IMS

IMS : IP Multimedia subsystem

IMS (IP Multimedia Subsystem) จุดศูนย์รวมมัลติมีเดียแห่งเครือข่าย

โดย บุญชัย ศรีพลแผ้ว
สวัสดีครับ สำหรับในวันนี้เราจะมาทำความรู้จักกับมาตรฐานหนึ่งที่จะช่วยทำให้ความผันด้าน Fixed Mobile Convergence เป็นจริงยิ่งขึ้น นั่นก็คือ IMS (IP Multimedia Subsystem) นั่นเอง
จากความนิยมในโปรโตคอล IP ที่ถือกำเนิดจากอินเทอร์เน็ตที่เติบโตขึ้นอย่างมาก ทำให้เทคโนโลยีการสื่อสารในปัจจุบันเน้นการสื่อสารด้วยโปรโตคอล IP กันมากขึ้น และทำให้เกิดความคิดที่จะรวบรวมบริการต่าง ๆ ทั้งของเครือข่ายไร้สายและเครือข่ายมีสายเข้ามาอยู่ด้วยกัน ทั้งนี้เพื่อให้ลูกค้าของเครือข่ายทั้งสองชนิดจะเข้ามาใช้ได้ นั่นก็คือ คอนเซ็ปต์ของ FMC (Fixed Mobile Convergence) นั่นเอง
นอกจากนี้จากเดิมที่การสื่อสารในแต่ละเครือข่ายจะเน้นเฉพาะการสื่อสารด้วยเสียงแต่เพียงอย่างเดียว เช่น เครือข่ายโทรศัพท์ต่าง ๆ ก็ได้มีความนิยมในการสื่อสารที่ไม่ใช่เสียง (Non-voice) กันมากขึ้น ซึ่งทำให้ผู้ให้บริการเครือข่ายต่าง ๆ ได้ปรับตัวเพื่อให้บริการแบบ Non-voice นี้กันอย่างมาก และนับเป็นทิศทางก้าวไปข้างหน้าของการสื่อสารยุคต่อไป
ด้วยสาเหตุทั้งสองประการข้างต้นนี่เอง จึงทำให้ 3GPP ได้ทำการพัฒนาระบบ IMS ขึ้นในปี 1999 เพื่อให้เป็นตัวกลางในการเชื่อมต่อเครือข่ายต่าง ๆ ไปยังบริการแบบมัลติมีเดีย เพื่อให้เครือข่ายต่าง ๆ สามารถที่จะใช้งานบริการมัลติมีเดียได้โดยที่ไม่ต้องดัดแปลงใด ๆ โดยมี IMS เป็นตัวกลางให้นั่นเอง
และจากการที่พัฒนาโดย 3GPP แรกเริ่มเดิมทีของ IMS นั้นมีจุดมุ่งหมายเพื่อที่จะให้บริการแก่ระบบเครือข่าย GSM/UMTS ในการใช้บริการมัลติมีเดียต่าง ๆ และกำหนดให้เฉพาะการใช้งานจากเครือข่ายแบบ GPRS เป็นพื้นฐาน แต่ต่อมาได้พัฒนาจนกระทั่งครอบคลุมเครือข่ายอื่น ๆ เช่น CDMA, WLAN และเครือข่ายอื่น ๆ ด้วย ซึ่งทำให้ความฝันของ FMC เป็นจริงขึ้นมาได้

ทำไมต้อง IMS?
IMS ได้ถือกำเนิดมาไม่ใช่เพื่อที่จะกำหนดมาตรฐานให้กับบริการต่าง ๆ ที่จะมาใช้งานกับเครือข่าย แต่หากจะให้ IMS นั้นเป็นตัวกลางในการใช้งานบริการต่าง ๆ จากเครือข่ายต่าง ๆ ดังนั้นจึงต้องมีการแยกบริการออกจากเครือข่าย หรือแยก Access Layer ออกจาก Service Layer นั่นเอง โดยที่จะใช้ IMS เป็นตัวกั้นกลางและประสานเลเยอร์ทั้งสองนี้เข้าด้วยกัน และด้วยความที่ IMS เป็นเพียงผู้ประสาน แต่ไม่ได้ไปกำหนดมาตรฐานนั่นเอง จึงทำให้ขึ้นอยู่กับความต้องการหลาย ๆ ด้าน และทำให้ในช่วงแรกนั้นไม่ได้รับความสนใจเท่าที่ควร เพราะว่าจะต้องใช้ประสบการณ์หลาย ๆ ด้าน อีกทั้งบริการที่มีในตอนนั้นก็ยังไม่มากพอ จึงทำให้หลักการรวมบริการเข้าด้วยกันไม่ได้รับความสนใจเท่าที่ควร

ข้อดีของการใช้งาน IMS

• เป็นระบบรวมมัลติมีเดียเข้าด้วยกัน จึงทำให้เราสามารถที่จะควบคุมจัดการบริการต่าง ๆ ทั้งหมดได้จากจุดเดียว ทั้งการควบคุมบริการต่าง ๆ แก่ยูสเซอร์ การกำหนด Policy การกำหนด QoS เป็นต้น
• เป็นระบบที่ทำให้คอนเซ็ปต์ของ FMC ที่ไม่ว่าจะอยู่ในเครือข่ายมีสายหรือเครือข่ายไร้สายก็ตาม เราก็ยังสามารถใช้บริการเดียวกันได้นั้นเป็นจริงขึ้นมา อีกทั้งเป็นระบบที่ทำให้บริการจากเครือข่าย IP สามารถที่จะใช้งานได้จากทุกเครือข่ายเป็นไปได้
• สามารถที่จะทำ Roaming Agreement ได้กับเครือข่ายอื่น ๆ ทำให้การเคลื่อนย้ายไปใช้งานยังเครือข่ายต่าง ๆ หรือแม้กระทั่งกับผู้ให้บริการในต่างประเทศนั้นเป็นไปได้อย่างง่ายดาย
• สามารถที่จะพัฒนาบริการใหม่ ๆ ได้รวดเร็ว เพราะไม่อิงกับเครือข่ายใดเครือข่ายหนึ่งอีกต่อไป และไม่จำกัดว่าจะต้องใช้บริการสำหรับเครือข่ายชนิดใดชนิดหนึ่งเพียงอย่างเดียว แต่สามารถที่่จะใช้เครือข่ายใดก็ได้ในการใช้งาน

รู้จักกับ IMS เพิ่มขึ้นอีกสักนิด
จากความต้องการในการพัฒนามาตรฐานนี้ให้เป็นไปอย่างรวดเร็ว จึงได้พัฒนามาตรฐานนี้จากมาตรฐานต่าง ๆ ของ IETF ซึ่งมีพื้นฐานจากมาตรฐาน IP จึงทำให้โปรโตคอลภายใน IMS แบ่งได้เป็น 2 กลุ่มหลัก ๆ คือ
1. Session Control Protocol
    สำหรับโปรโตคอลกลุ่มนี้นั้น IMS ได้เลือกใช้โปรโตคอล SIP (Session Initiation Protocol) ที่กำหนดโดย IETF และมีพื้นฐานมาจากโปรโตคอล IP ซึ่งมีความแพร่หลายและง่ายการใช้งาน ซึ่งจะใช้งานโปรโตคอล SIP กับงานสัญญาณควบคุมต่าง ๆ ในระบบ IMS นั้น
2. โปรโตคอลในกลุ่ม AAA
    โปรโตคอลที่อยู่ในกลุ่มนี้จะเน้นไปที่งาน Authorization, Authentication and Accounting ตามชื่อเรียก สำหรับโปรโตคอลกลุ่มนี้ IMS เลือกใช้งานโปรโตคอลที่ชื่อว่า Diameter ที่พัฒนามาจากโปรโตคอล Radius เพื่อใช้ในการตรวจสอบผู้ใช้งานว่าเป็นยูสเซอร์จริงหรือไม่อย่างไร มีสิทธิ์ในการใช้งานอย่างไรบ้าง ซึ่งจะเป็นการติดต่อกับ HSS และ SLF เป็นส่วนใหญ่
    นอกจากโปรโตคอล 2 กลุ่มนี้แล้ว ยังมีโปรโตคอลอื่นที่มีการใช้งานบ้าง เช่น H.248 ที่ใช้งานกับอุปกรณ์ Media Gateway โปรโตคอล RTCP และ RTP สำหรับสัญญาณเรียลไทม์ เป็นต้น

สถาปัตยกรรมของ IMS
สำหรับ IMS เราสามารถที่จะแบ่งได้เป็น 2 กลุ่มหลัก ๆ ก็คือส่วนที่เป็น Access Network ซึ่งได้แก่เครือข่ายที่ยูสเซอร์ใช้งานอยู่ เช่น เครือข่ายมีสายอย่างโทรศัพท์บ้านที่มีการใช้งานอินเทอร์เน็ตผ่าน ADSL เครือข่ายไร้สายต่าง ๆ เช่น เครือข่ายไวไฟและเครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่ในปัจจุบันอย่างระบบ GSM และระบบ CDMS เป็นต้น
ส่วนอีกกลุ่มในสถาปัตยกรรมของ IMS ก็คือส่วน Core ของ IMS ซึ่งเป็นส่วนหลักของ IMS และทำหน้าที่ร่วมกันเป็นเครือข่ายหลักในการให้บริการ IP Multimedia ต่าง ๆ แก่เครือข่ายที่ยูสเซอร์ใช้งาน ส่วนนี้เราสามารถที่จะแบ่งเป็นส่วนย่อย ๆ ได้ดังนี้

รูปที่ 1 สถาปัตยกรรมของ IMS

         1. CSCF (Call / Session Control Function)
         2. User Database
         3. MRF (Media Resource Function)
         4. BGCF (Breakout Gateway Control Function)
         5. ชุด Media Gateway
         6. ส่วน Application Server
เราจะมาความรู้จักแต่ละส่วนกันอย่างย่อ ๆ เพื่อให้เข้าใจ IMS มากขึ้น

1. CSCF (Call / Session Control Function)
    เป็นส่วนที่ทำหน้าที่ควบคุม Session การติดต่อสื่อสารต่าง ๆ ภายใน IMS โดยที่จะใช้โปรโตคอล SIP เป็นหลัก เราสามารถที่จะแบ่งหน้าที่การทำงานของ CSCF ออกได้เป็น 3 ส่วนหลัก ๆ แต่อาจจะอยู่ในอุปกรณ์ชุดเดียวกันหรือแยกชุดกันก็ได้แล้วแต่การออกแบบ ซึ่ง 3 ส่วนที่ว่านั้นได้แก่

