ในอนาคตไม่ว่าที่ไหนก็มีอินเทอร์เน็ต

0000000

คุณกำลังนั่งอยู่ในบ้านและคุยกับเพื่อนราวกับว่าเธอนั่งอยู่ข้างๆ คุณบนโซฟา แต่ที่จริงเธออยู่ห่างคนละซีกโลกกับคุณเลย สิ่งที่คุณเห็นคือภาพฮอโลแกรมสามมิติคมชัดที่ส่งสัญญาณสดแบบไม่มีสะดุดผ่านเครือข่าย 5จี มายังแว่นจำลองภาพเสมือนจริงที่ฉายภาพให้ปรากฏเบื้องหน้าคุณ

เครือข่ายสัญญาณโทรศัพท์รุ่นแรกเริ่มให้บริการเมื่อ 35 ปีก่อน เครือข่ายชื่อว่า 1จี ทำให้ผู้คนพก โทรศัพท์ไปได้ทั่วทุกที่ นั่นคือการปฏิวัติเทคโนโลยี ครั้งสำคัญที่ทำให้เรามีโทรศัพท์มือถือถึงตอนนี้ การปฏิวัติครั้งใหม่กำลังเกิดขึ้นอีกครั้งโดยจะต้องจัดระบบเสาส่งสัญญาณโทรศัพท์ทั่วโลกใหม่ทั้งหมดก่อนจะถึงปี 2020 นักวิทยาศาสตร์และผู้ให้บริการเครือข่ายสัญญาณโทรศัพท์กำลังเร่งพัฒนาเทคโนโลยี 5จี ซึ่งจะเร็วกว่าสัญญาณโทรศัพท์ในยุคปัจจุบันหลายเท่าตัวด้วยความเร็วในหน่วยกิกะบิตต่อวินาที เราจะดาวน์โหลดภาพยนตร์ที่ความคมชัดระดับ Full HD ได้ในเวลาเพียง 6 วินาที ในขณะที่ปัจจุบันต้องใช้เวลาดาวน์โหลดนานถึง 7 และ 70 นาที ด้วยการเชื่อมต่อผ่านระบบ 4จี และ 3จี ตามลำดับ

ความเร็วที่เพิ่มขึ้นไม่ใช่ข้อดีเพียงอย่างเดียว เครือข่ายนี้จะช่วยให้อุปกรณ์ไฟฟ้านับแสนล้านเครื่อง เชื่อมต่อเข้ากับโลกออนไลน์ได้ เมื่อยุคที่สิ่งต่างๆ รอบตัวเราเชื่อมโยงกันผ่านอินเทอร์เน็ต (Internet of Things : IoT) มาถึงไม่ว่าจะเป็นรถยนต์ เสื้อผ้า อุปกรณ์การแพทย์ กล้องวงจรปิด หรือกุญแจบ้าน ก็จะ เชื่อมต่อไร้สายกับโลกอินเทอร์เน็ตได้ทั้งหมด

ผู้ใช้งานเพิ่มขึ้นทำให้เน็ตช้าลง

ในปี 1983 โทรศัพท์ Motorola DynaTAC 8000x ซึ่งเป็นโทรศัพท์มือถือรุ่นแรกออกวางขายให้ชาวอเมริกัน โทรศัพท์รุ่นนี้ใช้สนทนากันผ่านสัญญาณอะนาล็อกบนเครือข่าย 1จี ภายหลังจากทศวรรษ 1980 เป็นต้นมา เครือข่ายสัญญาณโทรศัพท์รุ่นใหม่ก็ถือกำเนิดขึ้นในทุกๆ 10 ปี พร้อมกับเทคโนโลยีที่ก้าวหน้าขึ้นเรื่อยๆ สัญญาณโทรศัพท์พัฒนาเป็นสัญญาณดิจิทัลหลังเปลี่ยนจากระบบ 1จี มาเป็น 2จี ในช่วงทศวรรษ 1990 ซึ่งช่วยให้ผู้ใช้งานพิมพ์ตัวอักษรและส่งอีเมลหากันได้ ในรูปแบบข้อความดิจิทัลประมาณ 10 ปีถัดจากนั้น ระบบสื่อสารความเร็วสูง 3จี ทำให้เราท่องอินเทอร์เน็ตผ่านโทรศัพท์ได้ และในปัจจุบันสัญญาณ 4จี ทำให้ผู้คนในยุค 2010 ชมการถ่ายทอดสดรายการทีวีที่ความละเอียดระดับ HD ผ่านโทรศัพท์มือถือได้แล้ว

