5G mmWave: ความเร็วสูงถึง 10 Gbps? ค้นหาคำตอบตอนนี้ 📱🔥

เทคโนโลยี 5G mmWave ถือเป็นเทคโนโลยีที่เร็วที่สุดในเครือข่ายมือถือ โดยมีความเร็วสูงสุดถึง 10 Gbps ในชีวิตจริง เรามาดูดีกว่าว่ามันคืออะไรและเรียนรู้ว่าเครือข่ายเซลลูล่าร์ทำงานอย่างไรไปพร้อมๆ กัน! 🕵️‍♂️ แม้ว่าบางส่วนอาจฟังดูเหมือนชั้นเรียนฟิสิกส์ แต่ฉันรับรองว่าสิ่งนี้จะช่วยให้เราเข้าใจหัวข้อนี้ได้ดีขึ้น

คลื่นคืออะไรกันแน่?

เราทุกคนคงเคยเห็นคลื่นในน้ำเมื่อได้รับการรบกวน สมมติว่ามีทุ่นอยู่ในน้ำที่คลื่นแรง (หรืออะไรก็ตามที่ลอยน้ำได้) คุณจะสังเกตได้ว่ามันขึ้นและลงโดยไม่ไปไหนเลย ทำไมมันไม่เคลื่อนไปข้างหน้าหรือข้างหลังเหมือนคลื่นล่ะ? 🤔 นอกจากนี้ การเคลื่อนไหวทั้งหมดนั้นยังต้องใช้พลังงานด้วย พลังงานเหล่านั้นมาจากไหน?

คำตอบก็คือ มันเคลื่อนตัวออกไปจากแหล่งกำเนิดของการรบกวนเดิม ลองจินตนาการว่ามีคนทิ้งหินลงในน้ำนิ่งซึ่งทำให้เกิดคลื่น คลื่นขยายตัวจะส่งพลังงานจากก้อนหินนั้นไปที่ทุ่น

แล้วทำไมพลังงานนั้นถึงไม่ทำให้ทุ่นเคลื่อนไปข้างหน้าล่ะ? นั่นเป็นเพราะแม้ว่ามันจะสร้างภาพลวงตาให้ขยายตัวออกไป แต่จริงๆ แล้ว น้ำไม่ได้เคลื่อนที่ไปไกลกว่านั้นเลย มันแค่เด้งขึ้นและลง สรุปคือพลังงานของคลื่นจะถูกถ่ายเทออกไป แต่ตัวคลื่นเองยังคงอยู่ที่เดิม ก็เหมือนกับการที่ผู้คนสร้างคลื่นในสนามกีฬาโดยการยืนและนั่ง

คลื่นแต่ละคลื่นมีหลักการเดียวกัน ตัวอย่างเช่น คลื่นจะแสดงลักษณะเดียวกันหากคุณสร้างสิ่งรบกวนในอากาศแทนที่จะเป็นในน้ำ (ซึ่งก็คือเสียง!)

หากพูดทางวิทยาศาสตร์แล้ว พฤติกรรมแต่ละอย่างมีคำศัพท์เฉพาะ และยังมีวิธีระบุปริมาณอีกด้วย ถ้าคุณนับจำนวนครั้งที่ทุ่นเด้งขึ้นลงในหนึ่งวินาที นั่นคือความถี่ของทุ่นนั้น ระยะทางที่ทุ่นเคลื่อนที่ขึ้นและลงแต่ละครั้งคือแอมพลิจูดของคลื่น และถ้าคุณเอาไม้บรรทัดมาวัดระยะห่างระหว่างริ้วคลื่น นั่นก็จะเป็นความยาวคลื่นของริ้วคลื่นเหล่านั้น

เมื่อคลื่นอยู่ใกล้กันมากขึ้น ความยาวคลื่นจะสั้นลง แต่มีความถี่สูงขึ้น เมื่อคลื่นอยู่ห่างกันมากขึ้น ความถี่ก็จะต่ำลง และความยาวคลื่นก็จะยาวขึ้น โดยทั่วไปความถี่ที่สูงขึ้นหมายถึงพลังงานที่มากขึ้น และในทางกลับกัน

5G เป็นคลื่นชนิดพิเศษ

คลื่นอยู่รอบตัวเรา แสงที่เรามองเห็นอาจมีพฤติกรรมเหมือนกับคลื่นน้ำ ☀️ อย่างไรก็ตาม คลื่นมีชนิดพิเศษซึ่งแตกต่างจากคลื่นน้ำหรือคลื่นอากาศ ที่ไม่จำเป็นต้องมีวัสดุในการแพร่กระจาย มันสามารถขยายไปทั่วพื้นที่ว่างได้อย่างง่ายดาย คลื่นชนิดพิเศษนี้เรียกว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