• P-CSCF (Proxy CSCF) ชื่อนี้บอกค่อนข้างชัดเจนว่าเป็น Proxy ซึ่งทำหน้าที่เป็นหน้าด่านในการติดต่อกับยูสเซอร์หรืออุปกรณ์ Subscriber จะทำหน้าที่ตรวจสอบทุก ๆ แมสเสจ (Message) ที่วิ่งผ่านมันไป และมีหน้าที่ในการตรวจสอบยูสเซอร์ที่ติดต่อเข้ามา ซึ่งอาจจะเป็นภายในเครือข่าย Home Network หรือเครือข่ายที่ยูสเซอร์ไป Roaming อยู่ก็ได้ โดยจะมีการกำหนด P-CSCF ให้ในครั้งแรกที่มีการ Register เข้ากับเครือข่ายผ่าน DHCP หรือผ่าน PDP Context ในกรณี GPRS และใช้งาน P-CSCF นั้นไปตลอดจนกระทั่งย้ายไปยังเครือข่ายอื่น
• I-CSCF (Interrogating CSCF) จะทำหน้าที่ในการนำ SIP Message ไปยังปลายทาง โดยอาจจะเป็น Remote Server ที่ต้องการติดต่อกับยูสเซอร์ปลายทาง หรือเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ IMS เช่นเดียวกันก็จะติดต่อผ่าน P-CSCF จากนั้น P-CSCF ก็จะนำแมสเสจนั้นส่งต่อมาที่ I-CSCF อีกทีหนึ่งเพื่อนำส่งไปยังปลายทาง ดังนั้น I-CSCF อาจอยู่ในเครือข่าย Roaming หรือในเครือข่าย Home Network ก็ได้

หลังจากที่ I-CSCF ไำด้รับแมสเสจแล้วจะนำมาตรวจสอบกับ SLF ว่าอุปกรณ์หรือยูสเซอร์รายนั้นขึ้นกับ HSS ใด แล้วจึงทำการตรวจสอบกับ HSS นั้นว่าขณะนั้นอุปกรณ์หรือยูสเซอร์นั้นอยู่ที่ใดเพื่อที่จะได้เชื่อมต่อ SIP Message นั้นไปยัง S-CSCF ที่ยูสเซอร์รายนั้นอยู่ โดยโปรโตคอลที่ใช้ในการตรวจสอบกับ SLF และ HSS นั้นจะใช้ Diameter ในการตรวจสอบ และเพื่อความปลอดภัย I-CSCF จะเข้ารหัสข้อมูลที่ใช้ในการสื่อสารกับ S-CSCF และ P-CSCF เพื่อไม่ให้มีใครดักจับข้อมูลไปได้

• S-CSCF (Serving CSCF) จะอยู่ในเครือข่าย Home Network โดยที่จะมีหน้าที่เป็นตัวควบคุม SIP Control ของยูสเซอร์ในการใช้งานตัดสินใจเลือก Application Server ในการส่ง SIP Message นั้นต่อไป และควบคุม Policy ในการใช้งานของยูสเซอร์ ดังนั้นจึงต้องดาวน์โหลดข้อมูลยูสเซอร์มาจาก HSS โดยใช้โปรโตคอล Diameter เพื่อที่จะนำข้อมูลนั้นมาช่วยในการตัดสินใจการควบคุม SIP ของยูสเซอร์นั้น ๆ และเชื่อมโยง SIP Address นั้นเข้ากับ IP Address ของยูสเซอร์เพื่อให้มีการเชื่อมต่อได้อย่างถูกต้องและเหมาะสม

2. User Database
    ประกอบด้วย HSS (Home Subscriber Server) หรือ USPF (User Profile Server Function) และ SLF (Subscriber Location Function) โดย HSS จะทำหน้าที่เก็บโพรไฟล์ของยูสเซอร์ ทำหน้าที่ตรวจสอบยูสเซอร์ด้วยการทำ Authentication and Authorization และเก็บตำแหน่งที่อยู่ของยูสเซอร์ว่าขณะนั้นอยู่ที่ใด ใน S-CSCF ใด ซึ่งหลักการจะคล้ายคลึงกับ HLR/AUC (Home Location Register and Authentication Center) ในระบบ GSM
    ในส่วนของ SLF (Subscriber Location Function) จะทำหน้าที่เชื่อมโยงยูสเซอร์เข้ากับ HSS ที่มีข้อมูลของยูสเซอร์รายนั้นอยู่เพื่อค้นหาว่ายูสเซอร์นั้นขึ้นกับ HSS ใด  HSS และ SLF นั้นจะทำการติดต่อสื่อสารด้วยโปรโตคอล Diameter ทั้งคู่
3. MRF (Media Resource Function)
    เป็นอุปกรณ์ที่ใช้งานภายในเครือข่ายเท่านั้น โดยจะทำหน้าที่ให้บริการด้านมีเดียต่าง ๆ ภายใน เช่น Announcement ต่าง ๆ , การให้สัญญาณโทนเสียงต่าง ๆ , การเป็นตัวกลาง Telephone Conference รวมถึงการแปลงข้อมูลเสียงที่เข้ารหัสแบบหนึ่งให้เป็นรหัสเสียงอีกแบบหนึ่ง
    ส่วนประกอบของ MRF ได้แก่ MRFC (MRF Controller) ซึ่งจะเป็นตัวประมวลผลและติดต่อสื่อสารกับ S-CSCF ผ่าน MR Interface และ MRFP (MRF Processor) ที่จะทำหน้าที่แลกเปลี่ยนข้อมูลสัญญาณเสียง โดยได้รับการควบคุมผ่าน H.248 จาก MRFC

4. BGCF (Breakout Gateway Control Function)
    ส่วนนี้เป็นส่วนเชื่อมโยงโครงข่ายยุคเก่าเข้ามา โดยเชื่อมโยงกับเครือข่ายยุคเก่าที่เป็นโทรศัพท์พื้นฐานหรือโครงข่ายที่ไม่มี IMS โดย BGCF จะได้รับการควบคุมจาก S-CSCF มาอีกทีหนึ่ง โดยจะวิเคราะห์เลขหมายปลายทางว่าเป็นเครือข่ายใดที่จะติดต่อด้วย และทำการเรียก MGCF เพื่อให้มีการแปลงการเข้ารหัสระบบ IP เป็น PCM ที่ใช้ในเครือข่ายยุคเก่าที่เป็นโทรศัพท์พื้นฐานและเชื่อมต่อกัน

5. Media Gateway    ในส่วนนี้จะทำหน้าที่เป็นเกตเวย์ (Gateway) ในการติดต่อกับ PSTN Network ที่มีทั้งการเชื่อมต่อโดยใช้ Signaling แบบ CCS7 ที่มี ISUP และ MTP แทนการใช้งาน SIP บน IP ในเครือข่าย IMS และใช้ PCM แทนการใช้งาน RTP บนเครือข่าย IMS
    ในส่วนของ Media Gateway จะประกอบด้วยส่วนต่าง ๆ ก็คือ MGCF (Media Gateway Control Function) ที่ทำหน้าที่เป็นสมองหลักของส่วน Media Gateway จะคอยดูด้าน Signaling ในการติดต่อ ทำหน้าที่แปลงโปรโตคอล SIP ให้เป็น ISUP ภายในเครือข่าย PSTN
    ส่วนที่ 2 คือ SGW (Signaling Gateway) จะทำหน้าที่แปลงโปรโตคอลระดับล่าง ตัวอย่างเช่น SCTP (Stream Control Transmission Protocol) เป็น MTP ภายในเครือข่าย PSTN และดูแลทางด้าน Signaling เป็นหลัก
    ส่วนสุดท้ายก็คือ MGW (Media Gateway) ซึ่งเป็นส่วนที่ดูแลในด้านทราฟฟิก (Traffic) ที่จะแปลงจาก RTP เป็น PCM เพื่อให้สามารถที่จะทำการติดต่อสื่อสารได้อย่างถูกต้องไม่ผิดเพี้ยน

6. Application Server    เป็นส่วนสุดท้ายที่จะให้บริการต่าง ๆ และเป็นส่วนที่จะแยกจากส่วน Access โดยมี IMS เป็นตัวแยกเพื่อให้ไม่ขึ้นกับเครือข่ายที่ยูสเซอร์ใช้งานแต่อย่างใด

ในครั้งนี้เรามาแนะนำ IMS ให้รู้จักอย่างสั้น ๆ กันก่อนครับ คราวหน้าเราจะมาทำความรู้จักอย่างลึกซึ้งกว่านี้ว่า IMS ทำงานอย่างไรในรายละเอียด โดยจะยกเป็นกรณี ๆ ตั้งแต่มีการเปิดเครื่อง ลงทะเบียน และใช้งานในรูปแบบต่าง ๆ ...สำหรับครั้งนี้ ขอบคุณครับ

Credit : http://www.mvt.co.th/viewarticle.php?cid=3&nid=128&page=2

----------------------------

เป็นเทคโนโลยีที่ได้รับการพัฒนาขึ้นมาเพื่อเป็นเครื่องมือในการบริการจัดการต่าง ๆ ที่ใช้ IP (Internet Protocol) เป็นรูปแบบในการสื่อสารให้สามารถใช้งานบนเครือข่ายสื่อสารเดียวกันได้ (Convergence) เป็นเครือข่าย Multimedia รองรับการใช้บริการได้ทุกแบบ ไม่ว่าจะเป็นเสียง ข้อมูล และภาพในเวลาเดียวกันและบนอุปกรณ์ Terminal เดียวกัน สามารถใช้งานแบบ Triple Play (ภาพ เสียง ข้อมูล) ได้สมบูรณ์แบบ  ระบบยังถูกออกแบบให้สามารถใช้งานกับอุปกรณ์สื่อสารที่มีอยู่เดิมและโครงข่ายเดิมได้อย่างมีประสิทธิภาพ สามารถเพิ่มขนาดการใช้งานจากขนาดเล็กไปเป็นขนาดใหญ่ได้ (Scalable) มาตรฐาน IMS พัฒนาโดย 3GPP (3 rd Generation Partnership Project) และ IETF เป็นมาตรฐานที่สามารถทำให้โครงข่ายต่างๆ สามารถสื่อสารกันได้และสามารถใช้งานบริการแบบ Multimedia ร่วมกันได้ แม้ว่าจะมีโครงข่ายสื่อสารที่ต่างชนิดกัน ซึ่งมาตรฐาน IMS นั้นเป็นส่วนหนึ่งของ Next Generation Networks หรือ NGN

Credit : http://www.ircp.co.th/projects/A1-telecom/
Credit : http://www.slideshare.net/shubhabratamukherjee1/ims-architacture-nodes

----------------------------

IMS (IP Multimedia Subsystem) นั้นสามารถ map protocol ของ CS voice call ลงบน PS ได้ ทำให้การดีเลย์นั้น แทบจะไม่รู้สึก และไม่ต้องเปลือง Signaling ในการตัดต่อสัญญาณออกไปได้อีกด้วย โดยเจ้า IMS นี้ จะสามารถทำการ Anchoring call (เหมือนการ Handover ปกติ บน 2G/3G) ของเราบน LTE ลงไปบน CS Core Network ของ 2G/3G ได้เลย รวมถึงเวลาที่โทรศัพท์มือถือเคลื่อนออกจากพื้นที่ที่มีสัญญาณ LTE ก็จะทำการ Handover ลงไปยังระบบ 2G/3G ได้อย่างปกติอีกด้วย (ณ ปัจจุบัน ยังต้องพึ่งพา CSFB เพื่อลง 2G/3G ในการเริ่มต้น Voice Call อย่างเดียว Voice Call + Data ไม่สามารถอยู่บน LTE ได้)

