อ่านทั้งหมดที่ http://www.leksound.net/UBMTHAI/?p=5126ช่วงนี้ 3G บ้านเรากำลังดัง ผมก็เลยอยากรู้เรื่องระบบมือถือ ว่าแล้วก็นั่งหาข้อมูลอยู่พักใหญ่ อ่านไปอ่านมาอยู่หลายวัน สุดท้้ายออกมาตามนี้ครับ
การที่เราจะเข้าใจระบบมือถือ 2G 3G 4G เราควรต้องเข้าใจ 4 เรื่องนี้
1. Technology (เทคโนโลยี) คือ ก็คือวิธีการต่างๆที่วงการมือถือเอามาใช้เพื่อให้เราสามารถคุยกันได้ โหลด หรือส่งข้อมูลกันได้
2. Spectrum (ช่องสัญญาณความถี่) คือ ความถี่ที่ใช้ในการส่งหรือรับข้อมูล เช่น AIS ใช้ 900MHz , DTAC กับ True ใช้ 1800 MHz
3. กลุ่มองค์การโทรคมนาคม
4. Standard (มาตรฐาน) คือ การรวมเอาข้อกำหนดว่าใช้ Technology ตัวไหน ต้องใช้ช่องสัญญาณไหน ต้องใช้ Protocol อะไร หรือต้องมีความเร็วในการรับส่งข้อมูลเท่าไหร่(เป็นที่มาของ G ต่างๆ) มากำหนดและตั้งเป็นมาตราฐานขึ้นมาใช้กันทั่วโลก ทำไมเราต้องมีมาตรฐานล่ะ? ก็คนผลิตอุปกรณ์จากแต่ละบริษัทจะได้ผลิตอุปกรณ์ให้ออกมาเหมือนกันและใช้งานกันได้ไง (เรียกว่าใช้มาตรฐานเดียวกัน) คนที่ใช้อุปกรณ์ก็จะรู้ด้วยว่าอุปกรณ์นี้ใช้ได้ในระบบมาตรฐานอะไรได้บ้าง ตัวอย่างมาตรฐานก็เช่น GSM, CDMA, UMTS, W-CDMA, HPSA, HPSA+, WiMax, LTE
ผู้ที่ทำหน้าที่กำหนดมาตรฐานก็คือกลุ่มองค์การโทรคมนาคมต่างๆ
1. Technology (เทคโนโลยี)
Simplex กับ Duplex
Simplex คือ ในช่วงเวลาเดียวกันสามารถมีคนพูดได้คนเดียว (ผู้สนทนา ไม่สามารถพูดพร้อมกัน) คนนึงพูดอีกคนนึงต้องฟัง ตัวอย่างเครื่องมือใช้ Simplex ก็คือพวก Walkie-Talkie
Duplex คือ การที่ผู้พูดทั้ง 2 ฝ่ายสามารถพูดพร้อมกันได้ และนั่นคือสิ่งที่มือถือจำเป็นต้องมื เวลาเราพูดออกไป(หรือส่งข้อมูลออก) สัญญาณจากมือถือเราจะถูกส่งออกไปยังเสาสัญญาณมือถือ(ฺBase Station) หรือเราเรียกว่าการ Uplink , ส่วนเวลาเราฟังเสียงอีกฝั่งนึงพูด(หรือรับข้อมูล) สัญญาณจากเสามือถือจะถูกส่งเข้ามาที่เครื่องโทรศัพท์เรา อันนี้เรียกว่า Downlink, Duplex จะต้องทำ Downlink และ Uplink ได้พร้อมๆกัน
TDD กับ FDD
FDD หรือ Frequency Division Duplex คือ การส่งสัญญาณ Downlink และ Uplink ด้วยช่องความถี่ Spectrum ที่ต่างกัน เช่น downlink ที่ความถี่ 2100 MHz แต่ Uplink ด้วยความถี่ 1900 MHz (operators บ้านเราใช้วิธีนี้ เช่น True Move ใช้ 1710-1722.7MHz ในการ uplink และ 1805-1817.7 MHz ในการ Downlink แต่คนทั่วไปจะเรียกรวมๆว่า True Move ใช้คลื่น 1800 MHz เพราะว่าทั้ง 2 คลื่นนั้นใกล้กับ 1800 MHz)