ประกอบด้วยสเปกตรัมเต็มรูปแบบที่มีความยาวคลื่นต่างกัน และแถบแคบของสเปกตรัมนั้นคือสิ่งที่เรารับรู้ว่าเป็นแสงที่มองเห็นได้ สีทั้งหมดที่เราเห็นนั้นเป็นเพียงความยาวคลื่นที่แตกต่างกันของสเปกตรัมนี้ กล่าวอีกนัยหนึ่งเราเห็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเพียงส่วนเล็กน้อยเท่านั้น และส่วนที่เหลือมองไม่เห็น

เมื่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีความยาวคลื่นสั้นมาก อาจเป็นรังสีแกมมา รังสีเอกซ์ หรือคลื่นอัลตราไวโอเลต (รังสี UV เดียวกับที่เราควรหลีกเลี่ยงเมื่ออยู่กลางแสงแดด!) ในทางตรงกันข้าม เมื่อมีความยาวคลื่นยาวที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ มันจะเรียกว่าคลื่นวิทยุ

คลื่นวิทยุสามารถเดินทางได้ไกลอย่างไม่น่าเชื่อเนื่องจากมีความยาวคลื่นยาวที่สุดและมีความถี่ต่ำมาก ด้วยเหตุผลดังกล่าว เราจึงใช้พวกมันเพื่อการสื่อสารไร้สาย เครือข่าย Wi-Fi และโทรศัพท์มือถือ รวมถึง 5G ถือเป็นคลื่นวิทยุ

คลื่นสามารถส่งข้อมูลได้มากมายและเร็วมาก

คลื่นสามารถส่งข้อความหรือแพ็คเก็ตข้อมูลอินเตอร์เน็ตได้อย่างไร? ฟังดูน่าสับสน แต่สิ่งสำคัญอยู่ที่ความเรียบง่ายของภาษาในการส่งข้อความ

คุณอาจเคยได้ยินเรื่องรหัส Morse มาบ้างแล้ว เป็นภาษาที่สร้างด้วยจุดและเส้นประล้วนๆ แล้วก็มีไบนารี ซึ่งเป็นภาษาของเลข 1 และเลข 0 ซึ่งคอมพิวเตอร์อ่านและทำความเข้าใจ

จำทุ่นที่ลอยขึ้นและลงเมื่อคุณโยนหินลงในน้ำได้ไหม? คุณสามารถสร้างภาษาขึ้นมาเพื่อส่งข้อความได้ ความสูงที่ทุ่นลอยขึ้นไปอาจเป็นรหัส: ความสูงสูงสุดอาจเป็น 1 และความสูงต่ำสุดอาจเป็นศูนย์ คุณสามารถทิ้งหินก้อนใหญ่เพื่อ “เข้ารหัส” เลข 1 และหินก้อนเล็กเพื่อ “เข้ารหัส” เลข 0 ได้ วิธีนี้อาจไม่มีประสิทธิภาพหรือรวดเร็วเท่าใดนัก แต่โดยหลักการแล้ว ใครสักคนจากระยะไกลก็สามารถสังเกตทุ่นและตีความข้อความที่คุณส่งผ่านคลื่นได้

โดยพื้นฐานแล้วการสื่อสารทางวิทยุทำงานดังนี้ อุปกรณ์ส่งสัญญาณจะเข้ารหัสค่า 1 และ 0 โดยการเปลี่ยนความถี่ แอมพลิจูด (เช่นเดียวกับทุ่นของเรา) หรือเฟสของคลื่น ในทางเทคนิคเรียกว่า มอดูเลต

รูปแบบของเลข 1 และเลข 0 สามารถทำการแมปหรือ “เข้ารหัส” ลงในคลื่นได้ เนื่องจากเครื่องส่งสามารถสร้างการรบกวนที่แม่นยำอย่างยิ่งได้ ซึ่งฮาร์ดแวร์ของเครื่องรับจะตีความและ “ถอดรหัส” ออกมาเป็นเลข 1 และเลข 0 คุณจะเห็นได้ว่าคลื่นที่มีความถี่สูงขึ้น (มีการสั่นต่อวินาทีมากขึ้น) และความยาวคลื่นสั้นลงจะช่วยให้เข้ารหัสข้อมูลได้มากขึ้น เนื่องจากมีตัวเลือกในการปรับบิตของคลื่นมากขึ้น

เราทราบอยู่แล้วว่าเครือข่ายโทรศัพท์มือถือทำงานโดยใช้คลื่นวิทยุ ซึ่งอาจมีความยาวคลื่นเพียงมิลลิเมตรหรือยาวได้ถึงหลายกิโลเมตร นั่นคือประเด็นสำคัญ

