โทรศัพท์ ระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่รุ่นที่ 5 หรือ 5G เป็นเครือข่ายดิจิตอลเซลลูลาร์ที่ผู้ให้บริการจะแบ่งพื้นที่ให้บริการออกเป็นพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ขนาดเล็กที่เรียกว่าเซลล์ สัญญาณแอนะล็อกของเสียงและภาพจะถูกแปลงเป็นข้อมูลดิจิตอลใน โทรศัพท์ โดยเครื่องแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอลและส่งข้อมูลออกไปเป็นกระแสของบิต
อุปกรณ์สื่อสารระบบ 5G ทั้งหมดในเซลล์จะสื่อสารด้วยคลื่นวิทยุด้วยแถวของเสาอากาศในพื้นที่และตัวรับและส่งสัญญาณอัตโนมัติที่ใช้พลังงานต่ำในเซลล์ผ่านช่องความถี่ที่กำหนดโดยตัวรับส่งสัญญาณและกลุ่มความถี่ที่ใช้แล้วสามารถนำกลับมาใช้ในเซลล์อื่นได้
เสาอากาศในพื้นที่เชื่อมต่อกับเครือข่าย โทรศัพท์ และอินเทอร์เน็ตโดยใช้ใยแก้วนำแสงแบนด์วิดสูงหรือการเชื่อมต่อแบ็คฮอล (Backhaul) แบบไร้สาย เช่นเดียวกันเซลล์อื่นๆ ในเครือข่าย อุปกรณ์ไร้สายที่ข้ามจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่งจะส่งต่อข้อมูลไปยังเซลล์ใหม่โดยอัตโนมัติ
ระบบเครือข่าย 5G สามารถรองรับอุปกรณ์ได้มากถึงล้านเครื่องต่อตารางกิโลเมตร ในขณะที่ระบบเครือข่าย 4G รองรับอุปกรณ์ได้สูงสุดเพียง 100,000 เครื่องต่อตารางกิโลเมตรเท่านั้น อุปกรณ์ไร้สายของ 5G ยังมีความสามารถของ 4G LTE เนื่องจากระบบ 5G ใหม่ใช้เครือข่ายของ 4G ในการสร้างการเชื่อมต่อกับเซลล์ในระยะแรกรวมถึงในสถานที่ที่ไม่สามารถเข้าถึง 5G ได้
ผู้ให้บริการเครือข่ายหลายรายใช้คลื่นมิลลิเมตรเพื่อเพิ่มความจุและปริมาณทรูพุทที่สูงขึ้น คลื่นมิลลิเมตรมีช่วงคลื่นที่สั้นกว่าไมโครเวฟ ดังนั้นเซลล์จึงถูกจำกัดให้มีขนาดเล็กลง แต่คลื่นมิลลิเมตรยังมีปัญหาในการผ่านกำแพงอาคาร เสาอากาศของคลื่นมิลลิเมตรมีขนาดเล็กกว่าเสาอากาศขนาดใหญ่ที่ใช้ในเครือข่ายเซลลูลาร์ก่อนหน้านี้ บางตัวมีความยาวเพียงไม่กี่นิ้ว
ระบบ MIMO (Multiple Input Multiple Output) แบบ Massive ซึ่งถูกนำมาปรับใช้ในระบบ 4G ตั้งแต่ต้นปี 2016 โดยทั่วไปจะใช้เสาอากาศขนาดเล็ก 32 ถึง 128 เสาในแต่ละเซลล์ ด้วยความถี่และการกำหนดค่าที่เหมาะสมสามารถเพิ่มประสิทธิภาพได้ตั้งแต่ 4 ถึง 10 เท่า เพื่อส่งข้อมูลหลายบิตสตรีมได้พร้อมกัน
ด้วยเทคนิคที่เรียกว่า Beamforming ระบบคอมพิวเตอร์ของสถานีฐานจะคำนวณเส้นทางที่ดีที่สุดสำหรับคลื่นวิทยุในการเข้าถึงอุปกรณ์ไร้สายแต่ละเครื่องอย่างต่อเนื่องและจะจัดระเบียบเสาอากาศหลายอันให้ทำงานร่วมกันเป็นแถวแบบเฟสเพื่อสร้างลำคลื่นขนาดมิลลิเมตรเพื่อส่งไปยังอุปกรณ์ไร้สาย