*** จริงๆ IMS มีการเปิดตัวมาตั้งแต่สมัย Rel5 ที่เริ่มมี HSDPA แล้วแหละ เพียงแต่มันจะทำงานได้อย่างยอดเยี่ยม กับ Voice Call บน LTE โดยเฉพาะ Feature ที่มีเพิ่มมาใน Rel10 เหมือนเป็นเทวดามาโปรดยังงัยยังงั้น

Credit : http://mahalarp.com/2012/05/29/voice-over-lte-voims-srvcc/

-----------------------------------

The concept of IMS

PCRF

PCRF : Policy and Charging Rule Function

         บทความนี้นำเสนอแนวทางการนำระบบ Policy and Charging Rules Function (PCRF) ในระบบโครงข่าย โทรศัพท์เคลื่อนที่ระบบ 3G (Third Generation) ซึ่งทำหน้าที่จัดการปริมาณการใช้งานข้อมูลภายในโครงข่ายของผู้ใช้บริการให้ เป็นไปตามหลักการใช้งานอย่างยุติธรรม (Fair Usage Policy) มาประยุกต์ใช้กับโครงข่ายคอมพิวเตอร์ไร้สาย (Wireless LAN) เพื่อบริหารจัดการการใช้งานปริมาณข้อมูลในโครงข่าย เนื่องจากผู้ให้บริการโทรคมนาคมในปัจจุบันมักจะให้บริการการเชื่อมต่อ Wireless LAN ในลักษณะเหมาจ่าย ทำให้ผู้ใช้งานบางรายอาจจะใช้งานข้อมูลปริมาณมาก ซึ่งอาจจะส่งให้ทรัพยากรต่าง ๆ ภายใน ระบบถูกใช้งานไปเป็นจำนวนมาก ส่งผลให้คุณภาพการให้บริการของผู้ใช้งานอื่น ๆ ด้อยลงกว่าที่ควรจะเป็น ระบบ PCRF ทำงานโดยมีเงื่อนไขว่าเมื่อผู้ใช้งานใช้งานข้อมูลครบตามปริมาณที่กำหนดไว้ ผู้ใช้งานรายนั้นๆ จะถูกลดขนาดของแบนด์วิทด์ลงตาม เงื่อนไขที่กำหนด ส่งผลให้ความเร็วในการใช้งานข้อมูลของผู้ใช้งานรายนั้นลดลงจากค่าปกติ ด้วยหลักการดังกล่าวจะทำให้ผู้ให้ บริการโทรคมนาคมสามารถรับประกันคุณภาพการให้บริการกับผู้ใช้งานWireless LAN ทุกคนในระบบ ให้มีคุณภาพของบริการได้ เหมาะสมตามที่กำหนดไว้ในระบบ จากผลการทดสอบการทำงานของระบบ PCRF ที่พัฒนาพบว่าระบบสามารถควบคุมปริมาณการ ส่งข้อมูลของผู้ใช้งานในระบบได้ใกล้เคียงกับค่าที่ได้กำหนดไว้ในระบบ

       เทคโนโลยีในโทรคมนาคมในปัจจุบันนั้นมีความก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว โดยปัจจุบันเทคโนโลยีใน 3G เป็นที่ได้รับความ นิยมอย่างมาก โดยมีแนวโน้มของผู้ใช้บริการมากขึ้นเรื่อย ๆ นั้นเป็นเพราะเครือข่าย 3G ได้มีการพัฒนาความเร็วและความจุ (Capacity) จนได้ถึง 42 Mbps ด้วยเทคโนโลยี Evolved High Speed Packet Access (HSPA+) ทำให้การเชื่อมต่อ อินเทอร์เน็ตผ่านมือถือได้รับความนิยมเป็นอย่างสูง และด้วย การคิดราคาแบบ Flat Rate ที่เหมาจ่ายราคาหนึ่ง และ สามารถที่จะดาวน์โหลดปริมาณข้อมูลได้ตามแพ็คเกจ สิ่งต่างๆเหล่านี้ทำให้บริการเครือข่าย 3G ประสบความสำเร็จเป็นอย่างสูง

      โดยทั่วไปพฤติกรรมการใช้งานอินเทอร์เน็ตผ่านมือถือนั้น จะมีปริมาณการใช้ข้อมูลที่ไม่มาก แต่สามารถใช้งานได้ทุกที่ ที่ มีสัญญาณโทรศัพท์แต่มีผู้ใช้งานที่เป็นส่วนน้อย(ประมาณ 5%)นำโปรโมชั่น
การใช้งาน ดาต้าบนเครือข่าย 3G แบบไม่จำกัดไปใช้งานเพื่อวัตถุประสงค์อื่น เช่น การนำไปใช้งาน Bit Torrent โดยใช้โทรศัพท์มือถือต่อเป็นโมเด็ม หรือต่อผ่านแอร์การ์ด ซึ่งส่งผลกระทบต่อการใช้งานของผู้ใช้งานส่วนใหญ่(ประมาณ 95%) ทำให้ประสิทธิภาพการใช้งาน 3G ลดลงเป็นอย่างมาก

       ด้วยเหตุดังกล่าว ทำให้มาตรฐาน Third Generation Program Partnership (3GPP) Release7 จึงได้มีการทำ Fair Usage Policy เพื่อลดภาระการทำงานของเครือข่ายอัน เนื่องมาจากการใช้งานข้อมูลปริมาณมากของผู้ใช้งานบางคน โดยใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่า Policy and Charging Rules Function (PCRF) [1] โดยอยู่บน Core Network และทำงาน ร่วมกับ Gateway GPRS Support Node (GGSN) ที่ทำหน้าที่ เป็น gateway เชื่อมต่อระหว่างเครือข่าย GPRS กับ เครือข่ายข้อมูลทั่วไป โดย PCRF จะเป็นผู้บังคับใช้งาน Policy ต่างๆ ก็จะเข้าควบคุมการใช้งาน เช่น การลดแบนด์วิดท์ของทราฟฟิคบางชนิด หรือการที่จะลดปริมาณการใช้งาน เมื่อผู้ใช้งาน ดาวน์โหลดข้อมูลถึงปริมาณหนึ่งๆ เป็นต้น ซึ่งก็จะช่วยจัดการปริมาณทราฟฟิคที่จะเกิดขึ้นในเครือข่ายได้ดีขึ้น เพื่อให้เป็น ตามหลักการของนโยบายการใช้งานรับส่งข้อมูลอย่างเหมาะสม (Fair Usage Policy)

        ปัจจุบันในประเทศไทย ระบบเครือข่ายไร้สายประเภท WiFi ยังเป็นแพ็คเกจแบบ Unlimited
จึงเจอปัญหาเรื่องของทราฟฟิคการใช้งานปริมาณมาก ซึ่งยังไม่มีบทความใดนำแนวคิดการทำ Fair Usage Policy ในระบบ 3GPP มาแก้ปัญหา บทความนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อนำแนวความคิดการรับประกัน Quality of Service (QoS) ของ 3GPP มาประยุกต์ใช้กับ ระบบเครือข่าย WiFi

        นโยบายการใช้งานรับส่งข้อมูลอย่างเหมาะสม คือ ข้อกำหนดและเงื่อนไขของการใช้งานข้อมูลในระบบ เพื่อบริหารการใช้งานข้อมูลของผู้ใช้งานผ่านโทรศัพท์มือถือหรือ อุปกรณ์ที่รองรับ เพื่อให้มีปริมาณการใช้ข้อมูลอย่างเหมาะสม เพื่อป้องกันไม่ให้ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการให้บริการ ของเครือข่าย จนทำให้ผู้ใช้งานอื่นไม่สามารถใช้งานได้ตาม ระดับความเร็วที่เหมาะสม

        Policy and Charging Rules Function (PCRF) คือ อุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกับ GGSN ที่เริ่มนำเข้าใช้ใน 3GPP Rel.7 และทำหน้าที่จัดการนโยบายการให้บริการ ของแต่ละผู้ใช้งาน โดย PCRF จะรวมฟังก์ชันการทำงานระหว่าง The Policy Decision Function (PDF) และ The Charging Rules Function (CRF) โดย PDF จะมีหน้าที่คอยตัดสินใจในนโยบาย ที่จะปฏิบัติ และ CRF คือส่วนที่ให้ผู้ประกอบการกำหนด กฎระเบียบที่บังคับใช้โดย CRF จะเลือกกฎระเบียบที่เกี่ยวข้อง การเรียกเก็บเงินตามข้อมูลที่ได้

       Serving GPRS Support Node (SGSN) เป็น ชุมสายโทรศัพท์เคลื่อนที่ที่มีการเชื่อมต่อแบบแพ็กเกตสวิตช์ ทำหน้าที่คล้ายกับอุปกรณ์ Mobile Service Switching Center (MSC) ต่างกันเพียงรองรับการสื่อสารข้อมูล ที่มิใช่ สัญญาณเสียงพูดสนทนา มีการร่วมใช้อุปกรณ์ Visitor Location Register (VLR) กับชุมสาย MSC ที่ได้รับการ กำหนดให้บริการในพื้นที่เดียวกัน รวมถึงมีการเชื่อมต่อกับ เครือข่ายสถานีฐาน โดยใช้จุดเชื่อมต่อ Gb-interface ไปยัง อุปกรณ์ Packet Control Unit (PCU) ที่แยกสัญญาณข้อมูลออกจากเครือข่ายสถานีฐานและปล่อยให้สัญญาณเสียงพูด ส่งไปยังชุมสาย MSC ผ่านจุดเชื่อมต่อ A-interface

       Gateway GPRS Support Node (GGSN) เป็นชุมสาย แบบแพ็กเกตสวิตช์ เช่นเดียวกับ SGSN แต่ มีบทบาทหน้าที่แตกต่างออกไป โดยจะบริหารจัดการเชื่อมต่อกับเครือข่าย สื่อสารข้อมูลภายนอก ไม่ว่าจะเป็นเครือข่ายอินเทอร์เน็ต เครือข่าย IP หรือแม้กระทั่งเครือข่ายที่เชื่อมต่อเฉพาะกับ องค์กรอื่นๆ เช่น ลูกค้าแบบองค์กร (Corporate Customer) นอกจากนั้น GGSN ยังมีบทบาทในการก าหนดและบริหาร จัดการกลไกการสร้างช่องสื่อสารเพื่อรับส่งข้อมูลไปยังอุปกรณ์ SGSN อีกด้วย [2] จากการค้นคว้าของผู้วิจัย ยังไม่พบว่ามีงานวิจัยใดน า แนวความคิดของ PCRF ของ 3GPP มาประยุกต์ใช้กับ โครงข่ายคอมพิวเตอร์ไร้สาย จึงเป็นแนวความคิดที่จะออกแบบ และพัฒนาในงานวิจัยนี้