5G mmWave อธิบาย

ด้วยสิ่งนี้ เรามีชิ้นส่วนทั้งหมดของปริศนาเพื่อแสดงให้เห็นว่า 5G mmWave คืออะไร

โทรศัพท์มือถือรุ่นแรกๆ (1G และ 2G) ใช้คลื่นวิทยุที่มีการสั่นสะเทือนระหว่าง 1-2 พันล้านครั้งต่อวินาที (1-2 GHz) และมีความยาวคลื่นประมาณ 1 ฟุต ฟังดูเร็วแต่รุ่นแรกพิมพ์ข้อความไม่ได้เลย รุ่นที่ 3 (3G) เพิ่มความถี่เป็น 2.5 GHz และลดความยาวคลื่นลงครึ่งหนึ่ง ด้วย 3G คุณสามารถท่องอินเตอร์เน็ตและสตรีมด้วยคุณภาพ SD ด้วยรุ่นที่สี่ (4G) ความถี่เพิ่มขึ้นเป็น 8 GHz และความยาวคลื่นสั้นลงเหลือ 1.5 นิ้ว ช่วยให้สามารถสตรีม HD และท่องเว็บได้รวดเร็ว โดยเข้าถึงระหว่าง 50 Mbps ถึง 100 Mbps ในโลกแห่งความเป็นจริง

5G ถือเป็นความก้าวหน้าครั้งยิ่งใหญ่เนื่องจากทำงานที่ความถี่สูงถึง 100 GHz (หนึ่งแสนล้านครั้งต่อวินาที!) โดยความยาวคลื่นอาจสั้นเพียงมิลลิเมตร (mm) จึงเป็นที่มาของชื่อนี้ 5G mmWave คือเครือข่ายเซลลูลาร์ที่ทำงานในความถี่ที่สูงเป็นพิเศษและความยาวคลื่น 1 มม. ทำให้มีความเร็วในการดาวน์โหลดเฉลี่ย 2.5 Gbps

สิ่งนี้หมายถึงอะไรสำหรับเรา?

5G ไม่เพียงแต่เร็วกว่า 4G เท่านั้น; และยังตอบสนองได้ดีกว่ามาก ความหน่วงอาจต่ำได้ถึง 1 มิลลิวินาที ซึ่งแทบจะทันที ซึ่งหมายความว่าจะไม่มีการกระตุกในการเล่นเกมออนไลน์และการสตรีม 4K หรือ 8K โดยไม่เกิดการขัดจังหวะหรือบัฟเฟอร์ 🎮 เวลาตอบสนองที่แทบจะทันทีนี้ยังเหมาะอย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์ IoT ความจริงเสมือน รถยนต์ขับเคลื่อนอัตโนมัติ และเทคโนโลยีที่ต้องการความหน่วงต่ำ

นอกเหนือจากการส่งข้อมูลที่รวดเร็วเป็นพิเศษและความหน่วงที่ต่ำอย่างเหลือเชื่อแล้ว 5G mmWave ยังรองรับความจุที่มากขึ้นเมื่อเทียบกับเครือข่ายดั้งเดิมอีกด้วย (อุปกรณ์ต่างๆ จำนวนมากสามารถเชื่อมต่อได้มากขึ้นโดยไม่ต้องประสบปัญหาเครือข่ายแออัด)

ข้อจำกัดของ 5G mmWave

เทคโนโลยีเซลลูล่าร์ทุกประเภทก่อน 5G รวมถึง 4G ต่างใช้ย่านความถี่เดียว 5G ใช้งานได้หลายอย่าง 5G mmWave เป็นเพียงหนึ่งในหลายย่านความถี่เหล่านั้น ยังมี 5G Sub-6 GHz อีกด้วย ซึ่งทำงานบนความถี่เดียวกันกับ 4G แล้วก็มี Sub-1 GHz ที่ใช้ความถี่ต่ำกว่านั้นด้วย 🌐 ย่านความถี่ 5G มีทั้งความถี่สูง ความถี่กลาง และความถี่ต่ำ ที่นี่เกิดอะไรขึ้น?

เนื่องจากคลื่น 5G อยู่ใกล้กันมาก (เมื่อเทียบกับคลื่นวิทยุแบบเก่า) จึงไม่สามารถแพร่กระจายไปไกลได้ อาคาร ต้นไม้ และแม้แต่ฝนหรือหิมะก็สามารถขัดขวาง 5G mmWave ได้

ดังนั้นเทคโนโลยีนี้จึงไม่แพร่หลายมากนัก จำเป็นต้องมีเครือข่ายเซลล์ขนาดเล็กหนาแน่นเพื่อครอบคลุมแม้กระทั่งช่วงตึกไม่กี่ช่วงตึก ซึ่งแตกต่างจาก 4G ที่ต้องอาศัยเสาเซลล์ขนาดใหญ่ที่ครอบคลุมพื้นที่โดยทั่วไปหลายกิโลเมตร

5G mmWave ถือเป็นก้าวล่าสุดและก้าวหน้าที่สุดของเราในการสื่อสารไร้สายที่ราบรื่น แต่ก็อาจไม่ได้รับการนำไปใช้อย่างแพร่หลายเหมือนอย่างที่เคยเห็นในรุ่นก่อนๆ ยังคงบรรลุความเร็วระดับกิกะบิตใน การเชื่อมต่อข้อมูล ของโทรศัพท์ของคุณจะทำให้คุณรู้สึกตลอดเวลาว่าอนาคตมาถึงแล้ว