รูปแบบการประยุกต์ใช้บริการ
ITU-R ได้กำหนดรูปแบบการใช้งานหลักสามส่วนสำหรับความสามารถที่เพิ่มขึ้นของ 5G ซึ่ง ได้แก่ Enhanced Mobile Broadband (eMBB), Ultra Trusted Low Latency Communications (URLLC) และ Massive Machine Type Communications (mMTC) เฉพาะ eMBB เท่านั้นที่ใช้งานได้ในปี 2020 ส่วน URLLC และ mMTC ยังต้องใช้เวลาหลายปีในการให้บริการได้ในพื้นที่ส่วนใหญ่
Enhanced Mobile Broadband (eMBB) ใช้งานใน 5G ซึ่งก้าวหน้ากว่าบริการบรอดแบนด์มือถือ 4G LTE พร้อมการเชื่อมต่อที่เร็วขึ้นปริมาณงานที่สูงขึ้นและความจุที่มากขึ้น สิ่งเหล่านี้จะเป็นประโยชน์ต่อพื้นที่ที่มีทราฟฟิคข้อมูลสูง เช่นสนามกีฬา, ในเมืองและสถานที่จัดคอนเสิร์ต
Ultra Trusted Low Latency Communications (URLLC) หมายถึงการใช้เครือข่ายสำหรับแอปพลิเคชันที่มีความสำคัญและภารกิจที่ต้องการการแลกเปลี่ยนข้อมูลอย่างต่อเนื่องและมีประสิทธิภาพ
Massive Machine-Type Communications (mMTC) ใช้เพื่อเชื่อมต่อกับอุปกรณ์จำนวนมาก เทคโนโลยี 5G จะสามารถเชื่อมต่ออุปกรณ์ IoT จำนวนมาก ซึ่งส่วนใหญ่จะใช้ Wi-Fi ราคาไม่แพง โดรนที่ส่งสัญญาณผ่าน 4G หรือ 5G จะช่วยในการกู้ภัยโดยให้ข้อมูลแบบเรียลไทม์สำหรับตอบกลับในเหตุการฉุกเฉิน
รถยนต์ส่วนใหญ่จะมีการเชื่อมต่อเซลลูลาร์ 4G หรือ 5G สำหรับบริการต่างๆ มากมาย รถยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยตนเองไม่จำเป็นต้องใช้ 5G เนื่องจากต้องสามารถใช้งานได้ในที่ที่ไม่มีการเชื่อมต่อเครือข่าย
แม้ว่าการผ่าตัดระยะไกลจะดำเนินการผ่าน 5G ได้ แต่การผ่าตัดระยะไกลส่วนใหญ่จะดำเนินการในสถานที่ที่มีการเชื่อมต่อแบบไฟเบอร์ซึ่งโดยปกติจะเร็วกว่าและเชื่อถือได้มากกว่าการเชื่อมต่อแบบไร้สาย
ความเร็ว
ความเร็วของ 5G จะอยู่ในช่วงประมาณ 50 Mbps ไปจนถึงมากกว่า 1 กิกะบิตต่อวินาที ระบบ 5G ที่เร็วที่สุดเรียกว่า mmWave ณ วันที่ 3 กรกฎาคม 2019 mmWave มีความเร็วสูงสุด 1.8 Gbps บนเครือข่าย 5G ของ AT&T
Sub-6 GHz 5G โดยทั่วไปแล้วจะส่งข้อมูลได้ที่ความเร็วระหว่าง 100 ถึง 400 Mbps แต่สามารถเข้าถึงอุปกรณ์ไร้สายได้ไกลกว่า mmWave มากโดยเฉพาะกลางแจ้ง
ช่วงคลื่นความถี่ต่ำคือช่วงความถี่ที่ดีที่สุดดังนั้นจึงครอบคลุมพื้นที่มากกว่าสำหรับไซต์ที่กำหนด แต่มีความเร็วต่ำกว่าช่วงความถี่อื่น ๆ