       ระเบียบวิธีการศึกษาวิจัย การออกแบบและพัฒนาระบบ การทำงานของระบบจะนำรูปแบบการทำงานของ โครงข่าย 3G (Release7) มาประยุกต์กับระบบเครือข่ายไร้ สาย (Wireless LAN) โดยนำคอมพิวเตอร์มาจำลองเป็น อุปกรณ์ PCRF และใช้ Wireless Router Linksys WRT54GL แทน GGSN ดังรูปที่ 2 โดย Wireless Router Linksys WRT54GL จะทำหน้าที่ เปรียบเสมือน GGSN โดยจะติดตั้ง Firmware DD-WRT v23 SP2 [3] เพื่อให้มีความสามารถในการจำกัดแบนด์วิดท์ของแต่ละผู้ใช้งานได้ โดยจะทำการจำกัดแบนด์วิดท์โดยอ้างอิงจาก MAC Address ของแต่ละผู้ใช้งานและสามารถส่งปริมาณ ของทราฟฟิคการใช้งาน[4] ของผู้ใช้งานไปยังคอมพิวเตอร์ทุก ๆ 5 นาที เพื่อป้องกันเรื่องของการโอนย้ายข้ามเซลล์ (Handoff) โดยคอมพิวเตอร์ทำหน้าที่เหมือนกับอุปกรณ์ PCRF โดยจะมีลักษณะการทำงานคือนำทราฟฟิคที่ได้รับมาของแต่ ละผู้ใช้งานมาคำนวณว่าปริมาณทราฟฟิคที่มีการใช้งาน ครบ ตามเงื่อนไขของแต่ละผู้ใช้งานได้รับแล้วหรือไม่ โดยข้อมูลของ ผู้ใช้งานนั้น จะถูกระบุในฐานข้อมูลไว้อยู่แล้ว และมีหน้าที่ส่ง MAC Address ของผู้ใช้งานที่ใช้งานครบที่กำหนดไว้ไปยัง Wireless Router Linksys WRT54GL เพื่อทำการจำกัดแบนด์วิดท์ตามเงื่อนไขที่กำหนด

     ในปัจจุบันการใช้งาน WiFi ส่วนใหญ่จะเป็นแบบเหมาจ่ายเป็นรายเดือน และไม่จำกัดปริมาณข้อมูลที่ใช้งาน ทำให้มีผู้ใช้งานบางกลุ่มนำไปใช้วัตถุประสงค์อื่น เช่น การนำไปใช้งาน Bit Torrent ทำให้ส่งผล
กระทบต่อประสิทธิภาพการให้บริการ ของเครือข่ายจนทำให้ผู้ใช้งานอื่นไม่สามารถใช้งานได้ตาม ระดับความเร็วที่เหมาะสม โดยบทความนี้จะดำเนินการ จัดการทราฟฟิคทางด้านขาลง (Download) เป็นหลัก และจะ แบ่งผู้ใช้งานออกเป็น 3 แพ็กเกจคือ แพลทินัมโกลด์และซิลเวอร์ ตามลำดับ ซึ่งแต่ละแพ็กเกจจะแตกต่างในส่วนของปริมาณของข้อมูลที่จะได้รับ และจะถูกจำกัดปริมาณแบนด์วิดท์ที่แตกต่างกันออกไป โดยแต่ละแพ็กเกจจะนำไปประยุกต์ใช้ได้กับทั้งระบบแบบ ใช้ก่อนจ่ายทีหลัง(Postpaid) และ จ่ายก่อนใช้ทีหลัง (Prepaid) และงานวิจัยในอนาคตจะ ทำการศึกษาเพิ่มเติมทางด้านประสิทธิภาพ และการจำกัด แบนด์วิดท์ให้กับขาขึ้น (Upload)

     กระบวนการทำงานจะทำการโต้ตอบโดยการส่งข้อมูลหา กันระหว่างคอมพิวเตอร์แม่ข่าย (PCRF) และอุปกรณ์ WRT54GLโดย หลักการทำงานของระบบจะแบ่งหน้าที่ ออกเป็น 2 ส่วนดังนี้

    1. WRT54GL (AP)
จากรูปที่ 3 สามารถอธิบายได้ดังนี้
    1) อุปกรณ์ WRT54GL เก็บข้อมูลของผู้ใช้งานซึ่ง ประกอบด้วย IP Address, MAC Address และ ปริมาณทราฟฟิคการใช้งานอินเทอร์เน็ตล่าสุดของ แต่ละผู้ใช้งาน
    2) อุปกรณ์ WRT54GL จะทำการส่งข้อมูลที่เก็บไว้ได้ ไปยังเครื่องคอมพิวเตอร์แม่ข่ายทุก ๆ 5 นาที เพื่อ ป้องกันปัญหาเรื่องของการโอนย้ายข้ามเซลล์ (Handoff) ของผู้ใช้งาน
    3) หลังจากที่ส่งข้อมูลไปยังเครื่องแม่ข่ายแล้ว WRT54GL จะรอรับข้อมูลจากเครื่องคอมพิวเตอร์ แม่ข่ายโดยข้อมูลที่ได้รับมาจะประกอบด้วย MAC Address และปริมาณแบนด์วิดท์ที่จะต้องจำกัด ให้กับผู้ใช้งาน
    4) WRT54GL จะทำการจำกัดแบนด์วิดท์ให้กับผู้ใช้งาน ตามที่ได้รับข้อมูลมาจากเครื่องคอมพิวเตอร์แม่ข่าย

     2. เครื่องแม่ข่าย PCRF 

มีหลักการทำงานดังแสดงในรูปที่ 4 สามารถอธิบายได้ดังนี้

    1) คอมพิวเตอร์แม่ข่ายจะรับข้อมูลและปริมาณทราฟ ฟิคของแต่ละผู้ใช้งานจาก WRT54GL โดยอ้างอิง ผู้ใช้งานจาก MAC Address ของแต่ละเครื่อง

    2) เมื่อคอมพิวเตอร์แม่ข่ายเก็บบัญทึกข้อมูลของแต่ละผู้ใช้งานตาม MAC Address ลงฐานข้อมูล แล้ว ตรวจสอบปริมาณการใช้งานที่คงเหลือ โดยนำปริมาณทราฟฟิคที่ได้รับจาก WRT54GL มาหักล้าง ออกจากประมาณข้อมูลของผู้ใช้งานที่ได้รับ (เพื่อที่สามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้ทั้งกับระบบ Postpaid และPrepaid)

    3) เมื่อคอมพิวเตอร์แม่ข่าย ตรวจพบว่าปริมาณการใช้ ข้อมูลของผู้ใช้งานครบตามที่ผู้ใช้งานได้รับแล้ว คอมพิวเตอร์แม่ข่ายจะส่ง MAC Address และปริมาณแบนด์วิดท์ที่ต้องจำกัด ส่งไปยัง WRT54GL เพื่อให้จำกัดแบนด์วิดท์ให้กับผู้ใช้งานต่อไป

      จำนวนของข้อมูลที่ผู้ใช้งานได้รับนั้น ระบบจะมีการรีเซต ให้กับผู้ใช้งานใหม่ในระยะเวลา 1 เดือน โดยนับจากวันที่ ผู้ใช้งานลงทะเบียนเข้าสู่ระบบโดยจำนวนข้อมูลที่คงเหลืออยู่จะถูกยกเลิก (ระบบแบบใช้ก่อนจ่ายทีหลัง) และจะนำจำนวนของข้อมูลที่ได้รับเพิ่มเข้าไปกับจำนวนที่คงเหลืออยู่เดิมในกรณี ที่มีการลงทะเบียนเพิ่ม (ระบบแบบจ่ายก่อนใช้ทีหลัง)

การทดสอบการทำงาน 
      การทดลองการทำงานจะจำลองสภาพการใช้งานใน ห้องปฏิบัติการคอมพิวเตอร์ โดยใช้คอมพิวเตอร์โน๊ตบุ๊ค จำนวน 15 เครื่อง ใช้งานอยู่กับที่ โดยการจำลองระบบการใช้ งานจะแบ่งออกเป็นแพ็กเกจต่าง ๆ ตามตารางที่ 1 โดยแต่ละ แพ็กเกจจะแบ่งออกเป็นแพ็กเกจละ 5 เครื่องแล้วทำการทดสอบโดยให้ผู้ใช้งานแต่ละเครื่องใช้งานอินเทอร์เน็ตแล้วสังเกตผลที่ได้
     โดยระหว่างการใช้งานของแต่ละแพ็กเกจผู้ใช้งานจะ สามารถใช้อัตราการรับส่งข้อมูลได้ถึงค่าสูงสุดตามแพ็กเก็จจริง ที่ตนเองได้สมัครใช้งาน แต่เมื่อมีการใช้งานการ แต่เมื่อมีการใช้ งานครบตามปริมาณที่กำหนดจะถูกจำกัดอัตราการรับส่งข้อมูล สูงสุดของแพ็กเก็จแพลทินัม, โกลด์ และซิลเวอร์คือ 2048, 1024 และ 512 Kbps ตามลำดับ

      ผลการศึกษาวิจัยและการอภิปรายผล จากรูปที่ 5 และ 6 คือตัวอย่างในการทดสอบอัตราการ รับส่งข้อมูลโดยโปรแกรมสำหรับทดสอบความเร็วของ อินเทอร์เน็ต [5] โดยในรูปที่ 5 คืออัตราการรับส่งข้อมูลขณะใช้ งานปกติ และเมื่อจำกัดแบนด์วิดท์แล้วจะได้ดังรูปที่ 6 ซึ่งเป็น ตัวอย่างอัตราความเร็วของแพ็กเกจโกลด์หลังจากถูกจำกัด แบนด์วิดท์

    จากการทดลองการใช้งานของแต่ละแพ็กเกจการใช้งาน โดยเมื่อจำกัดปริมาณแบนด์วิดท์แล้วใช้โปรแกรมสำหรับ ทดสอบความเร็วของอินเทอร์เน็ต ซึ่งผลอัตราการรับส่งข้อมูลที่ ได้จะแสดงในตารางที่ 2 ผลการทดลองดังกล่าวได้จากการทดสอบความเร็วของ แต่ละแพ็กเกจ แพ็กเกจละ 30 ครั้ง ซึ่งผลที่ออกมาจะเห็นได้ว่าเมื่อท า Fair Usage Policy แล้วผู้ใช้งานถูกจ ำกัดความเร็วของ แบนด์วิดท์ลงตามที่กำหนดไว้ โดยอัตราการรับส่งข้อมูลที่ ผู้ใช้งานได้รับจะมีค่าเฉลี่ยที่ไม่เกินจากจำนวนอัตราการรับส่ง ข้อมูลสูงสุดที่ถูกกำหนดไว้โดย PCRF และมีค่าส่วนเบี่ยงเบน มาตรฐาน ของแพ็กเกจแพลทินัม โกลด์ และซิลเวอร์คือ 4.48, 2.24 และ 2.79 เปอร์เซ็นต์ตามลำดับ

     งานวิจัยในอนาคตนั้นวางแผนว่าจะทำการเพิ่ม ประสิทธิภาพของระบบ และทำการจำกัดแบนด์วิดท์ให้กับขาขึ้นอีกด้วย

