30 ธ.ค. 2563 3,939 158

Dynamic Spectrum Sharing :: เล่าสู่กันฟังทางเทคนิคเรื่อง 5G ตอนที่ 3

Dynamic Spectrum Sharing :: เล่าสู่กันฟังทางเทคนิคเรื่อง 5G ตอนที่ 3

3GPP Release 15 เป็นมาตรฐานที่กำหนดเทคโนโลยี 5G NSA รวมถึงเทคนิคต่างๆที่ใช้เพื่อเพิ่มความสามารถของ 5G ให้เหนือกว่า 4G หนึ่งในเทคนิคที่สำคัญที่ไม่เคยมีปรากฏใน Generation ก่อนๆ ได้แก่Dynamic Spectrum Sharing (DSS) ซึ่งเป็นการแชร์การใช้งาน Spectrum ร่วมกันระหว่าง 4G LTE กับ 5G NR จุดประสงค์หลักของการใช้ DSS คือการใช้ Spectrum ที่มีอยู่ให้มีประสิทธิภาพมากที่สุดโดยเฉพาะในช่วงที่เพิ่งเริ่มวางโครงข่าย 5G ซึ่งผู้ใช้มือถือ 5G ยังมีจำนวนไม่มาก

หลักการของ Dynamic Spectrum Sharing

Spectrum Sharing หมายถึงการแชร์ resource ในแกน Frequency ซึ่งสามารถทำได้ทั้งแบบ Static Spectrum Sharing และ Dynamic Spectrum Sharing ความแตกต่างแสดงในรูปที่ 1

รูปที่ 1 Static Spectrum Sharing (บน), Dynamic Spectrum Sharing (ล่าง)

ยกตัวอย่าง Spectrum ที่มีแบนด์วิชท์ทั้งหมด 10 MHz ในกรณีของ Static Spectrum Sharing แบนด์วิชท์จะถูกแบ่งเป็นสองส่วน ส่วนหนึ่งถูกจองให้ 4G ใช้ 5 MHz และอีกส่วนหนึ่งจองให้ 5G ใช้อีก 5MHz โดยเป็นการจองแบ่งแบบถาวร ผลก็คือมือถือทั้ง 4G และ 5G จะใช้งานบน Spectrum นี้ได้ แต่ความเร็วสูงสุดของทั้ง 4G และ 5G จะลดลงครึ่งหนึ่ง เมื่อเทียบกับการใช้ Spectrum ทั้ง band (10MHz) นอกจากนี้หากไม่มีมือถือ 5G ใช้งานในบริเวณนั้น Spectrum ก็จะถูกจองไว้ให้ 5G โดยเปล่าประโยชน์ ซึ่งมือถือ 4G ไม่สามารถใช้ resource ส่วนนั้นได้

สมมติว่ามีโอเปอเรเตอร์รายหนึ่งซึ่งมีความถี่เดิมอยู่แล้วที่ใช้เป็น 4G อยู่ และต้องการเพิ่มการใช้งาน 5G ด้วยโดยใช้ Static Spectrum Sharing ก็ต้องแลกด้วยผลกระทบที่จะเกิดกับลูกค้าที่ใช้ 4G อยู่เดิมเพราะความเร็วจะลดลงเนื่องจาก Resource หายไป

สำหรับ Dynamic Spectrum Sharing สามารถเปลี่ยนแปลงการแบ่งสัดส่วนของ 4G/5G ได้ตามความต้องการ Traffic ที่ใช้ในขณะนั้นของแต่ละเทคโนโลยี Resource จะถูกใช้งานอย่างมีประสิทธิภาพตามจำนวนการใช้งาน 4G และ 5G ที่มีอยู่ในบริเวณนั้น