ระบบ 5G NR (New Radio) ในย่านความถี่ย่อย 6 GHz อาจจะมีความเร็วสูงกว่า 4G เล็กน้อยที่จำนวนคลื่นความถี่และเสาอากาศใกล้เคียงกัน แม้ว่าเครือข่าย 3GPP 5G บางเครือข่ายจะช้ากว่าเครือข่าย Advanced 4G
ข้อกำหนด 5G อนุญาตให้ใช้ LAA (License Assisted Access) เช่นกัน แต่ LAA ใน 5G ยังไม่ได้รับการพิสูจน์การทำงาน การเพิ่ม LAA ใน 4G ที่มีอยู่สามารถเพิ่มความเร็วได้หลายร้อยเมกะบิตต่อวินาที แต่นี่เป็นส่วนขยายของ 4G ไม่ใช่ส่วนใหม่ของมาตรฐาน 5G
ปริมาณทรูพุทระหว่าง 4G และ 5G ในย่านความถี่ที่มีอยู่จะใก้ลเคียงกัน เนื่องจาก 4G ได้พัฒนาเข้าใกล้ลิมิตของอัตราการสื่อสารข้อมูลของแชนนอนแล้ว ระบบ 5G ที่ใช้สเปกตรัมคลื่นมิลลิเมตรที่น้อยกว่าและแบนด์วิดท์ที่มากขึ้นและช่วงที่สั้นกว่าและความสามารถในการใช้ความถี่ซ้ำจะได้ความเร็วสูงขึ้นมาก
Latency
ในระบบ 5G นั้น Air Latency ในการส่งถึงอุปกรณ์ ประมาณ 8–12 ms (มิลลิวินาที) ต้องมีการเพิ่มเวลาในการตอบสนองไปยังเซิร์ฟเวอร์ใน Air Latency ด้วยสำหรับการเปรียบเทียบ ผู้ให้บริการ Verizon รายงานเวลาในการตอบสนองของการใช้งาน 5G ในช่วงต้นคือ 30 ms
Edge Server ที่อยู่ใกล้กับหอคอยสามารถลด Latency ได้เป็น 10–20 ms แต่เป็นไปได้ยากมากที่ Latency จะลดได้ถึง 1–4 มิลลิวินาทีตาม KPI ของ Latency ของ 5G ตามมาตรฐานที่กำหนดโดย 3GPP ใน TR 28554
อัตราความผิดพลาด
ระบบ 5G ใช้การเข้ารหัสสัญญาณแบบปรับได้เพื่อให้อัตราความผิดพลาดของบิตต่ำ หากอัตราความผิดพลาดสูงเกินไปเครื่องส่งสัญญาณจะเปลี่ยนไปใช้กลไกการเข้ารหัสที่มีข้อผิดพลาดน้อยกว่า ทำให้ต้องใช้แบนด์วิดท์เพิ่มเพื่อให้แน่ใจว่ามีอัตราความผิดพลาดต่ำ
มาตรฐาน
ในขั้นต้นคำนี้เกี่ยวข้องกับมาตรฐาน IMT-2020 ของสหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศซึ่งต้องการความเร็วในการดาวน์โหลดสูงสุดตามทฤษฎีที่ 20 กิกะบิตต่อวินาทีและความเร็วในการอัปโหลด 10 กิกะบิตต่อวินาทีพร้อมกับข้อกำหนดอื่นๆ จากนั้นคณะทำงานมาตรฐาน 3GPP จึงเลือกมาตรฐาน 5G NR (New Radio) ร่วมกับ LTE เป็นข้อเสนอสำหรับส่งไปยังคณะกรรมการมาตรฐาน IMT-2020
ในเฟสแรกของข้อกำหนด 3GPP 5G ในรีลีส 15 มีกำหนดแล้วเสร็จในปี 2019 เฟสที่สองในรีลีส 16 มีกำหนดแล้วเสร็จในปี 2020
