ทำความรู้จักเทคโนโลยี TDD บนคลื่น 2300 MHz ที่ dtac เตรียมนำมาให้บริการ

ก่อนหน้านี้คงมีหลายๆ คนได้เห็นข่าวเกี่ยวกับ TOT ได้ทำการเลือก dtac มาเป็นพาร์ทเนอร์ร่วมกันพัฒนาคลื่นความถี่ 2300 MHz ออกมาบริการให้กับประชาชนได้ใช้งานกัน พร้อมกันนี้ยังบอกอีกว่าจะเป็นการให้บริการในระบบ 4G LTE-TDD อีกด้วย ซึ่งเชื่อว่าหลายๆ อาจจะสงสัยว่า “ระบบ TDD นี่มันคืออะไร?” เราก็เลยรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับเทคโนโลยี TDD ที่ทาง dtac เตรียมนำมาให้บริการ มาอธิบายให้เข้าใจแบบง่ายๆ กันครับ

ในปัจจุบัน การใช้งาน 4G LTE บนมือถือนั้นเติบโตอย่างรวดเร็วแบบก้าวกระโดด โดยในช่วงปีที่ผ่านมามีผู้เข้าชม Youtube ผ่านทางมือถือเพิ่มขึ้นมากกว่าเดิมปีก่อนถึง 90% และยอดผู้เข้าชม LINE TV นั้นสูงกว่าเดิม 136% ซึ่งส่งผลให้การใช้งานดาต้าเฉลี่ยต่อคนนั้นปรับสูงขึ้นด้วย จากเดิมที่มีค่าเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณเดือนละ 2GB กลายเป็นว่าค่าเฉลี่ยนั้นสูงขึ้น ตกเดือนละ 5-6GB

ซึ่งตอนนี้ การให้บริการเครือข่าย 4G LTE อย่างที่เราๆ รู้กันอยู่คือ ให้บริการอยู่บนคลื่น 900 MHz, 1800 MHz และ 2100 MHz (ของ dtac มีแค่ 1800 MHz และ 2100 MHz) โดยใช้เทคโนโลยีการส่งสัญญาณที่เรียกว่า FDD

FDD คืออะไร?

มาถึงตรงนี้หลายๆ คนก็คงจะสงสัยว่า “FDD คืออะไร? TDD คืออะไร?” ใช่มั้ยล่ะครับ งั้นเรามาเริ่มที่ FDD กันก่อน FDD ย่อมาจาก Frequency Division Duplex โดยหลักการทำงานของ FDD คือ การแบ่ง คลื่นส่ง (downlink) และ คลื่นรับ (uplink) แยกออกเป็นคนละช่วงความถี่ทำให้สามารถรับและส่งได้ในเวลาเดียวกัน

ผู้ใช้จะสามารถรับส่งข้อมูลได้พร้อมๆกันในช่วงเวลาเดียวกัน เพราะว่ามีการแบ่งคลื่นเป็นสำหรับ Downlink และ Uplink เอาไว้เท่าๆกัน

เพื่อให้เห็นภาพที่ชัดเจนมากขึ้นนะครับ ขอยกตัวอย่างการใช้งานคลื่น 1800MHz ที่ทั้ง 3 เครือข่ายใช้งานอยู่ดังนี้

• TrueMove H : Downlink 1710 – 1725 MHz, Uplink 1805 – 1820 MHz
• AIS : Downlink 1725 – 1740 MHz, Uplink 1820 – 1835 MHz
• dtac : Downlink 1740 – 1760 MHz, Uplink 1835 – 1855 MHz

ถ้าใครติดตามเรื่องคลื่น 4G 1800MHz ตั้งแต่ตอนประมูลเมื่อปลายปี 2558 จะทราบว่าคลื่นนี้มีความกว้างอยู่ที่ 15MHz แต่นั่นจะเป็นเพียงการเรียกคลื่นที่ใช้งานเพียงขาเดียวเท่านั้น เพราะในความเป็นจริงคือบริษัทได้ความกว้างของคลื่นไปถึง 30MHz โดยจะมีคลื่นคู่ ที่เป็น Uplink อีก 15MHz ที่ไม่ได้เอ่ยถึงอยู่ แต่ที่เรียกจำนวนเพียงครึ่งเดียว ก็เพราะคลื่นนี้ถูกเอาไปใช้แบบ FDD ที่ตัวคลื่นจะต้องถูกแบ่งคลื่นเป็นส่วน Downlink และ Uplink เท่าๆกันนั่นเอง

