นักวิจัยจาก Tokushima University ประเทศญี่ปุ่น ประสบความสำเร็จในการทดลองส่งข้อมูลแบบไร้สายด้วยความเร็วสูงสุด 112Gbps บนย่านความถี่ 560GHz ถือเป็นอีกหนึ่งความก้าวหน้าสำคัญของเทคโนโลยีสื่อสารไร้สายในยุคถัดไป และอาจมีบทบาทต่อการพัฒนาเครือข่าย 6G ในอนาคต

ความสำเร็จครั้งนี้น่าสนใจเป็นพิเศษ เพราะเป็นการสาธิตการสื่อสารไร้สายระดับ 100Gbps-class บนย่านความถี่ที่สูงกว่า 420GHz ได้เป็นครั้งแรก โดยระบบดังกล่าวใช้เทคโนโลยีที่เรียกว่า soliton microcomb หรือไมโครคอมบ์เชิงแสง เพื่อสร้างสัญญาณเทราเฮิรตซ์ที่มีความเสถียรและมีสัญญาณรบกวนน้อยกว่าการใช้วงจรอิเล็กทรอนิกส์แบบเดิม

ต้องอธิบายก่อนว่า อินเทอร์เน็ตมือถือไร้สายที่เราใช้กันทุกวันนี้ ไม่ว่าจะเป็น 4G หรือ 5G ล้วนทำงานบน “คลื่นความถี่” ทั้งหมด เพียงแต่แต่ละเทคโนโลยีจะใช้คนละย่านความถี่กัน

ปัจจุบัน 5G ที่ใช้งานทั่วไปส่วนใหญ่จะอยู่ในย่านต่ำและย่านกลาง เช่น 800MHz 1800MHz หรือ 2100MHz แต่ในบางประเทศก็เริ่มมีการใช้งาน 5G mmWave แล้ว ซึ่งเป็นคลื่นความถี่สูงมากระดับ 24GHz, 28GHz หรือ 39GHz จุดเด่นคือให้ความเร็วสูงระดับหลาย Gbps แต่ข้อเสียคือระยะสัญญาณสั้น ทะลุกำแพงไม่ดี และต้องติดตั้งเสาสัญญาณให้ถี่ขึ้น เลยมีการนำไปใช้ในบางพื้นที่เท่านั้น

แต่เทคโนโลยีที่งานวิจัยนี้พูดถึงขยับไปไกลกว่านั้นอีก เพราะใช้ความถี่สูงถึง 560GHz ซึ่งเลยระดับ mmWave ไปแล้ว และเริ่มเข้าสู่กลุ่ม sub-THz หรือ terahertz communication ที่หลายฝ่ายมองว่าอาจเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีสำคัญของ 6G ในอนาคต

ปัญหาคือ ยิ่งความถี่สูง การส่งสัญญาณก็ยิ่งยากขึ้น แม้จะได้ความเร็วสูงมาก แต่ก็แลกกับข้อจำกัดหลายอย่าง เช่น ระยะส่งสัญญาณสั้นมาก สัญญาณถูกดูดกลืนโดยอากาศและไอน้ำได้ง่าย รวมถึงไวต่อสิ่งกีดขวางมากกว่า mmWave หลายเท่า

ดังนั้นคลื่นระดับนี้จึงไม่น่าถูกนำมาใช้กับมือถือทั่วไปในลักษณะ “เดินถือใช้งานได้ทั่วเมือง” แบบ 4G หรือ 5G ในเร็ว ๆ นี้ แต่เหมาะกับงานเฉพาะทางที่ต้องการความเร็วสูงมากและควบคุมสภาพแวดล้อมได้ เช่น การส่งข้อมูลระหว่างเสาสัญญาณด้วยกันเอง (wireless backhaul), การเชื่อมต่อระหว่างอาคาร, ดาต้าเซ็นเตอร์, โรงงานอัจฉริยะ หรือพื้นที่ indoor ที่ติดตั้งอุปกรณ์ไว้ใกล้กัน

จุดเด่นคือมันมีแบนด์วิดท์มหาศาลจนทำความเร็วระดับ 100Gbps ได้ แต่ก็แลกกับความยากในการออกแบบระบบ ทั้งเรื่องพลังงาน ความร้อน ความเสถียรของสัญญาณ ต้นทุนอุปกรณ์ และเทคนิค beamforming ที่ซับซ้อนมากขึ้น

สำหรับผู้ใช้ทั่วไป มือถือในอนาคตอาจไม่ได้เชื่อมต่อคลื่นระดับ THz ตลอดเวลา แต่มีโอกาสใช้งานในบางสถานการณ์ เช่น อยู่ใน hotspot เฉพาะจุดแล้วดาวน์โหลดไฟล์ขนาดใหญ่ในไม่กี่วินาที หรือใช้งาน AR/VR/XR ที่ต้องการทั้งความเร็วสูงและ latency ต่ำมาก