     สรุปผลการศึกษาวิจัย บทความนี้นำเสนอเกี่ยวกับการนำระบบ Policy and Charging Resource Function (PCRF) ในระบบโครงข่าย 3GPP ซึ่งทำหน้าที่จัดการปริมาณการใช้ทราฟฟิคผู้ใช้บริการ โทรศัพท์เคลื่อนที่ให้เป็นไปตามหลักของ Fair Usage Policy มาประยุกต์ใช้กับโครงข่าย WiFi เพื่อให้สามารถรับประกัน QoS ของผู้ใช้งานในโครงข่ายได้ จากการทดสอบการทำงาน ของระบบที่พัฒนา พบว่าระบบสามารถจ ากัดปริมาณการใช้ งานทราฟฟิคด้านขาลงของผู้ใช้งาน WiFi ได้ตามนโยบายที่ตั้งไว้ที่ PCRF ได้เป็นอย่างดี

Credit : www.sci.rmuti.ac.th

LTE

LTE : Long Term Evolution

LTE มีความเป็นมาอย่างไร
LTE หรือในชื่อเต็ม ๆ ว่า Long Term Evolution เป็นเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายที่พัฒนาในเส้นทางการพัฒนาของระบบ GMS-UMTS ซึ่งมุ่งเป้าที่จะพัฒนาไปสู่ยุค 4G ที่มีการสื่อสารไร้สายความเร็วสูง กลุ่มที่พัฒนาเทคโนโลยี 3G ในสายนี้ก็คือ 3GPP นั่นเองครับ เริ่มต้นที่การพัฒนาระบบ GSM ที่เป็นยุค 2G ที่เน้นการสื่อสารด้วยเสียงเป็นหลัก และเป็นระบบดิจิทัลที่พัฒนาขึ้นมาในกลุ่มประเทศในทวีปยุโรปที่พัฒนาขึ้นจากเดิมที่ใช้เป็นแบบอะนาล็อก
จากนั้นเมื่อยุคอินเทอร์เน็ตเริ่มเฟื่องฟูขึ้น มีการใช้โมเด็มอย่างแพร่หลาย ก็เริ่มมีคำถามถึงเทคโนโลยีไร้สายที่จะนำมาใช้ในการสื่อสารข้อมูล ซึ่งระบบ GSM นั้นก็สามารถที่จะใช้ในการสื่อสารข้อมูลได้ในลักษณะการเชื่อมต่อแบบ Circuit Switched ที่ความเร็ว 9.6-14.4 Kbps เท่านั้น ไม่ได้ความเร็วที่มากมายเทียบเท่ากับโมเด็มสักเท่าไร ซึ่งต้องถือว่าเป็นการเริ่มต้นที่จะพัฒนาการสื่อสารข้อมูลไร้สายกันแล้ว
จากนั้นก็มีการพัฒนาขึ้นเป็นระบบ 2.5G หรือ GPRS (Geneal Packet Radio Service) ซึ่งเป็นการสื่อสารแบบ Packet Switched ซึ่งจะช่วยประหยัดทรัพยากรมากกว่า
ความเร็วที่ได้จากระบบ GPRS อยู่ที่ประมาณ 32-48 Kbps พอจะเทียบเคียงได้กับโมเด็มที่ต่อผ่านสายโทรศัพท์ยุคเก่า ความเร็วระดับนี้ก็ได้เริ่มทำให้การสื่อสารข้อมูลผ่านระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่เป็นความจริงขึ้นมา ต่อมาก็มีการพัฒนาเป็นระบบ EDGE (Enhanced Data Rate for GSM Evolution) ซึ่งถือว่าเป็นยุค 2.9G โดยได้พัฒนาจนได้ความเร็วสูงสุดที่ประมาณ 236 Kbps และประเทศไทยได้ติดตั้งบนพื้นที่ที่ครอบคลุมทั่วประเทศ และยังคงใช้งานจนทุกวันนี้ (เพราะเราเองก็ยังไม่มีระบบ 3G จริงจังสักเท่าไร)
จากนั้นก็มีการพัฒนาขึ้นเป็นระบบ 3G ซึ่งได้มีการพัฒนาขึ้นประมาณปี 2001 ในตอนนั้นความเร็วของระบบ UMTS (universal Mobile Telecommunication System) หรือ 3G ตัวแรกมีความเร็วไม่มากเท่าไร ความเร็วจะอยู่ที่ประมาณ 384 Kbps ซึ่งไม่แตกต่างกับ EDGE เท่าไรนัก ทำให้ 3G ยุคแรก ๆ ไม่ประสบความสำเร็จเท่าที่ควร (เทคโนโลยีนี้จะเป็นมาตรฐาน 3GPP รีลีส 99)
แต่ด้วยแรงกดดันของความต้องการการสื่อสารข้อมูลไร้สาย จึงทำให้เกิดเทคโนโลยีทางเลือกต่าง ๆ ขึ้นในช่วงนั้น นั่นคือ ไวไฟ (WiFi) และทำให้เทคโนโลยีที่เป็นที่สนใจกันมากเกิดขึ้นมาตัวหนึ่งคือ ไวแมกซ์ (WiMAX) ได้กลายเป็นแรงกดดันให้มีการพัฒนาเทคโนโลยี 3G ขึ้นไปอีก โดยกลายเป็น 3.5G ที่เรียกกันว่า HSPA (High Speed Packet Access) โดยแบ่งออกเป็น HSDPA และ HSUPA ซึ่งมีความแตกต่างกันตรงที่เทคโนโลยีหนึ่งเน้นด้านดาวน์ลิงก์หรือด้านส่งข้อมูลถึงผู้รับ และเทคโนโลยีอีกตัวหนึ่งเน้นด้านอัพลิงก์หรือการส่งข้อมูลขึ้นไปแสดงผล
HSDPA (High Speed Downlink Packet Access, 3GPP Rel-5) นั้น มีการพัฒนาขึ้นมาก่อนและพัฒนาต่อมาตามลำดับ ตั้งแต่ 1.8 Mbps, 3.6 Mbps ไปถึง 7.2 Mbps ซึ่งความเร็วของทั้ง 2 ตัวหลังนี้มีอุปกรณ์รองรับมากมายและเป็นที่นิยมทั่วโลกดังที่เราจะเห็นได้จากจำนวนอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่รองรับความเร็วเหล่านี้ ซึ่งอุปกรณ์ที่รองรับความเร็ว 3.6 Mbps นั้นมีจำนวน 1,167 ตัว ความเร็ว 7.2 Mbps ก็มีถึง 657 อุปกรณ์ที่รองรับ ทำให้ความเร็ว 7.2 Mbps เป็นมาตรฐานการให้บริการ HSPA ในปัจจุบัน เพราะมีความเร็วที่ดีกว่า บริการที่ได้ก็มากกว่า และทำให้ลูกค้ายินดีที่จะใช้บริการมากขึ้น
เมื่อมีการพัฒนาความเร็วด้านขาลงก็ต้องมีการพัฒนาด้านขาขึ้นด้วยเช่นกัน นั่นคือ HSUPA (High Speed Uplink Packet Access, 3GPP Rel-6) ซึ่งมีการพัฒนาไปเรื่อย ๆ จนล่าสุดได้ความเร็วสูงสุดที่ 5.76 Mbps ซึ่งก็ถือว่าเร็วมาก มีอุปกรณ์รองรับจำนวน 344 อุปกรณ์ในตลาด มีเครือข่ายรองรับ 92 เครือข่าย นับว่าประสบความสำเร็จไม่น้อยเลยทีเดียว
HSPA+ ที่พัฒนาต่อมานั้นเริ่มแรกสามารถที่จะให้ความเร็วได้ถึง 21 Mbps และ 28 Mbps ในด้านดาวน์ลิงก์ และให้ความเร็วด้านอัพลิงก์ที่ 11 Mbps ซึ่ง 21 และ 28 Mbps แตกต่างกันในรายละเอียดเล็กน้อยในเรื่องของการเข้าโค๊ด (16QAM vs. 64QAM) และการใช้เทคนิค MIMO (Multiple Input Multiple Output) ที่ใช้อย่างแพร่หลายในเทคโนโลยีใหม่ ๆ ที่เคยได้กล่าวถึงกันไปแล้ว ซึ่งในปัจจุบันเองก็มีประเทศที่เปิดให้บริการแล้ว โดยความเร็ว 21 Mbps มี 25 เครือข่าย และ 28 Mbps อีก 1 เครือข่าย
อย่างไรก็ตามการพัฒนาก็ยังคงต้องดำเนินต่อไป จึงทำให้ต้องมีการพัฒนาไปสู่เทคโนโลยี Beyond 3G นั่นคือเทคโนโลยี LTE นี่เอง ซึ่งคาดว่าจะใช้ชื่อมาตรฐานเป็น 3GPP Rel-8 โดยได้เริ่มงานศึกษากันตั้งแต่ปี 2004
หลังจากที่ได้ศึกษาก็ได้มีการเริ่มต้นกำหนดรายละเอียดมาตรฐานส่วนต่าง ๆ ตั้งแต่ปี 2007 ซึ่งได้มีการกำหนดปรับปรุงแก้ไขกันมาตลอดจนกระทั่งมาเสร็จสิ้นในเดือนธันวาคมปี 2008 ที่ผ่านมา และก็ได้มีการทดสอบกันในประเทศชั้นนำอย่างประเทศญี่ปุ่น มุ่งเน้นกับการทำ Trial การทดสอบต่าง ๆ การพัฒนาส่วนต่าง ๆ ของเครือข่ายเพื่อให้ออกมาเป็นรูปเป็นร่างที่ชัดเจน
อาจจะแปลกใจเล็ก ๆ ว่าผู้ที่เป็นโต้โผผลักดันหลักของมาตรฐานตัวนี้เพื่อให้เกิด LTE ขึ้นมานั้นไม่ใช่ฝั่งผู้ผลิตหรือผู้สร้างมาตรฐานดังที่ผ่าน ๆ มา หากแต่เป็นผู้ให้บริการเองครับ โดยทางผู้ให้บริการรายใหญ่ต่าง ๆ ได้แก่ Sprint Nextel จากสหรัฐอเมริกา, China Mobile, Vodafone, Orange, KPN Mobile, T-Mobile International และ NTT DoCoMo ได้ร่วมมือกันผลักดัน โดยจัดตั้งเป็นบริษัทที่ชื่อว่า Next Generation Mobile Networks (NGMN) ขึ้นมาในเดือนกันยายน 2006 ซึ่งได้กำหนดความต้องการเป็นภาพคร่าว ๆ ไว้สำหรับเครือข่ายบรอดแบนด์ไร้สายยุคอนาคต ไม่เพียงแค่ LTE ยังมีส่วนอื่น ๆ ทั้งเครือข่ายด้วย อย่างเช่น SAE (Service Architecture Evolution) ซึ่งเป็นส่วนของ Core Network เป็นต้น และกำหนดให้มันกลายเป็นมาตรฐานขึ้นมา ซึ่งข้อดีของการที่มีผู้ให้บริการผลักดันก็คือเป็นผู้ที่ใช้งานเทคโนโลยีและให้บริการแก่ลูกค้าจริง ๆ จึงเป็นผู้ที่ตอบโจทย์ได้ชัดเจนที่สุดว่าต้องการอะไร และอยากให้เป็นอย่างไร นับว่าเริ่มต้นได้ดีทีเดียวนะครับ
นอกจากนี้ยังได้มีการจัดตั้งกลุ่ม LTE/SAE Trial Initiative (LSTI) ขึ้นจากทั้งผู้ผลิตอุปกรณ์และผู้ให้บริการระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่เพื่อทำการทดสอบระบบ LTE ในระหว่างการพัฒนา เรียกว่าคุมกันทั้งกระบวนการเลยทีเดียว นับว่าพอจะเห็นอนาคตที่สดใสเป็นลาง ๆ แล้วครับ
ในขณะนี้อยู่ระหว่างการทดสอบกันที่ประเทศญี่ปุ่นกับ NTT DoCoMo และโอเปอเรเตอร์อื่น ๆ คาดว่าจะเปิดให้บริการครั้งแรกในปี 2010 ซึ่งไม่เพียงแต่ NTT DoCoMo เท่านั้น แต่รวมถึง AT&T และอีกหลายโอเปอเรเตอร์ที่จดจ้องกันอยู่