สิ่งที่ทำให้ FDD นั้นได้รับความนิยมก็เพราะสามารถที่จะรับ-ส่งสัญญาณได้พร้อมกัน ทำให้การส่งสัญญาณนั้นสามารถทำได้อย่างต่อเนื่อง ไม่มีการดีเลย์ และมือถือส่วนใหญ่ในท้องตลาดก็จะรองรับ FDD กันเป็นหลักอยู่แล้ว นอกจากนี้ยังรองรับคลื่น low band อย่าง 800 MHz และ 950 MHz ไปจนถึง high band อย่าง 1800 MHz และ 2100 MHz ได้เลยด้วย

แต่ข้อเสียของ FDD คือ คลื่นความถี่ที่เอามาใช้นั้นต้องมีคลื่นคู่ Downlink และ Uplink อย่างละเท่าๆกัน ไม่สามารถแบ่งใช้อย่างใดอย่างหนึ่งมากกว่าได้ ทำให้อยู่ในบริเวณที่คนใช้งาน Download เยอะๆก็ปรับคลื่นให้ใช้สำหรับ Downlink มากขึ้นก็ทำไม่ได้ และอุปกรณ์นั้นติดตั้งยาก เพราะว่าจะต้องติดตั้งทั้งตัวรับสัญญาณ และตัวส่งสัญญาณ พร้อมกันนี้ก็ยังมีเรื่องของคลื่นที่เอาไว้ใช้ป้องกันคลื่นรับและคลื่นส่ง หรือที่เรียกว่า guard band ซึ่งจะคอยป้องกันไม่ให้คลื่นรับและคลื่นส่งนั้นรบกวนกัน ซึ่งจะเป็นคลื่นที่ไม่สามารถนำมาใช้ประโยชน์สำหรับการอัพโหลดหรือดาวน์โหลดได้

TDD คืออะไร?

ส่วน TDD นั้นย่อมาจาก Time Division Duplex ซึ่งหลักการทำงานของ TDD จะแตกต่างจาก FDD ตรงที่ คลื่นส่ง และ คลื่นรับ นั้นใช้คลื่นเดียวกัน แต่ว่าแบ่งช่วงเวลาในการรับ-ส่งข้อมูลแทน 

ไม่ต้องมีคลื่นคู่สำหรับ Downlink และ Uplink เหมือน FDD  สามารถใช้คลื่นทั้งผืนมาแบ่งให้บริการได้ตามสัดส่วนที่ต้องการ แต่จะต้องแบ่งสลับส่งข้อมูล DL UL ตลอดเวลาซึ่งอาจทำให้ Latency สูงขึ้นเล็กน้อย แต่ก็แทบไม่รู้สึกในการใช้งานจริง

การติดตั้งระบบ TDD จะทำได้ง่ายกว่า FDD ตรงที่ไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์หลายชุด เพราะว่าอุปกรณ์รับ-ส่งสัญญาณของระบบ TDD นั้นเป็นตัวเดียวกัน แล้วใช้วิธีการสลับการรับ-ส่งตามช่วงเวลา ซึ่งผู้ให้บริการสามารถที่จะปรับขนาด bandwidth ของการรับ-ส่งข้อมูลได้ตามความเหมาะสมของพื้นที่ใช้งาน ส่วนมือถือที่รองรับ TDD ก็มีเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ แต่ส่วนใหญ่จะเป็นรุ่นที่ค่อนข้างใหม่