ทุกครั้งที่สัญญาณโทรศัพท์มีพัฒนาการครั้งใหม่ จำนวนผู้ใช้งานอินเทอร์เน็ตก็ยิ่งเพิ่มขึ้น ผลวิจัยจาก การ์ตเนอร์ ซึ่งเป็นบริษัทวิเคราะห์การตลาดจากสหรัฐอเมริกา ระบุว่า ในปี 2016 ทั่วทั้งโลกมีอุปกรณ์ที่เชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตได้มากถึง 6,400 ล้านเครื่อง และจะขยับขึ้นเป็น 20,800 ล้านเครื่อง ภายในปี 2020 ซึ่งหมายถึงการเพิ่มจำนวนเป็น 3 เท่า ภายในระยะเวลาเพียง 4 ปี

โทรศัพท์มือถือส่งเสียงและข้อมูลออกไปในรูปของชุดข้อมูลดิจิทัลบนคลื่นความถี่วิทยุเฉพาะที่เรียกว่าคลื่นพาหะ (Carrier Wave) ชุดข้อมูลดิจิทัลจะฝังตัวในลักษณะของการกระเพื่อมขนาดเล็กบนคลื่นพาหะซึ่งปรับเปลี่ยนความถี่ได้ เสาสัญญาณที่ใกล้ที่สุดจะรับสัญญาณนั้นไว้แล้วส่งไปยังเสาต้นถัดไป เมื่อสัญญาณมาถึงเครื่องรับ การกระเพื่อมขนาดเล็กที่เกิดขึ้นกับคลื่นพาหะจะถูกแปลงกลับเป็นเสียงพูดหรือข้อมูลอีกครั้ง

เพื่อป้องกันไม่ให้สัญญาณวิทยุรบกวนกันเอง สหพันธ์ โทรคมนาคมสากล (International Telecommunication Unit) จึงควบคุมการใช้คลื่น ตอนนี้ความถี่ในช่วง 700 เมกะเฮิรตซ์ จนถึง 2.6 กิกะเฮิรตซ์ ถูกใช้กับสัญญาณ 2จี 3จี และ 4จี การเชื่อมต่อแต่ละครั้งจะกินพื้นที่เล็กๆ บนย่านความถี่จนไม่มีพื้นที่เหลือให้อุปกรณ์สื่อสารที่รอการเชื่อมต่ออีกหลายพันล้านเครื่อง

คลื่นที่ยาวเป็นมิลลิเมตรคือคำตอบ

เพื่อให้ดาวน์โหลดได้เร็วขึ้นและรองรับผู้ใช้งานได้มากกว่าเดิม เท็ด แรปพาพอร์ต ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมไฟฟ้า มหาวิทยาลัยนิวยอร์ก ได้เสนอแนวคิดเรื่องสัญญาณ 5จี บนคลื่นที่มีความยาวในหน่วยมิลลิเมตรไว้ในบทความที่ตีพิมพ์ในปี 2013 สัญญาณโทรศัพท์รุ่นก่อนนี้ใช้ความยาวคลื่นในช่วง 10-40 เซนติเมตร การเปลี่ยนมาใช้คลื่นความถี่ในช่วง 30-300 กิกะเฮิรตซ์ ซึ่งมีความยาวคลื่นที่หดสั้นเหลือไม่ถึง 1 เซนติเมตร ทำให้ได้ประโยชน์จาก ย่านความถี่ที่ไม่ค่อยมีใครใช้งาน