5G NR สามารถรวมความถี่ FR1 ที่ต่ำกว่า 6 GHz และความถี่ FR2 สูงกว่า 24 GHz เข้าด้วยกัน อย่างไรก็ตามความเร็วและเวลาในการตอบสนองในการปรับใช้ FR1 ในช่วงต้นโดยใช้ซอฟต์แวร์ 5G NR บนฮาร์ดแวร์ 4G ที่ไม่ใช่แบบสแตนด์อโลน ดีกว่าระบบ 4G แบบใหม่เพียงเล็กน้อยประมาณ 15 ถึง 50%
หน่วยงาน IEEE เป็นผู้กำหนดมาตรฐานครอบคลุมส่วนต่างๆ ของ 5G โดยการโฟกัสไปที่ส่วนสายระหว่าง Remote Radio Head (RRH) และ Base Band Unit (BBU) มาตรฐาน 1914.1 มุ่งเน้นไปที่สถาปัตยกรรมเครือข่ายและแบ่งการเชื่อมต่อระหว่าง RRU และ BBU ออกเป็นสองส่วนหลัก คือจาก Radio Unit (RU) ไปยัง Distributor Unit (DU) เป็น NGFI-I (Next Generation Fronthaul Interface) และ จาก DU ไปยัง Central Unit (CU) ซึ่งเป็นอินเทอร์เฟซ NGFI-II ที่ช่วยให้เครือข่ายมีความหลากหลายและคุ้มค่ามากขึ้น NGFI-I และ NGFI-II ได้กำหนดค่าประสิทธิภาพซึ่งได้ทำการรวบรวมเพื่อให้แน่ใจว่าประเภทของการรับส่งข้อมูลที่แตกต่างกันที่กำหนดโดย ITU สามารถดำเนินการได้
มาตรฐาน 1914.3 สร้างรูปแบบของเฟรมอีเทอร์เน็ตแบบใหม่ที่สามารถรับข้อมูล IQ ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นโดยขึ้นอยู่กับการแบ่งฟังก์ชันที่ใช้งาน สิ่งนี้เป็นไปตามนิยามการแยกฟังก์ชั่นของ 3GPP
มาตรฐานการซิงโครไนซ์เครือข่ายหลายรายการภายในคณะทำงาน IEEE กำลังได้รับการอัปเดตเพื่อให้แน่ใจว่าความถูกต้องของเวลาเครือข่ายที่ RU จะได้รับการรักษาให้อยู่ในระดับที่จำเป็นสำหรับการรับส่งข้อมูล
นอกเหนือจากใช้งานเป็นเครือข่ายผู้ให้บริการโทรศัพท์เคลื่อนที่ 5G ยังสามารถใช้กับเครือข่ายส่วนตัวที่มีแอปพลิเคชันในอุตสาหกรรม IoT , เครือข่ายระดับองค์กรและการสื่อสารที่สำคัญ
การเปิดตัว 5G NR ในตอนเริ่มต้นขึ้นอยู่กับการจับคู่กับโครงสร้างพื้นฐาน LTE (4G) เดิม ที่มีอยู่ในโหมดที่ไม่ใช่สแตนด์อโลน (NSA) ก่อนที่จะเปลี่ยนเป็นโหมดสแตนด์อโลน (SA) กับเครือข่ายหลัก 5G ในอนาคต
ในเดือนเมษายน 2019 Global Mobile Suppliers Association ได้ระบุผู้ให้บริการ 224 รายใน 88 ประเทศที่ได้จัดการสาธิตระบบ, ทดสอบหรือทดลองใช้, ได้รับอนุญาตให้ทำการทดลองใช้เทคโนโลยี 5G ภาคสนาม, กำลังติดตั้งเครือข่าย 5G หรือประกาศเปิดตัวบริการแล้ว
ประเทศแรกที่นำ 5G มาใช้ในวงกว้างคือเกาหลีใต้ในเดือนเมษายน 2019
Ericsson ยักษ์ใหญ่ด้านโทรคมนาคมของสวีเดนคาดการณ์ว่าอินเทอร์เน็ต 5G จะครอบคลุมถึง 65% ของประชากรโลกภายในสิ้นปี 2025