ทำไมต้อง LTE
สาเหตุที่เป็นแรงผลักดันที่สำคัญของระบบ LTE นี้ก็คือการเติบโตอย่างรวดเร็วของระบบอินเทอร์เน็ตนั่นเอง เป็นเพราะเทคโนโลยีบรอดแบนด์ในขณะนี้ได้เป็นที่นิยมและเติบโตอย่างรวดเร็วไปทั่วโลก แม้แต่ในประเทศไทยเองก็มีการแข่งขันด้านบรอดแบนด์กันดุเดือดมากขึ้น ทั้งทรู แม็กซ์เน็ต และทีโอที เป็นต้น ส่วนเรื่องความเร็วก็พัฒนามากยิ่งขึ้น แน่นอนว่าเทคโนโลยีสื่อสารไร้สาย เช่น โมบายล์บรอดแบนด์จะประสบความสำเร็จไม่น้อยเลยทีเดียว ซึ่งเป็นแรงผลักดันที่จะทำให้เกิดเทคโนโลยีไร้สายความเร็วสูงอย่าง LTE ขึ้นมาเพื่อให้มีประสิทธิภาพของสเปกตรัม (Spectrum) ที่ดีกว่า มี Latency ต่ำกว่า เพื่อที่จะทำให้ได้แบนด์วิดธ์และ Latency ในการบริการที่ดีกว่า นอกจากนี้ทางผู้ให้บริการทางสาย CDMA ก็เริ่มจะมีประเด็นในเรื่องอนาคตที่จะก้าวต่อไป เนื่องจากว่าในปัจจุบันนั้นไม่ได้พัฒนาไปยัง EV-DO Rev.B หรือ UMB อย่างชัดเจน ซึ่งหากจะต้องแข่งขันกับผู้ให้บริการสาย GSM ซึ่งไปยัง WCDMA และ HSPA ในปัจจุบันจำเป็นที่จะต้องมีการพัฒนาต่อไป ดังนั้นจึงได้หันทิศทางมาผลักดันเทคโนโลยีนี้ด้วย จึงเป็นแรงผลักดันที่ทำให้เทคโนโลยีนี้มีอนาคตที่สดใสไม่น้อยทีเดียว
และด้วยแรงผลักดันต่อเทคโนโลยีดังกล่าว เทคโนโลยีนี้จึงต้องให้แบนด์วิดธ์ได้สูงถึง 100 Mbps ทางด้านดาวน์ลิงก์ และประมาณ 50 Mbps ทางด้านอัพลิงก์ การให้บริการได้ถึง 200 Active Users ในเซลล์เดียวกัน มีความยืดหยุ่นของสเปกตรัมความถี่ที่ให้บริการทำได้ตั้งแต่ 1.25-20 เมกะเฮิรตซ์แบบไม่ตายตัว เช่น WCDMA ที่มีแค่ 5 เมกะเฮิรตซ์เท่านั้น และยังให้ Latency น้อยกว่า 5 ms ซึ่งข้อกำหนดเหล่านี้ทำให้ต้องมีการกำหนด Air Interface ใหม่ มีสถาปัตยกรรมเครือข่ายซับซ้อนน้อยลง แบนราบมากขึ้น
ด้วยความต้องการเหล่านี้จึงทำให้เทคโนโลยี LTE พัฒนาตามแนวทางนี้ โดยมีโครงสร้างและสถาปัตยกรรมหรือ Architecture ที่แบนราบ ลักษณะเป็นแบบ 2 Node เท่านั้น ก็คือ EPS (Evolved Packet System) และ eNodeB ใช้เทคโนโลยีทางด้านความถี่ใหม่ ๆ อย่าง OFDMA ซึ่งทำให้ได้ประสิทธิภาพทางความถี่ที่ดีขึ้น สามารถที่จะำได้แบนด์วิดธ์เพิ่มขึ้นจากสเปกตรัมที่ใช้งานเดิม และเพื่อให้ได้แบนด์วิดธ์ใช้งานสูงขึ้นได้กำหนดให้มีแบนด์วิดธ์ของสเปกตรัมที่ใช้งานได้กว้างถึง 20 เมกะเฮิรตซ์ แต่ก็ไม่ลืมที่จะเพิ่มเติมความยืดหยุ่นในการใช้งานให้เลือกได้ตั้งแต่ 1.25 ไปจนถึง 20 เมกะเฮิรตซ์นั่นเอง แต่จะทำได้อย่างไรเรามาดูรายละเอียดกันในตารางที่ 1 นะครับ
ตารางที่ 1 ความเร็วของ LTE ที่ Configuration ต่าง ๆ (ที่มา: ABI Research)



สถาปัตยกรรมและเทคโนโลยีของ LTE
คงต้องบอกกล่าวกันสักนิดหนึ่งว่าไม่ได้ตั้งใจที่จะมาเจาะลึกเทคโนโลยี LTE ในที่นี้ เพียงแต่จะแนะนำเทคโนโลยี LTE ให้เป็นที่รู้จักในระดับหนึ่งเท่านั้น
เอาล่ะครับมาว่ากันต่อ เริ่มต้นที่สถาปัตยกรรมของ LTE ก่อน เนื่องจากจุดประสงค์ของการสร้าง LTE ส่วนหนึ่งก็คือการทำให้ Latency ลดลง ซึ่งวิธีที่ได้ผลที่สุดก็คือการทำให้สถาปัตยกรรมหรือ Architecture นั้นแบนราบที่สุด ซึ่งทำให้เทคโนโลยี LTE เป็นแบบง่าย ๆ มีส่วนประกอบสำคัญ 2 ส่วนคือ eNodeB และ EPS ดังที่กล่าวมาแล้ว แต่จริง ๆ แล้วยังมีส่วนประกอบภายในเพื่อให้ทำงานได้อย่างสมบูรณ์ ส่วนแรกที่ขาดไม่ได้คือ HSS (Home Subscriber Server) ซึ่งเป็นส่วนที่เก็บข้อมูลลูกค้าเอาไว้ ส่วน PCRF (Policy and Charging Rule Function) แต่ส่วนที่สำคัญก็คือ MME (Mobility Management Entity) และ SAE (System Architecture Evolution) Gateway
ส่วน MME ทำหน้าที่เป็นส่วนควบคุมของเครือข่าย LTE รวมทั้งสัญญาณ (Signaling) ต่าง ๆ การตรวจสอบต่าง ๆ ในระบบ และรวมถึงการทำงานร่วมกันของเครือข่าย 2G/3G กับ LTE ด้วย
ส่วน SAE Gateway จะำทำหน้าที่เป็นเกตเวย์ให้กับข้อมูลในด้านการรับส่งออกจากเครือข่าย ซึ่งมันเองก็อาจจะทำหน้าที่เป็น PDN Gateway ที่จะรับส่งข้อมูลต่าง ๆ จากภายนอกเครือข่ายอีกด้วย ซึ่ง ณ จุดนี้จะมีการกำหนด Policy ต่าง ๆ เป็นต้น ดังรูปที่ 1 ที่มี 3GPP Anchor และ SAE Anchor ที่รวมเข้าเป็น SAE Gateway

รูปที่ 1 โครงสร้างสถาปัตยกรรมของ LTE (ที่มา: 3GPP TR 23.882)

