โทรศัพท์ยุคใหม่ 4G LTE

4G LTE (Long –Term Evolution)

          ระบบการติดต่อสื่อสารแบบ 4G เป็นมาตรฐานของการติดต่อด้วยโทรศัพท์แบบพกพาเคลื่อนที่ไร้สายชนิดรองรับการส่งผ่านข้อมูลด้วยความเร็วสูงมาก โดยมีพื้นฐานมาจากเทคโนโลยีระบบเครือข่ายแบบดั้งเดิมของ GSM/EDGE และ UMTS/HSPA ทั้งนี้นอกจากจะเป็นการเพิ่มความเร็วของการรับส่งข้อมูลแล้วมันยังสามารถรองรับปริมาณข้อมูลจำนวนมหาศาลด้วยวิธีการที่ใช้คลื่นความถี่วิทยุหลายแบบร่วมกันประกอบกับการปรับปรุงประสิทธิภาพของเครือข่ายหลักให้สูงขึ้น มาตรฐานทั้งหมดนี้ถูกกำหนดโดยผู้กำกับดูแลร่วบกันของหน่วยงาน 3GPP (3^rd Generation Partnership Project)

          ระบบมาตรฐานของ 4G LTE ที่ได้รับการปรับปรุงให้มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้นนี้สามารถรองรับการใช้งานในทุกประเทศทีมีให้บริการระบบนี้เพราะว่าที่ตัวเครื่องโทรศัพท์เองจะเป็นชนิดที่เป็นแบบ multi bandสามารถรองรับการใช้งานได้หลายย่านความถี่วิทยุ

          ถึงแม้ว่าวัตถุประสงค์ทางการค้าก็คือการให้บริการเครือข่ายไร้สายแบบ 4G LTE แต่ในด้านของคณะกรรมการด้านเทคนิคที่เกี่ยวข้องกับการสื่อสารเองไม่ได้พึงพอใจนัก เนื่องจากมีความเห็นพ้องกันว่าควรจะมีการกำหนดคุณสมบัติให้มีมาตรฐานแบบใหม่ขึ้นมา แต่ในที่สุดแล้วด้วยสาเหตุแรงกดดันทางการค้าการตลาดก็ได้มีข้อสรุปในเรื่องของการใช้เทคโนโลยีร่วมกันขึ้นมาจนได้เป็นระบบของ 4G LTE

ภาพรวม

          ระบบนี้เป็นมาตรฐานเทคโนโลยีสำหรับการสื่อสารด้วยข้อมูลแบบไร้สายที่เป็นวิวัฒนาการของมาตรฐานระบบเดิมที่เป็น GSM/UMTS โดยมีเป้าหมายเพื่อเพิ่มทั้งความเร็วและปริมาณข้อมูลในเครือข่ายให้สูงยิ่งขึ้น ด้วยเทคนิควิธีการประมวลผลทางดิจิตัลแบบใหม่และประกอบกับวิธีการผสมคลื่นความถี่วิทยุที่ได้รับการพัฒนาให้เป็นเหมือนการเข้าสู่ยุคของสหัสวรรษใหม่เลยทีเดียว จุดมุ่งหมายที่เพิ่มขึ้นมาเป็นการใช้แนวคิดออกแบบใหม่เพื่อให้สถาปัตยกรรมของของเครือข่ายลดความยุ่งยากลงในการรองรับระบบฐานข้อมูลแบบระบบ IP-based ด้วยนัยยะสำคัญในการลดอัตราหน่วงข้อมูลเมื่อเทียบกับสถาปัตยกรรมแบบเดิมของ 3G   ระบบของ LTE 4G แรกสุดถูกนำเสนอโดย NTT DoCoMo ในประเทศญี่ปุ่นเมื่อปี 2004 และมีการศึกษาถึงมาตรฐานใหม่อย่างเป็นทางการในปี 2005 ต่อมาเมื่อเดือนพฤษภาคม ปี 2007 ได้มีการจัดตั้งกลุ่มของสมาชิกดำเนินการในขั้นตอนการทดลองระบบ โดยมีเจตนาอยู่ที่ความร่วมมือกันระหว่างผู้ผลิตสินค้ากับผู้ให้บริการเครือข่ายด้วยจุดมุ่งหมายของการแนะนำเทคโนโลยีใหม่ให้เร็วที่สุดเท่าที่เป็นได้ มาตรฐานของระบบ LTE 4G ถูกทำให้เสร็จสมบูรณ์ในเดือนธันวาคม ปี 2008 และมีการเปิดให้บริการอย่างเป็นทางการเมื่อวันที่ 14 เดือนธันวาคม ปี 2009 ที่ประเทศนอรเวย์และประเทศสวีเดน เพื่อใช้ในการส่งผ่านข้อมูลด้วย USB modem  สำหรับเครื่องโทรศัพท์มือถือเครื่องแรกที่ถูกผลิตและจำหน่ายออกมาให้รองรับระบบ 4G LTE ในประเทศสหรัฐอเมริกาเป็นเครื่องแรกของโลกนั้นผลิตโดยบริษัทซัมซุงรุ่น SCH-r900 เมื่อวันที่ 21 กันยายน ปี 2010 และต่อบริษัทซัมซุงได้ผลิตสมาร์ทโฟนในตระกูลกาแลกซี่ให้รองรับระบบ LTE เมื่อปี 2011 ตามมาด้วยบริษัท HTC รุ่น ThunderBolt ก็ได้รับการผลิตออกมาเพื่อจัดจำหน่ายเช่นกัน ต่อมาได้มีการให้บริการเครือข่ายในประเทศแคนาดา ญี่ปุ่น เกาหลี จีน และประเทศอื่นๆตามมา