เมื่อเกาหลีใต้เปิดตัวเครือข่าย 5G ผู้ให้บริการทั้งหมดใช้สถานีฐานและอุปกรณ์ของ Samsung, Ericsson และ Nokia ยกเว้น LG U Plus ซึ่งใช้อุปกรณ์ของ Huawei ด้วย
ซัมซุงเป็นซัพพลายเออร์รายใหญ่ที่สุดสำหรับสถานีฐาน 5G ในเกาหลีใต้เมื่อเปิดตัว โดยส่งมอบสถานีฐาน 53,000 แห่งจาก 86,000 สถานีฐานที่ติดตั้งทั่วประเทศในเวลานั้น
การปรับใช้ครั้งแรกที่ค่อนข้างสำคัญคือในเดือนเมษายน 2019 ในเกาหลีใต้ SK Telecom ใช้สถานีฐาน 38,000 สถานี, KT Corporation มีสถานีฐาน 30,000 สถานี และ LG U Plus มี 18,000 สถานี ซึ่ง 85% ของทั้งหมดอยู่ในหกเมืองใหญ่ พวกเขาใช้คลื่นความถี่ 3.5 GHz ในโหมดที่ไม่ใช่แบบสแตนด์อโลน (NSA) และความเร็วที่ทดสอบอยู่ระหว่าง 193 ถึง 430 Mbps
มีบริษัท 9 รายที่ขายฮาร์ดแวร์วิทยุระบบ 5G และระบบ 5G สำหรับผู้ให้บริการ คือ Altiostar, Cisco Systems, Datang Telecom / Fiberhome, Ericsson, Huawei, Nokia, Qualcomm, Samsung และ ZTE
คลื่นความถี่
คลื่นความถี่ 5G NR จำนวนมาก ได้รับการจัดสรรให้กับระบบ 5G ตัวอย่างเช่นในเดือนกรกฎาคม 2016 คณะกรรมการการสื่อสารแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา (FCC) ได้ให้แบนด์วิดท์จำนวนมหาศาลในคลื่นความถี่สูงที่มีการใช้งานน้อยสำหรับ 5G
ข้อเสนอของ Spectrum Frontiers เพื่อเพิ่มจำนวนคลื่นมิลลิเมตรที่ไม่มีใบอนุญาตเป็นเป็น 14 GHz และกำหนดจำนวนคลื่นความถี่ที่ยืดหยุ่นและใช้งานมือถือได้ถึงสี่เท่าซึ่ง FCC ได้อนุญาตให้ใช้งานแล้ว เดือนมีนาคม 2018 ฝ่ายนิติบัญญัติของสหภาพยุโรปตกลงที่จะเปิดคลื่นความถี่ 3.6 และ 26 GHz ภายในปี 2020
อุปกรณ์ 5G
Samsung Galaxy S10 5G คือสมาร์ทโฟนเครื่องแรกที่สามารถเชื่อมต่อกับเครือข่าย 5G ในเดือนมีนาคม 2019 Global Mobile Suppliers Association หรือ GSA ได้เปิดฐานข้อมูลแรกของการเปิดตัวอุปกรณ์ 5G ทั่วโลก โดย GSA ระบุว่าผู้จำหน่าย 23 รายที่ยืนยันความพร้อมใช้งานของอุปกรณ์ 5G ที่กำลังจะมาพร้อมอุปกรณ์ 33 รุ่น รวมถึงรุ่นในภูมิภาค
ภายในเดือนตุลาคม 2019 จำนวนอุปกรณ์ 5G ที่ประกาศเปิดตัวจะเพิ่มขึ้นเป็น 129 รุ่นจากผู้ขาย 56 ราย
จากข้อมูลของ Business Insider คุณสมบัติ 5G นั้นทำให้อุปกรณ์มีราคาแพงกว่าเมื่อเทียบกับ 4G
ในวันที่ 13 ตุลาคม 2020 Apple ได้ประกาศเปิดตัว iPhone 12 และ iPhone 12 Pro ซึ่งเป็นโทรศัพท์รุ่นแรกของ Apple ที่รองรับการเชื่อมต่อ 5G โดย Apple ร่วมมือกับ Verizon เปิดใช้งาน 5G บน iPhone 12
อ่านบทความเพิ่มเติม > ดอกไม้