TDD หรือ Time Division Duplex คือ การส่งสัญญาณ Downlink และ Uplink ด้วยความถี่เดียวกัน แต่ต่างช่วงเวลา เช่นวินาทีที่1 รับสัญญาณ (downlink) วินาทีที่ 2 ก็ส่งสัญญาณ (Uplink) ทั้งหมดนี้ภายใต้ความถี่เดียวกัน (เช่นภายใต้ความถี่ 2100 MHz) แต่ด้วยความที่การสลับเวลา uplink และ downlink รวดเร็วมาก เราจึงไม่รู้สึกว่าเสียงที่เราพูดหรือฟังมันขาดๆหายๆ
TDMA, CDMA และ FDMA
TDMA หรือ Time Division Multiple Acces คือ การแบ่งคู่สาย(Users) โดยใช้เวลาที่ต่างกัน (สลับเวลาให้แต่ละ User)
CDMA หรือ Code Division Multiple Access คือ การแบ่งคู่สายโดยใช้รหัสเฉพาะ (Code)
FDMA หรือ Frequency Division Multiple Access คือ การแบ่งคู่สายโดยใช้ช่องสัญญาณความถี่ที่ต่างกัน
อย่าสับสน TDMA, FDMA กับ TDD, FDD:
TDMA, CDMA คือ การแบ่งคู่สายหลายๆคู่สาย(users)เมื่อใช้งานเวลาเดียวกัน เช่น ตอนนี้มีคนคุยกันอยู่ 10 คู่พร้อมๆกัน เราจะแบ่งกันยังไง
TDD, FDD คือ การแบ่ง downlink และ uplink
Asymmetric และ Symmetric Transmission
Symmetric Transmission คือ การส่งสัญญาณ(ข้อมูล) Downlink และ Uplink ด้วยอัตราที่เท่ากัน
Aymmetric Transmission คือ การส่งสัญญาณ(ข้อมูล) Downlink และ Uplink ด้วยอัตราที่ไม่เท่ากัน ส่วนใหญ่จะส่ง Downlink เร็วกว่า เพราะส่วนใหญ่เรา Download มากกว่า Upload (เช่นเวลาเราเปิด website ส่วนใหญ่เราจะดึงข้อมูล มากกว่าส่งข้อมูลออก
Macro Cell, Micro Cell, Pico Cell
Macro Cell ใหญ่สุดครอบคลุมขนาดประมาณ เมืองๆนึง
Micro Cell ใหญ่รองลงมา ขนาดประมาณ ตำบล หรือ อำเภอนึง
Pico Cell เล็กสุด คือขนาดประมาณสถานที่นึงๆ เช่น เฉพาะโรงแรม เฉพาะสนามบิน
ยกตัวอย่าง TDD จะสามารถใช้ได้แค่ Pico Cell เพราะถ้าส่งไกลกว่านั้น จะมีการ Delay ระหว่างการ downlink และ uplink มาก ทำให้ระบบไม่สามารถแยกได้ว่า อันไหน up อันไหน down
Circuit Switching กับ Packet Switching
แต่่ก่อนการเชื่อมต่อเสียงจำเป็นต่อเชื่อมต่อสาย(โทรศัพท์) กันจริงๆ เช่นคนนึงโทรหาอีกคนนึง ระบบโทรศัพท์ก็จะมี Switch ที่สับสายโทรศัพท์ของคนโทรไปต่อกับสายโทรศัพท์ของคนที่เราอยากจะคุยด้วย ตอนคุยกันสายก็จะเชื่อมอยู่อย่างนั้นตลอด จนกระทั่งเราวางสาย Switch ก็จะสับสายออก