สำหรับเทคโนโลยีที่ช่วยให้สามารถที่จะใช้ความถี่ที่ได้รับดีขึ้นมีอยู่หลายส่วน ซึ่งในส่วนแรกที่จะช่วยให้ประสิทธิภาพความถี่ดีขึ้นและมีความยืดหยุ่นในการใช้สเปกตรัมก็คือเทคโนโลยี OFDMA ซึ่งเป็นเทคโนโลยีความถี่ยุคใหม่ในรุ่นใหม่ต่าง ๆ เช่น ไวแมกซ์ก็นำมาใช้งาน โดยทาง LTE ได้นำเทคโนโลยีนี้มาใช้งานด้านดาวน์ลิงก์และนำ SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access) มาใช้งานทางด้านอัพลิงก์ ซึ่งนอกจากจะได้ประสิทธิภาพที่ดีขึ้น สามารถที่จะให้บริการได้ที่ความเร็ว 100 Mbps ในด้านดาวน์ลิงก์ และ 50 Mbps ทางด้านอัพลิงก์แล้ว ยังมีความยืดหยุ่นตามสไตล์ของ OFDMA ซึ่งช่วยให้สามารถที่จะปรับเปลี่ยนใช้งานความถี่ได้ที่แบนด์วิดธ์ต่าง ๆ กันตั้งแต่ 1.25 ถึง 20 เมกะเฮิรตซ์ จึงไม่เป็นข้อจำกัดที่จะให้บริการเทคโนโลยี LTE นี้ทางด้านความถี่
นอกจากเทคโนโลยี OFDMA ที่ใช้แล้ว เพื่อที่จะเพิ่มแบนด์วิดธ์ที่ได้ก็ได้มีการนำเทคโนโลยีของ MIMO เข้ามาใช้งานด้วย ทำให้สามารถที่จะเพิ่มความเร็วของการให้บริการยิ่งขึ้นอีกดังตารางที่ 1 ซึ่งเทคโนโลยี LTE ได้ทำให้โลกการสื่อสารบรอดแบนด์ไร้สายเข้าสู่ยุคใหม่อย่างแท้จริงด้วยอัตราความเร็วที่สุด ๆ กันไปเลย
สำหรับความถี่สเปกตรัมที่เปิดใช้งาน ทาง LTE ก็เปิดมาตรฐานให้มีการใช้งานได้หลาย ๆ ความถี่ แต่สำหรับความถี่ที่น่าจับตามองหลัก ๆ ก็คือความถี่สำหรับให้บริการเทคโนโลยี 3G ในปัจจุบันนี้ เนื่องจาก License ที่มีราคาแพง ทำให้ต้องกินเวลาในการคืนทุน และสำหรับผู้ที่สนใจมาใช้งานเทคโนโลยี LTE ก็จะเน้นไปยังผู้ที่ให้บริการ 3G ในปัจจุบันเป็นหลัก และมีการคาดการณ์กันว่า NTT ที่เป็นผู้บุกเบิกเทคโนโลยี LTE นี้ได้วางแผนที่จะใช้ความถี่นี้กับ LTE จึงทำให้เรา ๆ ท่าน ๆ มีสิทธิ์ที่จะได้เห็นการใช้ความถี่ของ LTE กันละครับ
แต่สำหรับความถี่ที่น่าจับตามองอย่างมากก็คือความถี่ 700 เมกะเฮิรตซ์ และ 2.6 กิกะเฮิรตซ์นั่นเอง สาเหตุก็คือทาง Verizon และ AT&T ซึ่งเป็นผู้ที่มุ่งมั่นอย่างมากที่จะใช้งานเทคโนโลยี LTE ประมูลความถี่ 700 เมกะเฮิรตซ์นี้มาได้ และประกาศอย่างชัดเจนที่จะผลักดันใช้งานความถี่นี้ในการให้บริการ LTE ในปี 2010 หรือภายในปีนี้ โดยจะใช้ร่วมกับความถี่ 1.7/2.1 กิกะเฮิรตซ์ ซึ่งเป็นความถี่ในการให้บริการ 3G ดังนั้นเราเองก็น่าจะได้เห็นเทคโนโลยี LTE ที่ความถี่ 700 เมกะเฮิรตซ์ค่อนข้างแน่นอน ถึงแม้ว่าทั้ง Verizon และ AT&T จะได้ความถี่มาไม่ครบถ้วนทั้ง 20 เมกะเฮิรตซ์ก็ตาม แต่สำหรับ Verizon ที่ได้ความถี่นี้มาประมาณ11 Mbps ก็เพียงพอที่จะแสดงความเร็วของ LTE ได้พอสมควร และด้าน AT&T ใช้วิธีเล่นแร่แปรธาตุจนได้ความถี่ถึง 24 เมกะเฮิรตซ์ที่จะใช้งานที่ 20 เมกะเฮิรตซ์ได้สบาย ๆ
สำหรับความถี่ 2.6 กิกะเฮิรตซ์นั้น ทางยุโรปก็ได้มุ่งมั่นที่จะเปิดให้บริการเทคโนโลยี 4G กันภายใต้ความถี่ 2.6 กิกะเฮิรตซ์ ซึ่งรายละเอียดและเวลาที่แน่นอนก็จะขึ้นกับแต่ละประเทศ เช่น ในประเทศสวีเดนได้เปิดประมูลกันสำเร็จเรียบร้อยแล้วเมื่อเดือนพฤษภาคม 2008 โดยผู้ชนะการประมูลที่ได้ความถี่นี้ไปก็คือ Telia Sonera, Telenor, Tele2, H3G และ Intel Capital ติดตามด้วยประเทศนอร์เวย์ และยังมีอิตาลี เนเธอร์แลนด์ ออสเตรีย ให้ความสนใจที่จะทำตามด้วย ซึ่งทาง Telia Sonera ที่ได้รับชัยชนะกับความถี่ 2.6 กิกะเฮิรตซ์ก็ประกาศที่จะใช้ความถี่นี้กับเทคโนโลยี LTE นั่นเอง
ทางฟากเอเชียนี้ก็ไม่เบา จะว่าไปทาง NTT DoCoMo (เป็นผู้นำในการบุกเบิกเทคโนโลยี LTE เสียด้วยซ้ำ) ได้ประกาศที่จะให้บริการเทคโนโลยี LTE เป็นทางการในปี 2010 อย่างชัดเจน และขณะนี้ก็เป็นหัวเรือหลักในการทำการทดสอบเทคโนโลยีนี้บนความถี่ 2.1 กิกะเฮิรตซ์ และทางด้านหน่วยงานรัฐที่จัดสรรความถี่ให้กับญี่ปุ่นก็ไม่รอช้าที่จะอนุมัติความถี่ 1.5 กิกะเฮิรตซ์ให้ใช้งานด้วย ถึงแม้ว่ายากที่จะได้ถึง 20 เมกะเฮิรตซ์ แต่ก็มากเพียงพอที่จะสร้างความแตกต่างได้ และทาง KDDI ก็คงจะไม่ปล่อยให้คู่แข่งทิ้งห่างอย่างแน่นอน ส่วนในเกาหลีใต้เองก็จะนำเทคโนโลยี LTE มาใช้งานบนความถี่ 2.3 กิกะเฮิรตซ์อีกด้วย

ความเคลื่อนไหวล่าสุดของ LTE
จากข้อมูล GSA ในปัจจุบันมีเครือข่ายหรือผู้ให้บริการที่ได้กำหนดไว้ชัดเจนแล้วว่าจะใช้งาน LTE แน่นอนทั้งหมดมากกว่า 45 เครือข่ายใน 23 ประเทศ ซึ่งหากแจกแจงเป็นรายละเอียดออกมาแล้วจะมีทั้งหมด 16 เครือข่ายได้กำหนดแผนไว้ว่าจะให้บริการ LTE อย่างเป็นทางการในปี 2010 อีก 35 เครือข่ายคาดการณ์หรือกำหนดแผนการเอาไว้ในปี 2011-2012 ดังตารางที่ 2
ตารางที่ 2 กำหนดการของแต่ละเครือข่ายในการเปิดให้บริการ LTE (ที่มา: GSA)
ซึ่งแผนการของแต่ละเครือข่ายนั้นจะมีรายละเอียดหรือความถี่ที่ใช้งานแตกต่างกันไป เช่น Verizon ในสหรัฐอเมริกาจะใช้งานความถี่ 700 เมกะเฮิรตซ์ โดยจะทำการทดสอบในเมืองบอสตันและเมืองซีแอตเทิลเป็นจำนวน 20 สถานีฐาน และเปิดให้บริการจริงประมาณปลายปี 2010 และจะวางเครือข่ายให้ครอบคลุมทั่วประเทศในปี 2013 ส่วน Telia Sonera ในสวีเดนก็วางแผนที่จะใช้งานความถี่ 2.6 กิกะเฮิรตซ์ โดยจะเปิดให้บริการในกรุงสต็อกโฮล์มในปี 2010
ประเทศญี่ปุ่นซึ่งระบบ 3G ประสบความสำเร็จอย่างมากและอิ่มตัวแล้ว ก็จะมีทั้ง NTT DoCoMo, eMobile, Softbank และ KDDI จะเปิดให้บริการ LTE ทั้งหมด โดย DoCoMo และ Softbank จะใช้ความถี่ 1.5 กิกะเฮิรตซ์ ในขณะที่ KDDI จะใช้ทั้งความถี่ 1.5 กิกะเฮิรตซ์ และ 800 เมกะเฮิรตซ์ ส่วน eMobile จะใช้ความถี่ 1.7 กิกะเฮิรตซ์ ซึ่งการให้ข่าวก็มีการเกทับกันเล็กน้อยเมื่อ DoCoMo วางแผนที่จะเปิดให้บริการในเดือนธันวาคมปีที่ผ่านมา ในขณะที่ทาง eMobile ก็ประกาศที่จะให้บริการในเดือนกันยายนปีเดียวกัน ก็คงจะต้องดูต่อไปละครับว่าจะได้เห็นโฉมหน้ากันจริง ๆ ในเดือนไหนแน่

ครับ...ผู้อ่านก็ได้รู้จักและรับทราบความเคลื่อนไหวของเทคโนโลยี LTE กันไปแล้วนะครับ ถ้ามีโอกาสผู้เขียนจะนำความเคลื่อนไหวหรืออาจจะนำเทคโนโลยีเด่น ๆ ของ LTE มาเสนอในโอกาสต่อไปนะครับ ก็คงจะต้องมาลองจับตาดูกันว่าเทคโนโลยี 4G นี้จะไปได้ไกลเพียงใด

Credit : http://www.mvt.co.th/viewnews.php?cid=3&nid=380&page=4

3GPP

3GPP : The 3rd Generation Partnership Project

เป็นกลุ่มความร่วมมือระหว่างหน่วยงานมาตรฐานการสื่อสารโทรคมนาคมบนโครงข่าย GSM, GPRS, EDGE, WCDMA เป็นหลัก เพื่อกำหนดมาตรฐานกลางในการผลิต และพัฒนาเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับ 3G

Credit : http://th-telecom.blogspot.com/p/glossary.html

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

เทคโนโลยี WCDMA เกิดจากข้อกำหนดของ International Telecommunication Union หรือ ITU ที่ต้องการพัฒนาบริการใหม่ๆ เป็นมาตรฐานเดียวกันของระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ โดยมีกรอบข้อกำหนด ที่เรียกว่า International Mobile Telephony 2000 หรือ INT-2000 กำหนดขอบเขตของการให้บริการ โทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคที่ 3 ไว้

ในข้อกำหนด IMT-2000 ได้มีการแบ่งเทคโนโลยีโทรศัพท์เคลื่อนที่ออกเป็นยุคต่างๆ ได้แก่

โทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคที่ 1 (First Generation) เป็นโทรศัพท์เคลื่อนที่แบบอนาล็อก เพื่อให้บริการ โทรศัพท์เคลื่อนที่ ตัวอย่างเช่น ระบบ NMT (Nordic Mobile Telephony)
โทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคที่ 2 (Second Generation) เป็นยุคของโทรศัพท์เคลื่อนที่ระบบดิจิตอล เพื่อให้บริการ โทรศัพท์เคลื่อนที่ พร้อมกับมีการเข้ารหัสเพื่อป้องกันการลักลอบใช้งานหรือป้องกันการดักฟัง เทคโนโลยีดังกล่าวสามารถให้บริการสื่อสารข้อมูลที่ความเร็วไม่สูงมากนัก เทคโนโลยีโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคที่ 2 เป็นที่มีการยอมรับมากที่สุด ได้แก่ เทคโนโลยีระบบ GSM หรือ Global System for Mobile
โทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคที่ 3 (Third Generation) เป็นของโทรศัพท์เคลื่อนที่ทีมีความสามารถ ในการให้บริการ รับส่งข้อมูลมัลติมีเดียความเร็วสูง เทคโนโลยีโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคที่ 3 ในปัจจุบันมีอยู่ด้วยกันหลายมาตรฐาน เช่น มาตรฐาน WCDMA, มาตรฐาน CDMA2000 หรือมาตรฐาน TD-WCDMA เป็นต้น
โทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคที่ 4 (Fourth Generation) เป็นยุคของระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ ที่สามารถให้บริการ รับส่งข้อมูลมัลติมีเดียความเร็วสูง นอกจากนี้ยังสร้างความต้องการที่เทคโนโลยีโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคที่ 3 สามารถให้บริการสื่อสารข้อมูลร่วมกับมาตรฐานอื่นๆ หรือเทคโนโลยีสื่อสารข้อมูลความเร็วสูงอื่นๆ อีกด้วย เช่น Wi-Fi, Wi-Max เป็นต้น
ปัจจุบันมีองค์กรหลายแห่งที่มีหน้าที่กำหนดมาตรฐานโทรมนาคมต่างๆ ซึ่งองค์กรแต่ละแห่งจะมีการเสนอมาตรฐานๆ ของตนเองหรืออาจจะมีการหารือร่วมกันบ้าง เพื่อสร้างกรอบข้อกำหนดของมาตรฐานโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคที่ 3 หรือ IMT-2000 ให้เป็นไปในทิศทางเดียวกัน โดยกำหนดเป็นมาตรฐาน 3GPP และ 3GPP2 ขึ้นมา องค์กรที่มีหน้าที่ ประสานดังกล่าวนี้ ได้แก่