          คุณลักษณะทางเทคนิคของระบบ 4G LTE คือการให้บริการดาวน์โหลดข้อมูลได้สูงสุดถึง 300 Mbit/s ในขณะที่การอัปโหลดข้อมูลทำได้ถึง 75 Mbit/s และคุณภาพของการให้บริการที่ยินยอมให้มีการหน่วงของข้อมูลไม่เกิน 5 ms ในการเข้าถึงระบบเครือข่ายวิทยุ ระบบนี้ยังมีความสามารถบริหารจัดการเมื่อใช้งานบนพาหนะทีเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงและรองรับการใช้งานแบบหลายจุดพร้อมกันได้รวมไปถึงการแพร่กระจายสัญญาณชนิด broadcast streams ได้อีกด้วย ระบบการสื่อสารแบบใหม่นี้มีความกว้างของขนาดแบนด์วิทธ์ได้ตั้งแต่ 1.4 MHz – 20 MHz และรองรับการรับส่งคลื่นได้ทั้งชนิดแบ่งช่องความถี่และชนิดแบ่งคาบเวลา (frequency division duplexing and time – division duplexing) สำหรับสถาปัตยกรรมของเครือข่าย IP-based ชนิดใหม่มีชื่อเรียกว่า Evolved Packet Core ได้ถูกออกแบบมาเพื่อแทนที่เครือข่ายหลักของเดิมที่เป็นแบบ GPRS สามารถรองรับการเชื่อมต่อที่ไร้การสะดุดทั้งการรับส่งข้อมูลและการติดต่อพูดคุยด้วยเสียงไปยังเสารับส่งสัญญาณของสถานีเครือข่ายที่ให้บริการ และด้วยการออกแบบสถาปัตยกรรมให้เรียบง่ายที่สุดมีผลทำให้ค่าใช้จ่ายในการปฏิบัติการลดต่ำลง

รูปแบบเฉพาะ

-          ด้วยขนาดแถบช่องสัญญาณความถี่ที่เพิ่มขึ้นถึง 20 MHz ประกอบกับเทคนิควิธีการใช้สายอากาศรับส่งสัญญาณถึงสี่ชุดทำให้มีอัตราความเร็วของการรับส่งข้อมูลสูงมาก

-          ด้วยเทคโนโลยีใหม่ทำให้อัตราการหน่วงของข้อมูลต่ำกว่า 5 ms มีผลให้การเชื่อมต่อถ่ายเทข้อมูลเป็นไปอย่างราบลื่นไม่สะดุดเหมือนระบบเก่า

-          สามารถใช้งานบนพาหนะที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงถึง 350 กิโลเมตรต่อชั่วโมง

-          ภาครับข้อมูลและภาคส่งข้อมูลใช้วิธีการผสมคลื่นแตกต่างกันทำให้สามารถประหยัดพลังงานได้มากขึ้นอีก

-          รองรับการใช้งานได้หลายย่านความถี่วิทยุ

-          ผู้ให้บริการเครือข่ายสามารถเลือกขนาดของเซลไซต์ได้ตั้งแต่ขนาดเล็กสุดที่มีรัศมีไม่กี่สิบเมตรไปจนถึงขนาดใหญ่สุดที่มีรัศมีครอบคลุมหนึ่งร้อยกิโลเมตรได้

-          รองรับการให้บริการแพร่กระจายสัญญาณเช่นการถ่ายทอดรายการโทรทัศน์ได้