เครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่เป็นเครือข่ายไร้สายที่พื้นที่ครอบคลุมถูกแบ่งออกเป็นส่วนต่างๆ ที่เรียกว่า "เซลล์" โดยแต่ละส่วนให้บริการโดยเครื่องรับส่งสัญญาณแบบระบุตำแหน่งคงที่อย่างน้อยหนึ่งเครื่อง หรือที่เรียกว่าไซต์เซลล์หรือสถานีฐาน เครือข่ายเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้บริการการสื่อสารเป็นหลัก และเป็นแกนหลักของระบบโทรคมนาคมสมัยใหม่ ทำให้โทรศัพท์มือถือ คอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์อื่นๆ สามารถสื่อสารแบบไร้สายได้
ต้นกำเนิดและวิวัฒนาการของเครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่
แนวคิดเรื่องเครือข่ายเซลลูล่าร์เกิดขึ้นครั้งแรกในคริสต์ทศวรรษ 1940 ด้วยการประดิษฐ์ระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ แต่จนกระทั่งคริสต์ทศวรรษ 1970 เทคโนโลยีดังกล่าวจึงสามารถนำมาใช้ได้ในเชิงพาณิชย์ เครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่เครือข่ายแรกของโลกเปิดตัวในโตเกียวเมื่อปี พ.ศ. 2522 โดย Nippon Telegraph and Telephone (NTT) ต่อไปนี้ ระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่นอร์ดิก (NMT) ได้เปิดตัวในเดนมาร์ก ฟินแลนด์ นอร์เวย์ และสวีเดนในปี พ.ศ. 2524
เครือข่ายเซลลูล่าร์ยุคแรก (1G) ใช้สัญญาณแอนะล็อกและมีความจุจำกัด ในไม่ช้าสิ่งนี้ก็ถูกแทนที่ด้วยเครือข่ายเจเนอเรชันที่สอง (2G) ในช่วงต้นทศวรรษ 1990 โดยแนะนำเทคโนโลยีดิจิทัลและเปิดใช้งานบริการต่างๆ เช่น ข้อความ SMS และข้อความเสียง
เครือข่ายเจเนอเรชั่นที่สาม (3G) เปิดตัวในปี พ.ศ. 2544 โดยมีความเร็วข้อมูลสูงกว่า และรองรับการใช้งานขั้นสูง เช่น การเข้าถึงอินเทอร์เน็ตบนมือถือและการสนทนาทางวิดีโอ รุ่นที่สี่ (4G) ช่วยเพิ่มความเร็วและประสิทธิภาพข้อมูล ทำให้สามารถใช้งานทีวีบนมือถือที่มีความคมชัดสูง การประชุมทางวิดีโอ และระบบโทรศัพท์ IP
การขยายเครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่
เครือข่ายเซลลูล่าร์เป็นรากฐานสำหรับการสื่อสารเคลื่อนที่ ช่วยให้สามารถส่งข้อมูลเสียง ข้อมูล และมัลติมีเดียไปยังพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ขนาดใหญ่ได้อย่างราบรื่น มีโครงสร้างล้อมรอบชุดสถานีฐานหรือไซต์เซลล์ที่เชื่อมต่อถึงกัน ซึ่งแต่ละสถานีครอบคลุมพื้นที่ทางภูมิศาสตร์หรือเซลล์เฉพาะ
แต่ละเซลล์ในเครือข่ายใช้ความถี่ที่แตกต่างกันเพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวน ทำให้สามารถนำความถี่ในเซลล์ต่างๆ มาใช้ซ้ำได้ เมื่ออุปกรณ์ย้ายจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่ง กระบวนการที่เรียกว่าแฮนด์ออฟจะถ่ายโอนการเชื่อมต่อของอุปกรณ์จากสถานีฐานเก่าไปยังสถานีฐานใหม่
โครงสร้างภายในของเครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่และการทำงาน
หัวใจของเครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่คือ Mobile Switching Center (MSC) MSC ประสานงานการกำหนดเส้นทางการโทรและข้อมูล ดำเนินการแฮนด์ออฟ และติดตามผู้ใช้ องค์ประกอบที่สำคัญอื่นๆ ของเครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่ ได้แก่ สถานีฐาน ซึ่งให้ความคุ้มครองในแต่ละเซลล์ และโครงสร้างพื้นฐานแกนหลักของเครือข่าย ซึ่งเชื่อมต่อ MSC กับเครือข่ายอื่นๆ เช่น อินเทอร์เน็ตหรือเครือข่ายโทรศัพท์พื้นฐาน
เมื่อผู้ใช้โทรออกหรือส่งข้อมูล คำขอจะถูกส่งไปยังสถานีฐานที่ใกล้ที่สุด จากนั้นสถานีฐานจะถ่ายทอดสัญญาณไปยัง MSC ซึ่งประสานคำขอการโทร/ข้อมูล หากการโทรหรือข้อมูลมีไว้สำหรับผู้ใช้รายอื่นในเครือข่ายเดียวกัน MSC จะกำหนดเส้นทางไปยังสถานีฐานที่เหมาะสม หากผู้รับที่ต้องการอยู่บนเครือข่ายอื่นหรือเป็นผู้ใช้โทรศัพท์บ้าน MSC จะส่งการโทร/ข้อมูลไปยังเครือข่ายแกนหลักเพื่อกำหนดเส้นทาง
คุณสมบัติที่สำคัญของเครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่