ในทางปฏิบัติ DSS ก็ไม่ได้สามารถคงความเร็วสูงสุดของทั้ง 4G และ 5G ได้เท่ากับการมี Spectrum แบบ100% เต็ม เนื่องจากก็ยังมีข้อจำกัดของ Signalling ที่เป็น Overhead ทั้งนี้ผลกระทบจะเกิดกับมือถือ 5G มากกว่า 4G (การออกแบบทางเทคนิคของ DSS จะป้องกันผลกระทบต่อมือถือ 4G ไว้ให้ได้มากที่สุดเนื่องจากเป็นฐานลูกค้าเดิมอย่างไรก็ตาม การใช้ DSS ก็ยังมีประสิทธิภาพกว่าการแบ่งความถี่แบบStatic Spectrum Sharing

แง่มุมอื่นๆของ DSS

1. DSS จำเป็นต้องใช้ subcarrier spacing (SCS) ให้เหมือนกันระหว่าง 4G กับ 5G ที่มีค่าเท่ากับ 15kHz ซึ่งอาจจะมีผลกระทบในเรื่องของ Low Latency ของ 5G (ส่วนหนึ่งของ Low Latency ใน 5G ได้มาจากการใช้ subcarrier spacing มากกว่า 15kHz ได้แก่ 30/60/120kHz ซึ่งจะทำให้การส่ง 1 symbol ใช้เวลาสั้นลง) (ในอนาคต DSS แบบ 4G กับ 5G ที่ใช้ SCS ต่างกันก็อาจจะทำได้เช่นกัน)

2. DSS มีพารามิเตอร์ที่สามารถปรับจูนได้ (ขึ้นกับ vendor) ได้แก่

สัดส่วนในการแชร์ resource เช่นอาจจะระบุว่าโดยรวมๆแล้วต้องการให้ 4G ได้ Resource มากกว่า 5G เพื่อลดผลกระทบที่มีต่อลูกค้า 4G

ช่วงเวลาในการเปลี่ยนแปลงสัดส่วนของการแชร์ Resource (ว่าให้ dynamic แค่ไหนที่อาจจะสามารถเปลี่ยนทุกๆ 100ms, 10ms หรือ ต่ำสุด 1ms ซึ่งค่านี้ยิ่งต่ำเท่าไหร่ การปรับ resource ตามการใช้งานจริง ก็จะใกล้เคียงมากขึ้นเท่านั้น ทั้งนี้ค่าที่เหมาะสมอาจจะต้องถูก Optimize ขึ้นอยู่กับสถานการณ์

3. DSS สามารถใช้ได้ทั้ง 5G NSA และ 5G SA ซึ่งจะมีลักษณะต่างกัน

ในกรณีของ 5G NSA ที่ใช้ความถี่ low-band FDD spectrum เป็น DSS พื้นที่การใช้งาน 5G ยังคงถูกจำกัดด้วย Coverage ของ Band ที่เป็น Anchor ซึ่งส่วนใหญ่เป็น mid-band spectrum (ถ้าใช้ low-band spectrum อีก band นึง เป็น Anchor ได้ด้วยก็จะใช้ 5G ได้เช่นกัน)

ในกรณีของ 5G SA ที่ใช้ความถี่ low-band FDD spectrum เป็น DSS พื้นที่การใช้งาน 5G เป็นไปตามคุณสมบัติของคลื่น low-band ที่มี Coverage ครอบคลุมไปไกล เนื่องจาก SA ไม่ต้องพึ่ง 4G Anchor อย่างไรก็ตาม Throughput 5G ที่ได้จะไม่สูงนัก เนื่องจากความถี่ low-band มีแบนด์วิชท์น้อย ถ้าต้องการThroughput ที่สูงขึ้น ต้องอาศัยเทคโนโลยี 5G CA กับ 5G mid-band spectrum  แสดงดังรูปที่ 2

รูปที่ 2 5G NSA with DSS (บน), 5G SA with DSS (ล่าง)

4. ในทางเทคนิค DSS สามารถใช้ได้กับ TDD Band ได้เช่นกัน ซึ่งขณะนี้เทคโนโลยีกำลังถูกพัฒนาให้สามารถใช้งานได้จริง

บทความโดย. ดร.ปอม


COMMENTS