมูลDownload มากกว่า Upload การตั้งค่าลักษณะนี้จะทำให้ขา Uplink มีข้อจำกัดมากกว่า 4G  ในเรื่อง Coverage


เพื่อลดต้นทุนในการติดตั้งโครงข่าย 5G ผู้ให้บริการสามารถติดตั้ง Base station 5G โดยใช้เสาต้นเดิมแล้วใช้ 4G ที่มีคลื่นย่าน 1800 MHz เป็น Anchor ให้กับ 5G ย่าน 2600 MHz แบบ NSA แล้วใช้เทคนิคที่เรียกว่า Dual Connectivity ในการรับส่งข้อมูล ซึ่งหมายถึงมือถือจะใช้ทั้ง 4G และ 5G ในการรับส่งข้อมูลในขณะเดียวกัน เปรียบเทียบคล้ายกับการทำ Carrier Aggregation (CA) ของ 4G ที่นำเอาคลื่น 4G หลายย่านมาหลอมรวมกันให้ได้ความเร็วในการส่งข้อมูลสูงขึ้น ส่วน Dual Connectivity เป็นการรวมคลื่นระหว่าง 4G กับ 5G 

ในขา Downlink มีเทคนิคที่เรียกว่า Massive MIMO ซึ่งเป็นการใช้ antenna จำนวนมากที่ Base station ช่วยให้สัญญาณถูกโฟกัสไปยังมือถือที่กำลังรับส่งข้อมูล เรียกว่ามี Beamforming gain ทำให้เสมือนว่าโครงข่ายมี Coverage 5G ที่ไกลขึ้น ส่วนในขา Uplink เนื่องจากข้อจำกัดจำนวน antenna ในมือถือและกำลังส่งของมือถือที่จำกัด จึงทำให้เกิดปัญหาในเรื่อง Coverage วิธีแก้ปัญหานี้คือเครือข่ายอาจจะระบุให้ใช้คลื่น 4G ในการส่งขา Uplink แทนโดยที่มือถือจะยังถือว่าเกาะอยู่บน 5G เพราะเทคโนโลยีเป็นแบบ NSA

สมมติว่าผู้ให้บริการติดตั้ง Base station 5G โดยใช้เสาต้นเดิมที่มี 4G อยู่ แล้วใช้เทคโนโลยีแบบ 5G SAคือไม่พึ่งคลื่น 4G ในการเป็น Anchor เลย จะทำให้เกิดเหตุการณ์ที่ Coverage 5G ไม่ครอบคลุมและมีสัญญาณเป็นหย่อมๆเพราะคุณสมบัติของคลื่น 2600 MHz ที่มี Coverage น้อยกว่า 4G โดยเฉพาะในขา Uplink จะเป็นคอขวดของการเชื่อมต่อ การที่จะทำให้ 5G แบบ SA มีพื้นที่ครอบคลุมขนาดใหญ่อย่างต่อเนื่องนั้น จำเป็นต้องลงทุนเพิ่มจำนวนเสาและBase station ซึ่งการลงทุนที่สูงสำหรับคลื่นย่าน Mid band และ High band

บทความโดย บาปอม :: ผู้เชี่ยวชาญด้านเทคโนโลยีเครือข่ายโทรคมนาคม

COMMENTS