การใช้งานอุปกรณ์สื่อสารใดๆที่ต้องใช้คลื่นความถี่จะต้องขอใบอนุญาตจากกสทช. แต่มีคลื่นความถี่บางย่านที่อนุโลมให้ประชาชนทั่วไปใช้งานได้โดยไม่ต้องขออนุญาต เรียกว่า unlicensed band เช่นย่าน 2.4  GHz และย่าน 5 GHz ที่ใช้กับอุปกรณ์ WiFi

WiFi ในย่าน 2.4 GHz มีคลื่นให้ใช้กว้าง 100 MHz กำลังส่งไม่เกิน 0.1 วัตต์ (กำลังส่งในที่นี้ หมายถึง e.i.r.p คือกำลังส่งรวมเกนของสายอากาศเข้าไปแล้ว) ย่าน 2.4 GHz แบ่งออกเป็น 14 ช่อง แต่สามารถใช้ในพื้นที่เดียวกันได้เพียง 3 ช่องเท่านั้นที่ไม่กวนกัน โดยปกติจะกำหนดให้เป็นช่อง 1, 6 และ 11

เนื่องจาก WiFi ในย่าน 2.4 GHz ไม่เพียงพอต่อการใช้งาน จึงมีการอนุญาตให้ใช้ WiFi ในย่าน 5 GHz เพิ่ม โดยแบ่งออกเป็น 2 ช่วงคลื่นคือ

5.150 – 5.350 GHz มีคลื่นให้ใช้กว้าง 200 MHz กำลังส่งไม่เกิน 0.2 วัตต์ เหมาะสำหรับการใช้งานในอาคาร
5.470 – 5.850 GHz มีคลื่นให้ใช้กว้าง 380 MHz กำลังส่งไม่เกิน 1 วัตต์ เหมาะสำหรับใช้งานนอกอาคาร

รวมแล้ว WiFi ในย่าน 5 GHz มีคลื่นให้ใช้กว้างถึง 580 MHz ซึ่งเป็นเกือบ 6 เท่าของ WiFi ในย่าน 2.4 GHz ดังนั้นย่าน 5 GHz จึงน่าจะเพียงพอต่อการใช้งานไปได้อีกนาน แต่ในความเป็นจริงแล้วอาจไม่เป็นเช่นนั้น

พัฒนาการของ WiFi ในพื้นที่สาธารณะ

1. ยุค WiFi hotspot มีการติดตั้ง WiFi Hotspot ตามร้านกาแฟ และโรงแรม การเข้าใช้บริการก็ต้องจ่ายเงินซื้อชั่วโมง WiFi แล้วเอา user และ password มา log in

2.  ยุค WiFi Offload ในยุคนี้ ผู้ให้บริการ WiFi ที่ใหญ่ที่สุดคือผู้ให้บริการโทรศัทพ์เคลื่อนที่ เพราะความนิยมในการใช้อินเทอร์เน็ตผ่านมือถือเพิ่มขึ้นสูงมาก ทำให้คลื่นความถี่ที่ให้บริการ 3G และ 4G ไม่เพียงพอ โดยเฉพาะตามห้างและย่านธุรกิจ ผู้ให้บริการโทรศัพท์มือถือจึงวางโครงข่าย WiFi ในพื้นที่เหล่านั้น และแถม WiFi หรือคิดค่าบริการ WiFi รวมเข้ากับค่าบริการโทรศัพท์มือถือ เพราะโทรศัพท์สมาร์ทโฟนส่วนใหญ่ในปัจจุบันสามารถใช้ WiFi ได้ และถ้ารับสัญญาณได้ทั้งมือถือและ WiFi เครื่องโทรศัพท์จะเลือกจับสัญญาณ WiFi ก่อนเสมอ

ปัญหาของ WiFi Offload

โครงข่าย WiFi ในยุคแรกมีความเร็วอยู่ในช่วงประมาณ 10 Mbps ถึงแม้ว่ามาตรฐาน 802.11g จะเร็วได้ถึง 54 Mbps ก็ตาม ทั้งนี้เพราะถูกจำกัดด้วยแบนด์วิดธ์ของสายโทรศัพท์ที่ใช้เป็น backhaul  เมื่อเทคโนโลยีโทรศัพท์มือถือพัฒนาขึ้นเป็น 3.9G (42 Mbps) และ 4G (75-150 Mbps) ความเร็วของ WiFi ในหลายๆที่จึงต่ำกว่าความเร็วของ 3G/4G และเป็นเรื่องน่ารำคาญที่โทรศัพท์มือถือพยายามไปจับ WiFi ที่ความเร็วต่ำ ทั้งที่ 3G/4G มีความเร็วสูงกว่า