ข้อดีของเทคโนโลยีนี้คือสามารถนำไปใช้เป็นทางเลือกแทนการลากสายไฟเบอร์ในบางกรณีได้ เช่น การส่งข้อมูลระหว่างเสาสัญญาณ อาคาร หรืออุปกรณ์เครือข่ายที่อยู่ไม่ไกลกันมาก เพราะให้ความเร็วสูงมากในระดับ 100Gbps-class โดยไม่ต้องวางสายจริง แต่ในทางกลับกัน

ข้อจำกัดก็มีไม่น้อย ทั้งระยะสัญญาณที่สั้นมาก ความไวต่อสิ่งกีดขวาง การถูกดูดกลืนโดยอากาศและไอน้ำ รวมถึงต้นทุนและความซับซ้อนของอุปกรณ์ ทำให้เทคโนโลยีนี้น่าจะเหมาะกับการใช้งานเฉพาะทางมากกว่าการใช้งานทั่วไปบนมือถือในชีวิตประจำวัน

ปกติแล้วการสร้างสัญญาณไร้สายที่ความถี่สูงมากกว่า 350GHz เป็นเรื่องยาก เพราะระบบอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไปจะเจอปัญหากำลังส่งลดลงและ phase noise สูงขึ้น ทำให้ควบคุมสัญญาณได้ยาก แต่งานวิจัยนี้ใช้แนวทางโฟโตนิกส์ หรือใช้แสงในการส่งข้อมูลเข้ามาช่วย โดยแปลงสัญญาณแสงให้กลายเป็นคลื่นวิทยุระดับเทราเฮิรตซ์ที่ 560GHz ก่อนส่งข้อมูลแบบไร้สายไปยังตัวรับ

ในการทดลอง ทีมวิจัยเริ่มจากวิธีส่งข้อมูลแบบ QPSK ซึ่งทำความเร็วได้ 84Gbps ก่อนจะเปลี่ยนไปใช้ 16QAM ซึ่งเป็นวิธีที่ทำให้คลื่นสัญญาณหนึ่งจังหวะจุข้อมูลได้มากกว่าเดิม ส่งผลให้ความเร็วเพิ่มขึ้นเป็น 112Gbps พูดง่าย ๆ คือ ไม่ได้ทำให้คลื่นเดินทางเร็วขึ้น แต่เป็นการ ‘ยัดข้อมูลลงไปในคลื่นได้มากขึ้น’ จึงส่งข้อมูลรวมได้เร็วกว่าเดิม ส่งผลให้ความเร็วสูงกว่าระบบสื่อสารเทราเฮิรตซ์ในย่านความถี่ใกล้เคียงกัน ที่ปกติทำได้เพียงไม่กี่ Gbps ถึงระดับหลายสิบ Gbps เท่านั้น

แม้ความเร็วระดับนี้จะยังเป็นการทดลองในห้องแล็บ และยังไม่ใช่เทคโนโลยีที่พร้อมใช้งานกับมือถือหรือเครือข่ายผู้บริโภคในเร็ว ๆ นี้ แต่ถือเป็นหลักฐานสำคัญว่า การสื่อสารไร้สายระดับ 100Gbps ขึ้นไปมีความเป็นไปได้จริง โดยเฉพาะในงานอย่างการส่งข้อมูลระหว่างเสาสัญญาณด้วยกันเอง ศูนย์ข้อมูล ระบบ AI AR/VR เมืองอัจฉริยะ และบริการที่ต้องการส่งข้อมูลปริมาณมหาศาลแบบหน่วงเวลาต่ำ

สำหรับ 6G ที่คาดว่าจะเข้ามาต่อยอดจาก 5G ในอนาคต จุดขายหลักจะไม่ใช่แค่ความเร็วที่สูงขึ้นเท่านั้น แต่รวมถึง latency ต่ำมาก ความจุเครือข่ายสูงขึ้น และรองรับอุปกรณ์จำนวนมหาศาล การทดลองครั้งนี้จึงอาจเป็นหนึ่งในก้าวแรก ๆ ที่ช่วยปูทางไปสู่โครงสร้างพื้นฐานไร้สายยุคถัดไป แม้ยังต้องพัฒนาอีกมากทั้งด้านระยะส่งสัญญาณ พลังงาน ต้นทุน และความทนทานต่อสิ่งกีดขวางก่อนใช้งานจริงในเชิงพาณิชย์

ที่มา : TechSpot