ปัญหาของการสื่อสารผ่านสัญญาณโทรศัพท์มือถือที่ความถี่สูงและความยาวคลื่นที่สั้นลงคือ การกีดขวางสัญญาณที่เกิดได้ง่ายโดยสิ่งปลูกสร้าง หรือแม้แต่อุปสรรคเล็กน้อย เช่น ต้นไม้ พุ่มไม้ หรือในวันฝนตก เป็นต้น แรปพาพอร์ตทดสอบพฤติกรรมของมันด้วยการส่งสัญญาณที่ความถี่ 28 และ 38 กิกะเฮิรตซ์ ออกไปทั่วนิวยอร์กและเมืองออสติน ได้ข้อสรุปว่าสัญญาณจะครอบคลุมทั่วทั้งเมือง เมื่อติดตั้งเสาสัญญาณ 5จี ให้อยู่ห่างกันเป็นระยะ 200 เมตร ขณะที่เสาสัญญาณในปัจจุบันอยู่ห่างจากกัน 2-3 กิโลเมตร

เจ้าพ่อไอทีทดสอบความเร็ว 5จี

ด้วยเหตุนี้ตามเมืองใหญ่จึงต้องมีสถานีกระจายสัญญาณ 5จี ทุกมุมถนนเพื่อให้ครอบคลุมพื้นที่ ทั้งหมด เทคโนโลยีที่ใช้คลื่นซึ่งมีความยาวในระดับมิลลิเมตรมีข้อได้เปรียบอื่นอีก คือความยาวของเสาอากาศเป็นสัดส่วนผกผันกับความถี่ของสัญญาณ ดังนั้น เสาอากาศ สำหรับคลื่น 5จี จึงมีขนาดเล็กลงและติดเสาอากาศขนาดเล็กในโทรศัพท์ได้จำนวนนับร้อยอัน ในขณะที่ สถานีกระจายสัญญาณก็มีเสาอากาศเป็นพันๆ อยู่ ในนั้นเช่นกัน

ถึงแม้ว่าการรับ-ส่งสัญญาณจะต้องทำในระยะใกล้ขึ้น แต่อุปกรณ์พิเศษก็ช่วยให้สัญญาณไปยัง เป้าหมายได้แม่นยำขึ้น เนื่องจากเสาอากาศที่มีอยู่จำนวนมากรับ-ส่งคลื่นได้จากหลายทิศทางและอาจจะติดตั้งสถานีกระจายสัญญาณขนาดเล็กไว้ภายในอาคารด้วย เพื่อลดปัญหาการส่งสัญญาณเพราะถูกโครงสร้างคอนกรีตกีดขวาง

บริษัทผู้ผลิตโทรศัพท์มือถือซัมซุงได้พัฒนาเทคโนโลยีต้นแบบสำหรับทดลองใช้งานคลื่นในหน่วยมิลลิเมตรเสร็จแล้ว พวกเขาส่งข้อมูลออกไปยังตัวรับสัญญาณที่ติดตั้งอยู่บนรถยนต์ ซึ่งได้แล่นไปรอบเมืองซูวอนในเกาหลีใต้ด้วยความเร็วอยู่ที่ 25 กิโลเมตร/ชั่วโมง ความเร็วเฉลี่ยในการรับ-ส่ง สัญญาณในครั้งนี้อยู่ที่ 1.67 กิกะบิต/วินาที หรือคิดเป็นความเร็ว 5 เท่าของสัญญาณ 4จี

เครือข่ายมือถือสร้างโลกเสมือนจริง

บริษัทด้านเทคโนโลยีหลายแห่งยังคงมีงานให้ได้พัฒนาต่ออีกมากมายก่อนที่เครือข่าย 5จี จะเปิดให้บริการ แต่ทุกคนต่างเห็นเป็นเสียงเดียวกันว่า เทคโนโลยี 5จี จะเปิดตัวภายใน 10 ปีแน่นอน เครือข่าย 5จี จะทยอยเปิดให้บริการไปทีละส่วน ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าควบคู่ไปกับการใช้เครือข่ายรุ่นปัจจุบัน หนึ่งในเทคโนโลยีที่จะได้ประโยชน์จากเครือข่าย 5จี คือ การจำลองภาพเสมือนจริง ซึ่งไมโครซอฟท์ได้พัฒนาแว่นครอบตาที่ทำให้ผู้ใช้งานมองเห็นวัตถุสามมิติปรากฏอยู่ในสภาพแวดล้อมจริงผ่านโปรเจกเตอร์ที่ฉายภาพไปยังลานสายตา n