วิธีการนี้เรียกว่า Circuit Switching
ทุกวันนี้ระบบใหม่ๆ ไม่เป็นอย่างนั้น เวลาเราโทรหาปลายทาง
- เสียงที่เราคุยจะถูกตัดเป็นส่วนๆ ส่วน Data
- แต่ละส่วนจะถูกเพิ่มข้อมูล Address (ที่อยู่ผู้รับ) ส่วน Header
- แต่ละส่วนก็จะถูกส่งผสมปนเปไปกับข้อมูลอื่นๆ(คนโทรคนอื่น)
- ฝั่งคนรับก็จะรับข้อมูลแต่ละส่วน แล้วประกอบข้อมูลกลับมาใหม่ (รวมเสียงที่ถูกตัด เป็นเสียงที่ต่อเนื่องเหมือนเดิม)
วิธีการนี้เรียกว่า Packet Switching
เทคนิคเฉพาะสำหรับการส่งความเร็วสูงๆแบบใหม่ๆ HSPA+ , WiMax, LTE (WiFi N ก็ใช้น่ะ)
MIMO หรือ Multiple Input Multiple Output เป็นเทคโนโลยีของการใช้เสาอากาศหลายๆเสาในการส่งและรับข้อมูลได้มากขึ้นและชัดเจนขึ้นตามจำนวนเสา ยกตัวอย่างเช่น เรามี 1 เสาอากาศ เราก็ส่งข้อมูลได้แค่ 1 ชุด แต่ถ้าเรามี 2 เสา เราจะส่งข้อมูลได้ 2 ชุดภายในเวลาเดียวกัน (โดยแต่ละเสาส่งข้อมูลคนละชุด) ที่พิเศษคือการส่งข้อมูลทั้ง 2 ชุดจาก 2 เสานี้ทำภายใต้ช่องความถี่ของคลื่นสัญญานเดียวกัน แต่ที่ตัวรับสามารถแยกแยะได้ว่าข้อมูลไหนมาจากเสาไหนก็เพราะใช้เทคนิคที่ชื่อว่า Spatial Diversity โดยเค้าจะใช้ Concept ว่า ข้อมูลมาจากเสาที่ต่างกันจะมีการสะท้อนต่อสิ่งแวดล้อมที่ต่างกันก่อนมาถึงตัวรับ แล้วเมื่อรับข้อมูลมาแล้ว Chip DSP ที่ตัวรับก็จะแยกได้ว่าข้อมูลไหนมาจากเสาไหนโดยดูจาก Pattern ของสัญญาณแต่ละสัญญาณที่บิดเบือนไป(เพราะสิ่งแวดล้อม) ส่วนที่สามารถรับข้อมูลได้ชัดเจนขึ้นก็เนื่องมาจากใช้ MIMO ควบคู่กับเทคนิค OFMDA
ดูวีดีโอข้างล่าง ถ้าไม่เข้าใจ
OFMDA หรือ Orthogonal Frequency Division Multiple Access คือ การใช้ FMDA ส่งสัญญาณโดยแบ่งช่องสัญญาณออกเป็นหลายๆช่องเล็กๆ (ความถี่ต่างกันน้อยมากแต่ละช่อง)แต่เพื่อไม่ให้ข้อมูลในแต่ละความถี่ตีกัน แต่ละความถี่ที่ติดกันจะถูกส่งออกมาด้วยเฟสที่ต่างกัน 90 องศา(Orthogonal Frequency) ความถี่จึงไม่ตีกัน และระยะเวลาส่งแต่ละข้อมูลจะนานขึ้นถึงแม้ข้อมูลจะ Distort ไปบ้างแต่ด้วยสัญญาณที่นานขึ้นเวลารับสัญญาณก็นานขึ้นด้วย ส่งผลให้ตัวรับสามารถรับข้อมูลได้ดีขึ้น ...อ่านต่อ
http://www.leksound.net/UBMTHAI/?p=5126