แต่ด้วยความที่ TDD นั้นทำงานอยู่บนคลื่นความถี่เดียวกันทำให้ต้องมั่นใจว่าการรับ-ส่งข้อมูลนั้นไม่เกิดการซ้อนทับกัน โดยใช้วิธีการป้องกันด้วยการเพิ่ม guard period เข้าไป อารมณ์เดียวกับ guard band ของ FDD นั่นแหละครับ อีกอย่างคือสามารถใช้ได้เฉพาะบนคลื่น high band (เช่น 2300MHz, 2600MHz) อย่างเดียวเท่านั้น ซึ่งระยะคลื่น high band จะมีระยะครอบคลุมที่แคบกว่าติดตั้งเสานึงอาจจะไปได้ 1 กิโลเมตร ต่างจาก low band ที่เสานึงส่งสัญญาณได้ไกลถึง 1.7-2 กิโลเมตร ทำให้การตั้งเสาสัญญาณนั้นต้องตั้งในระยะที่ถี่กว่า ขยายสัญญาณให้ครอบคลุมยากกว่านั่นเอง

แล้วทำไมต้องใช้ TDD แทน FDD?

อย่างที่บอกไปข้างต้นคือ เทคโนโลยี FDD จะทำการแบ่ง คลื่นส่ง และ คลื่นรับ ออกเป็นคนละชุดกัน ยกตัวอย่างเช่น คลื่น 2100 MHz มี bandwidth หรือความกว้างของคลื่นความถี่ที่ใช้ได้รวมแล้ว 30 MHz แต่ว่าใน 30 MHz นั้นจะต้องแบ่งเป็น คลื่นส่ง 15 MHz และ คลื่นรับ อีก 15 MHz นั่นเอง

FDD แบ่งคลื่น DL UL เท่ากัน ไม่สามารถปรับตามการใช้งานในแต่ละพื้นที่ได้

สำหรับคนที่ยังไม่เห็นภาพ ให้ลองนึกถึง คลื่นส่ง และ คลื่นรับ เป็นท่อสองท่อที่มีขนาดเท่ากัน และออกจากกันอย่างชัดเจน โดยการรับและส่งจะสามารถทำงานได้พร้อมกัน แต่ด้วยการใช้งานของผู้บริโภคที่เน้นในเรื่องของการดาวน์โหลด (downlink) เสียเป็นส่วนใหญ่ ทำให้ท่อการส่งนั้นจะถูกใช้งานมากกว่าท่อรับหรือการอัพโหลด (uplink) อยู่เสมอ ซึ่งก็จะเกิดปัญหาว่า ท่อส่งมีขนาดเล็กเกินไปเมื่อเทียบกับการใช้งาน ส่งผลให้เน็ตอืดตอนที่มีผู้ใช้งานพร้อมกันหลายๆ คน ส่วนท่อรับก็ดันมีขนาดใหญ่เกินความจำเป็น

TDD ไม่มีแบ่งคลื่นคู่ สามารถใช้ได้ทั้งผืน ปรับช่องสัญญาณ DL UL ได้ความเหมาะสมของแต่ละพื้นที่

เพื่อแก้ปัญหาดังกล่าว ก็เลยมีการพัฒนาคิดค้นระบบ TDD ขึ้นมา โดยที่ระบบ TDD จะไม่มีการกำหนดให้ต้องมีคลื่นคู่ เป็นจำนวนเท่าๆกัน ทำให้ระบบของ TDD นั้นสามารถเลือกขนาดความกว้างของท่อ downlink และ uplink ได้ตามความเหมาะสม เช่น แบ่งให้เป็น DL 80% : UL 10% หรือ DL 30% : UL 50%* ตามความต้องการของแต่ละพื้นที่ได้ หรือถ้าจะให้เห็นภาพมากขึ้น ลองนึกภาพตอนเช้าการจราจรจะมีการปิดเลนจราจรฝั่งนึง เพื่อเอาไปเปิดให้เลนอีกฝั่งนึงใช้งานได้ เพราะอีกมีความต้องการมากกว่า อะไรแบบนั้นแหละครับ

*อย่าเพิ่งงงว่าทำไมผลรวมของ DL + UL แล้วไม่เท่ากับ 100% เพราะจริงๆแล้วมันต้องมีแบ่งไว้ให้ Special Sub Frame สำหรับการสลับคลื่น DL > UL อยู่ด้วย ซึ่งผมจะขอข้ามไปก่อนนะ ไว้ถ้ามีโอกาสอธิบายเรื่องความเร็วจะมาต่อให้ได้อ่านกัน