ETSI : European Telecommunications Standards Institute องค์กรกำหนดมาตรฐานของทวีปยุโรป
T1 : Standard Committee T1 - Telecommunications องค์กรกำหนดมาตรฐานของประเทศสหรัฐอเมริกา
ARIB : Association of Radio Industries and Business เป็นองค์กรกำหนดมาตรฐานเกี่ยวกับคลื่นวิทยุ ของประเทศญี่ปุ่น
TTC : Telecommunications Technology Committee องค์กรกำหนดมาตรฐานของประเทศญี่ปุ่น
TTA : Telecommunications Technology Association องค์กรกำหนดมาตรฐานของประเทศเกาหลี
CWTS : China Wireless Telecommunications Standard Group องค์กรกำหนดมาตรฐานของประเทศ สาธารณรัฐประชาชนจีน
มาตรฐาน 3GPP ได้กำหนดคัดเลือกมาตรฐานเทคโนโลยีในการใช้งานคลื่นความถี่วิทยุ FDD-WCDMA (Frequency Division Duplex-WCDMA) มาสร้างเป็นมาตรฐานหลักของระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคที่ 3 ในขณะที่มาตรฐาน 3GPP2 ได้มีการคัดเลือกมาตรฐาน CDMA เช่นกัน แต่มีความแตกต่างกันบ้างในรายละเอียดของเทคโนโลยี โดยเรียก มาตรฐานดังกล่าวว่า มาตรฐาน CDMA2000 นอกจากนี้มาตรฐาน 3GPP ยังสร้างข้อกำหนด และแนวทางการพัฒนา โครงข่ายจากระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคที่ 2 ไปสู่ระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคที่ 3 โดยแบ่งออกเป็น Release ที่แตกต่างกันตามวัตถุประสงค์ของแต่ละ Release ได้แก่

Release 99 เป็นข้อกำหนดของโครงข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคที่ 3 เป็นข้อกำหนดแรก มุ่งเน้นไปที่การพัฒนา ข้อกำหนดของเทคโนโลยี WCDMA เป็นเทคโนโลยี Access ใหม่ เพื่อให้บริการมัลติมีเดียผ่านโครงข่าย โทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคที่ 3 เนื่องจากในเวลานั้นเทคโนโลยี IP ยังไม่มีความสามารถในการควบคุมคุณภาพ ของบริการมัลติมีเดียได้อย่างมีประสิทธิภาพได้ Transport Network จะอ้างอิงอยู่บนเทคโนโลยีโครงข่าย ATM ทั้งหมดซึ่งรวมถึงโครงข่าย UTRAN Network, CS Domain และ PS Domain
Release 4 เป็น Release ที่ 2 ของมาตรฐาน 3GPP ที่มุ่งเน้นไปในการเตรียมตัวในช่วงเริ่มต้น ของการสร้าง โครงข่ายมัลติมีเดียในอนาคต โดยมีการแยกชั้นระหว่าง Core Network เป็นสองส่วนด้วยกันคือ Connectivity Layer และ Control Layer อย่างไรก็ดี โดยมีอุปกรณ์โครงข่ายใหม่ คือ Media Gateway ทำหน้าที่เป็นตัวกลาง ในการเชื่อมต่อระหว่าง Layer ทั้งสอง และมีอุปกรณ์ MSC Server ทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของบริการต่างๆ นอกจากนี้ในส่วนของ Service Layer ได้เริ่มมีการเพิ่มเติม Multimedia Domain ที่เรียกว่า IMS (IP Multimedia Subsystem) ในข้อกำหนดอีกด้วยจากการนำเสนออุปกรณ์ Media Gateway ทำให้เราสามารถ เริ่มต้นให้บริการ VoIP ระหว่าง Media Gateway ด้วยกันได้ ใน Release นี้เทคโนโลยี Transport Network ยังคงอ้างอิงอยู่บนเทคโนโลยีโครงข่าย ATM เช่นเดิมในส่วนของ UTRAN Network และ CS Domain แต่ในส่วนของ CS Domain คือ ในส่วนเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์ GSN เริ่มมีการอ้างอิงบนเทคโนโลยี IP
Release 5 เป็น Release ที่มุ่งเน้นไปในการประยุกต์ใช้งาน IP ทดแทนเทคโนโลยีโครงข่าย ATM ในโครงข่ายทั้งหมด ซึ่งเป็นขั้นตอนแรกในการก้าวไปสู่ All IP Network เพื่อให้บริการมัลติมีเดียในอนาคต Transport Network จะอ้างอิงอยู่บนเทคโนโลยีโครงข่าย IP ทั้งหมดซึ่งรวมถึงโครงข่าย UTRAN Network, CS Domain และ PS Domain ทำให้เราสามารถให้บริการ VoIP ในรูปแบบเดิมได้
Release 6 เป็น Release ที่มุ่งเน้นไปในการพัฒนาประสิทธิภาพในการรับส่งข้อมูลมัลติมีเดียให้มีความเร็ว ในการรับส่งข้อมูลให้สูงขึ้นโดยมีการประยุกต์ใช้งานเทคโนโลยี Orthogonal Frequency Division Multiplex (OFDM) ซึ่งจะทำให้สามารถรับส่งข้อมูลสูงสุดได้ถึง 10 Mbps นอกจากนี้ใน Release นี้ เป็นการเริ่มต้น ในการพัฒนาข้อกำหนดมาตรฐานในการควบคุมคุณภาพของบริการ (Quality of Service : QoS) โดยเริ่มมี การใช้มาตรฐาน IPv6 แทนมาตรฐาน IPv4 ที่อยู่ใน Release ก่อนหน้านี้
เทคโนโลยี Operation and Support System (OSS)

เนื่องจากความซับซ้อนของธุรกิจและการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งและความสัมพันธ์ของผู้ให้บริการต่างๆ ในห่วงโซ่ แห่งคุณค่า ทำให้ผู้ให้บริการมีความจำเป็นต้องปรับปรุงเปลี่ยนแปลงกระบวนการปฏิบัติงาน ให้รองรับสภาพธุรกิจ ที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว มีการรวมตัวกันของผู้ให้บริการ เพื่อปรับปรุงกระบวนการปฏิบัติงานให้มี ประสิทธิภาพมากขึ้น หน่วยงานที่เรียกว่า Telecom Management Forum (TM Forum) ได้ถูกจัดตั้งขึ้น โดยความร่วมมือกันระหว่างผู้ให้บริการต่างๆ และผู้ผลิตเทคโนโลยีต่างๆ ซึ่ง TM Forum ได้เสนอกระบวนการ ที่ผู้ให้บริการควรจะมีในการบริหารจัดการโครงข่ายให้มีประสิทธิภาพ และสามารถตอบสนองความต้องการทางธุรกิจ ซึ่งในปัจจุบันครอบคลุมไปจนถึงการประยุกต์ใช้งานบริการอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ ในการบริหารจัดการธุรกิจ และกิจกรรมต่างๆ ในการบริหารโครงข่าย นอกจากนี้การจัดการและประสานงานภายในองค์กร เพื่อดำเนินธุรกิจ บริการโทรคมนาคมอย่างมีประสิทธิภาพ มีการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีสารสนเทศเชื่อมต่อองค์ประกอบต่างๆ เข้าด้วยกันอย่างอัตโนมัติ แนวคิดดังกล่าวถูกพัฒนาจนกลายเป็นมาตรฐาน eTOM ขึ้นมาใหม่ สร้างขึ้นเป็น Next Generation Operation and Support System (NGOSS) Framework ขึ้นมา โดย NGOSS Framework ได้เพิ่มเติมวัตถุประสงค์อื่นๆ ทำให้ OSS ซึ่งเดิมทำหน้าที่เพียงแค่การบริหารจัดการเฉพาะโครงข่ายเท่านั้น สามารถนำข้อมูลต่างๆ จากโครงข่ายไปสนับสนุนกระบวนการทำธุรกิจต่างๆ ของผู้ให้บริการได้ด้วย ซึ่งเป็น การสร้างมุมมองใหม่ๆ ทั้งสิ้น 4 มุมมอง คือ

System View
Implementation View
Business View
Run-Time View
จากมุมมองทั้ง 4 ของ NGOSS Framework จึงถูกนำไปประยุกต์สร้างเป็น Business Process เพื่อเป็นแนวทาง ในการบริหารงานธุรกิจให้แก่ผู้ให้บริการโทรคมนาคมต่างๆ

จากแนวทางของ NGOSS Framework และ eTOM Business Process Framework ทำให้การออกแบบโครงข่าย เทคโนโลยี OSS ของผู้ให้บริการจำเป็นต้องคำนึงถึงกระบวนการที่จะนำข้อมูลต่างๆ ในองค์กร เพื่อใช้ในการสนับสนุน ในเชิงรุกกับการให้บริการและการทำธุรกิจของผู้ให้บริการเอง ซึ่งจะทำให้เกิดความจำเป็นที่องค์ประกอบต่างๆ ใน OSS Network ต้องมีการ Integrate ร่วมกัน โดยทั่วไปแล้วองค์ประกอบของ OSS ตามแนวคิดของ eTOM จะประกอบด้วยส่วนต่างๆ อาทิเช่น

ระบบ Network Management System (NMS) ของ Network Element เพื่อใช้ในการควบคุมการทำงานของ Network Element ต่างๆ
ระบบ Network Performance Management System เพื่อใช้ในการตรวจสอบคุณภาพของบริการต่างๆ ที่ได้จากโครงข่าย
ระบบ Service Performance Management System เพื่อใช้ในการตรวจสอบคุณภาพของบริการต่างๆ ที่เสนอให้แก่ผู้ให้บริการ
ระบบ Contact Center เพื่อใช้ในการติดต่อสื่อสารกับผู้ใช้บริการ
ระบบ Service and Subscriber Management ในการบริหารจัดการ
Customer Relationship Management (CRM) เพื่อใช้ในการบริหารลูกค้า ตลอดจนให้ข้อมูล เพื่อสนับสนุนการทำธุรกิจของผู้ให้บริการในส่วนงานอื่นๆ เช่น ส่วนงานการตลาด เป็นต้น
ระบบ Billing and Charging System เพื่อใช้ในการทำระบบเรียกเก็บเงินและการแบ่งส่วนกับพันธมิตรทางธุรกิจ
ระบบ Enterprise Application Interface (EAI) เพื่อใช้ในการเชื่อมต่อระบบต่างๆ เข้าด้วยกัน

ข่าว : Telecom Journal
Credit : www.oknation.net