ผู้ให้บริการโทรศัพท์มือถือจึงพยายามปรับปรุง WiFi จากการที่ใช้สายโทรศัพท์เป็น backhaul เป็นการใช้สายไฟเบอร์ออปติกที่รองรับความเร็วได้ถึง 1 Gbps ทำให้สามารถส่งดาต้าได้เร็วถึง 200 Mbps โดยใช้มาตรฐาน 802.11n และ 650 Mbps โดยใช้มาตรฐาน 802.11ac ซึ่งเร็วกว่า 4G แต่การใช้มาตรฐานดังกล่าวทำให้ความกว้างของช่องสัญญาณ WiFi ต้องเพิ่มจาก 20 MHz เป็น 40-80 MHz และเริ่มกินคลื่นความถี่ย่าน 5 GHz ให้หมดไปอย่างรวดเร็ว

มาตรฐาน WiFi มาจากอุตสาหกรรม IT ในขณะที่มาตรฐาน 3G/4G มาจากอุตสาหกรรมโทรคมนาคม การที่มาตรฐานทั้งสองมาจากคนละที่กันทำให้การทำงานร่วมกันไม่ราบรื่น โทรศัพท์มือถือจะพยายามจับสัญญาณ WiFi ก่อน 3G/4G เสมอ ถึงแม้ว่าการใช้งาน WiFi ในพื้นที่นั้นจะไม่ดีเท่า 3G/4G ก็ยังพยายามจับ WiFi อยู่เรื่อยไป บางครั้งอุปกรณ์ access point ขัดข้อง หรือไม่ได้เสียบสาย LAN จึงปล่อยสัญญาณ WiFi แต่รับส่งดาต้าไม่ได้ เครื่องมือถือก็ยังพยายามไปจับ WiFi ทั้งนี้เพราะการเลือกจับ WiFi ทำโดยเครื่องลูกข่าย ไม่ได้สั่งการโดย network การแก้ปัญหานี้จำเป็นต้องใช้แอพ โหลดลงในเครื่องโทรศัพท์มือถือเพื่อให้รับคำสั่งจาก network ในการเลือก 3G/4G/wifi

อุตสาหกรรมโทรคมนาคม เดินหน้ายึดคลื่น 5 GHz มาทำ LTE

การใช้งานโมบายดาต้ายังคงเพิ่มสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง ในขณะที่การจัดสรรคลื่นความถี่มาเพิ่มให้ 3G/4G ในหลายประเทศล่าช้าไม่ทันการ ในที่สุดอุตสาหกรรมโทรคมนาคมก็เสนอให้ใช้คลื่น 5 GHz มาทำ LTE โดยตอนแรกตั้งชื่อว่า LTE-U (LTE – unlicensed band) ซึ่งได้รับการต่อต้านทันทีจากอุตสาหกรรมไอที แต่โทรคมก็อ้างว่า unlicensed band เป็นของสาธารณะ ลองดูอย่าง 2.4 GHz สิ ยังให้ใช้ทั้งโทรศัพท์ cordless และ bluetooth แล้วทำไม LTE จะมาใช้งานในย่าน 5 GHz ไม่ได้

ไอทีอ้างว่า WiFi เป็นเทคโนโลยีที่สุภาพ (polite) แต่ LTE เป็นเทคโนโลยีที่หยาบคาย (rude) และจะทำให้ผู้ใช้บริการ WiFi เดือดร้อนถ้าเอา LTE มาใช้งานในย่าน 5 GHz