สรุป

TDD บนคลื่น 2300 MHz 

น่าจะพอเห็นภาพกันแล้วเกี่ยวกับระบบ TDD นะครับ ตอนนี้เรามาลองดูกันดีกว่าว่า การที่ dtac และ TOT เตรียมนำระบบ 4G-LTE TDD มาใช้บนคลื่น 2300 MHz จะส่งผลขนาดไหน

จะเห็นได้ว่าคลื่นที่ใช้งานด้วยเทคโนโลยี FDD จะต้องมีช่วงคลื่น 2 แถบในแถวเดียวกัน นั่นก็เพราะคลื่น FDD ต้องมีคลื่นคู่สำหรับ DL UL นั่นเอง

คลื่น 2300 MHz ที่ทาง TOT ถือครองอยู่มี bandwidth กว้างถึง 60 MHz โดยเมื่อเทียบกับประเทศเกาหลี จีน และ ญี่ปุ่น นั้นประเทศเรามี bandwidth ในคลื่น 2300 MHz กว้างกว่าประเทศเหล่านั้นเสียอีก และที่สำคัญคือเป็นผืนเดียวกันอีกด้วย ไม่มีการแบ่งคลื่นเหมือนกับในช่วงของ 1800 MHz และ 2100 MHz

การนำเทคโนโลยี 4G-LTE TDD มาใช้กับคลื่น 2300 MHz จะทำให้การใช้งานอินเทอร์เน็ตนั้นเร็วขึ้น โดยเฉพาะในเรื่องของการดาวน์โหลดข้อมูล เพราะว่าสามารถปรับแต่งใช้ช่วงคลื่นได้เต็มที่ 60 MHz ต่างเมื่อเทียบกับระบบ FDD ที่ถูกจำกัดให้ต้องแบ่ง DL : UL เท่ากันเท่านั้น 

ระบบ TDD แพร่หลายขนาดไหน?

ระบบ TDD นั้นเริ่มมีการใช้งานอย่างแพร่หลายกันมาซักพักใหญ่ๆ แล้ว โดยภาพแผนที่ด้านล่างนั้นเผยให้เห็นถึงประเทศที่นำเทคโนโลยี TDD มาใช้ รวมไปถึงประเทศที่กำลังจะเริ่มใช้อีกด้วย ซึ่งเป็นข้อมูลตั้งแต่ปี 2013

ภาพจาก blog.3g4g.co.uk

และเมื่อปี 2014 ก็เริ่มมีผู้ให้บริการเครือข่ายกว่า 40 เจ้าใน 27 ประเทศ ได้เริ่มให้บริการเครือข่ายบนระบบ TDD แล้ว ส่วนช่วงนั้นประเทศไทยก็กำลังพัฒนาระบบ TDD อยู่

ภาพจาก blog.3g4g.co.uk

โดยในปัจจุบัน (2017) มีมากกว่า 35 ประเทศ ที่เริ่มให้บริการเครือข่ายบนเทคโนโลยี TDD แล้ว ซึ่งประเทศใหญ่ๆ ที่น่าจะรู้จักกันดีก็จะมี สหรัฐอเมริกา แคนาดา จีน ญี่ปุ่น อังกฤษ ออสเตรเลีย และ นิวซีแลนด์ ซึ่งแนวโน้มการเติบโตของ TDD ก็ค่อนข้างดีมาก เพราะสามารถใช้ประโยชน์จากคลื่นได้ดีกว่า และมีการนำเอาคลื่นความถี่สูงมาใช้กันมากขึ้นเรื่อยๆนั่นเอง

ก็หวังว่าอ่านแล้วจะเข้าใจเกี่ยวกับเทคโนโลยี TDD ที่ทาง dtac และ TOT จะนำมาเปิดให้บริการบนคลื่น 2300 MHz กันมากขึ้นนะครับ ยังไงถ้ามีข้อมูลตรงไหนที่สงสัย หรือชี้แนะเพิ่มเติมก็มาคุยหรือช่วยอธิบายได้นะครับ 🙂