-
การใช้ความถี่ซ้ำ: เครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่ใช้แนวคิดที่เรียกว่าการใช้ความถี่ซ้ำ ซึ่งช่วยให้สามารถรองรับผู้ใช้นับล้านรายด้วยการจัดสรรคลื่นความถี่ที่จำกัด แต่ละเซลล์ทำงานบนชุดความถี่เฉพาะ ทำให้มั่นใจได้ว่าไม่มีการรบกวนระหว่างเซลล์ข้างเคียง
-
แฮนด์ออฟ: คุณสมบัตินี้ช่วยให้ผู้ใช้ย้ายไปมาระหว่างเซลล์ระหว่างการโทรได้โดยไม่ขาดการเชื่อมต่อ
-
การแยกเซลล์: เมื่อจำนวนผู้ใช้เพิ่มขึ้น เซลล์ก็สามารถแบ่งออกเป็นเซลล์ที่มีขนาดเล็กลงได้ ทำให้มีความจุมากขึ้น
ประเภทของเครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่
เครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่สามารถแบ่งประเภทกว้างๆ ตามรุ่นได้ ต่อไปนี้เป็นภาพรวมโดยย่อ:
| รุ่น | ปีที่เปิดตัว | คุณสมบัติที่สำคัญ |
|---|---|---|
| 1จี | 1979 | การโทรด้วยเสียงแบบอะนาล็อก |
| 2จี | ต้นทศวรรษ 1990 | การโทรด้วยเสียงแบบดิจิตอล, SMS, ข้อมูลความเร็วต่ำ |
| 3จี | 2001 | ข้อมูลความเร็วสูง วิดีโอคอล อินเทอร์เน็ตบนมือถือ |
| 4จี | ช่วงปลายยุค 2000 | ข้อมูลความเร็วสูงพิเศษ วิดีโอ HD ความปลอดภัยที่ได้รับการปรับปรุง |
| 5จี | 2019 | การสื่อสารเวลาแฝงต่ำที่เชื่อถือได้เป็นพิเศษ การสื่อสารประเภทเครื่องจักรขนาดใหญ่ บรอดแบนด์มือถือที่ได้รับการปรับปรุง |
แอปพลิเคชัน ปัญหา และแนวทางแก้ไขที่เกี่ยวข้องกับเครือข่ายเซลลูล่าร์
เครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่มีแอปพลิเคชันที่หลากหลาย ตั้งแต่การโทรด้วยเสียงและการส่งข้อความขั้นพื้นฐาน ไปจนถึงการเข้าถึงอินเทอร์เน็ตความเร็วสูง การสตรีมวิดีโอ และการสื่อสารระหว่างเครื่องกับเครื่อง อย่างไรก็ตาม พวกเขาเผชิญกับความท้าทาย เช่น ช่องว่างของการครอบคลุม สัญญาณรบกวน และข้อจำกัดด้านความจุ
แนวทางแก้ไขปัญหาเหล่านี้ได้แก่ การสร้างสถานีฐานเพิ่มเติมเพื่อเติมเต็มช่องว่างความครอบคลุม การใช้เทคนิคการประมวลผลสัญญาณขั้นสูงเพื่อลดการรบกวน และการแยกเซลล์หรือการจัดสรรคลื่นความถี่เพื่อเพิ่มขีดความสามารถ
เปรียบเทียบกับข้อกำหนดที่คล้ายกัน
| ภาคเรียน | คำอธิบาย |
|---|---|
| เครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่ | เครือข่ายไร้สายที่พื้นที่ครอบคลุมแบ่งออกเป็นเซลล์ โดยแต่ละเซลล์ให้บริการโดยสถานีฐาน |
| เครือข่ายไวไฟ | เครือข่ายไร้สายที่ให้บริการอินเทอร์เน็ตภายในขอบเขตที่จำกัด เช่น ที่บ้านหรือที่ทำงาน |
| เครือข่ายดาวเทียม | เครือข่ายที่ใช้ดาวเทียมเพื่อให้ครอบคลุมพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ขนาดใหญ่ รวมถึงพื้นที่ที่ไม่สามารถครอบคลุมภาคพื้นดินได้ |
มุมมองในอนาคตและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับเครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่
อนาคตของเครือข่ายเซลลูล่าร์อยู่ที่การพัฒนาเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่องเพื่อตอบสนองความต้องการข้อมูลที่เพิ่มขึ้นและการเกิดขึ้นของแอพพลิเคชั่นใหม่ๆ เครือข่ายเซลลูล่าร์รุ่นที่ 6 (6G) ซึ่งคาดว่าจะใช้งานประมาณปี 2573 มีแนวโน้มที่จะมุ่งเน้นไปที่การบูรณาการเครือข่ายเข้ากับปัญญาประดิษฐ์ (AI) และปรับปรุงความเร็ว ความจุ และความน่าเชื่อถือของเครือข่ายเพิ่มเติม
พร็อกซีเซิร์ฟเวอร์และเครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่
พร็อกซีเซิร์ฟเวอร์สามารถมีบทบาทสำคัญในเครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่โดยการเพิ่มระดับความปลอดภัยและการควบคุม สามารถใช้เพื่อกรองเนื้อหา เปิดเผยตัวตน หรือแม้แต่บีบอัดข้อมูลเพื่อลดการใช้แบนด์วิธ สำหรับธุรกิจที่ใช้เครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่ในการถ่ายโอนข้อมูล พร็อกซีเซิร์ฟเวอร์สามารถมอบเครื่องมืออันมีค่าสำหรับการจัดการเครือข่ายได้