Polite VS Rude Protocol

โปรโตคอลของ WiFi ถูกออกแบบมาโดยคำนึงถึงการใช้ทรัพยากรคลื่นความถี่ร่วมกับผู้อื่น ดังนั้น WiFi จึงมี feature LBT (Listen Before Talk) ที่เงี่ยหูฟังก่อนว่ามีใครส่งสัญญาณในคลื่นความถี่เดียวกันหรือไม่ ก่อนที่จะส่งสัญญาณออกไป แต่โปรโตคอลของ LTE ถูกออกแบบมาภายใต้สมมติฐานว่าคลื่นความถี่นี้ได้รับการปกป้องให้ผู้ถือใบอนุญาตเพียงผู้เดียว ดังนั้น LTE จึงไม่มี LBT เมื่อคิดอยากจะส่งข้อมูลอะไรก็ส่งออกไปเลยเพื่อให้ได้ efficiency สูงสุด เมื่อเข้าสังคมจึงเหมือนคนที่ไม่มีมารยาท นึกอยากจะพูดอะไรก็พูดออกไปทันที โดยไม่ฟังว่าคนอื่นกำลังพูดอยู่หรือเปล่า

หากนำ LTE ที่ไม่มี LBT มาใช้คลื่นความถี่ย่าน 5 GHz ร่วมกับ WiFi จะทำให้ WiFi ถูกรบกวนอย่างรุนแรงจนถึงขึ้นใช้งานไม่ได้ และ LTE จะยึดครองคลื่น 5 GHz unlicensed band ไปทั้งหมด

ฝั่งโทรคมนาคมมีการนำเรื่องนี้เข้ามาหารือ และวาง roadmap ให้โปรโตคอลของ LTE-U มีการฟังก่อนพูด เหมือนกับ WiFi เพื่อที่จะได้อยู่ร่วมกันได้ในคลื่นความถี่เดียวกัน แต่ไม่วายที่ทางไอทีจะแสดงความกังวลถึงการ implement LTE-U ในช่วงแรกที่มาตรฐานยังไม่นิ่งและอาจจะยังไม่มีการใช้ LBT ในเฟสแรก ทำให้รบกวนระบบ WiFi ที่ใช้งานอยู่ได้

เปลี่ยนชื่อ LTE-U เป็น LAA

ย่าน 5 GHz unlicensed band เป็นคลื่นความถี่ที่เอาแน่เอานอนไม่ได้ ไม่รู้ว่าจะมีใครปล่อยสัญญาณมาชนกับเรา เพราะทุกคนมีสิทธิใช้งานคลื่นความถี่ในย่านนี้เหมือนกันหมด จึงไม่สามารถควบคุมคุณภาพสัญญาณได้ ดังนั้น LTE-U จึงถูกวางตัวเป็นคลื่นความถี่ LTE เสริม แต่ไม่ใช่คลื่นความถี่ LTEหลัก

ผู้ให้บริการ LTE-U จำเป็นต้องมีคลื่นความถี่หลักสำหรับให้บริการ LTE อยู่แล้ว ไม่สามารถให้บริการ LTE-U โดยลำพังได้ (มิฉะนั้นบรรดา OTT เช่น Google, Facebook ก็จะสร้างโครงข่าย LTE เองในประเทศต่างๆโดยใช้คลื่น 5 GHz unlicensed band และไม่ต้องประมูลคลื่นความถี่) ทั้งนี้เมื่อจับสัญญาณ 5 GHz ได้ ระบบ LTE จะเพิ่ม DL speed ของตนเองโดยการเอาคลื่น 5 GHz unlicensed band มาทำ carrier aggregation เสริมความเร็ว DL ให้กับบริการ LTE ปกติ และเมื่อสัญญาณ 5 GHz หลุดไป ระบบ LTE ก็จะลด speed ลงมาเป็นปกติ

LTE-U จึงถูกเปลีย่นชื่อเป็น LAA (License Assisted Access) เพื่อเน้นย้ำให้เข้าใจตรงกันว่าเป็นบริการที่ต้องการใบอนุญาตคลื่นความถี่นะ ไม่ใช่ว่าใครอยากจะมาให้บริการ LTE ในคลื่นความถี่ 5 GHz ก็ทำได้ และจะบรรจุเข้าในมาตรฐาน 3gpp release 13 ในปีนี้ เราน่าจะเห็น chipset ตัวแรกออกมาในปลายปีนี้ และพร้อมให้บริการในปี 2017

ที่มา https://saran2530.wordpress.com/2015/03/22/laa/