คลื่นความถี่ เรื่องใกล้ตัวที่มองไม่เห็น

ข่าวสารเรื่องการประมูลใบอนุญาตใช้งานคลื่นความถี่ระหว่างบริษทผู้ให้บริการโทรศัพท์เคลื่อนที่หลายราย กับสำนักงานกิจการกระจายเสียง กิจการโทรทัศน์ และกิจการโทรคมนาคม หรือ กสทช. ที่เกิดขึ้นเป็นระยะ และมีตัวเลขราคาใบอนุญาตที่ถูกประมูลไปได้ในหลักหลายร้อยล้านบาทไปจนถึงหลายหมื่นล้านบาท อาจทำให้หลายคนสงสัยว่าคลื่นความถี่ ที่ถูกประมูลไปได้นั้นมีหน้าตาเป็นอย่างไร และแต่ละคลื่นมีความแตกต่างกันในลักษณะใดบ้าง บทความนี้จะทำหน้าที่อธิบายภาพกว้าง ๆ ของการใช้งานคลื่นความถี่ในกิจการโทรคมนาคม และสถานะปัจจุบันของการจัดสรรคลื่นความถี่เพื่อให้บริการ 4G และ 5G ในประเทศไทย

คลื่นความถี่วิทยุหรือคลื่นความถี่ที่ถูกใช้เพื่อการโทรคมนาคมหรือการสื่อสาร ถือเป็นคลื่นตามธรรมชาติที่มีความยาวคลื่นอยู่ในช่วงคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า มีความถี่อยู่ระหว่าง 30 Hz ถึง 300 GHz โดยมีการใช้งานและชื่อเรียกในแต่ละช่วงความถี่หรือแถบความถี่ (Band) แตกต่างกันไปตามคำนิยามของผู้ควบคุมการอนุญาตใช้งาน ตัวอย่างเช่นคำนิยามของสหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศ (ITU) ดังตารางด้านล่าง

ชื่อแถบความถี่	ชื่อย่อ	ช่วงความยาวคลื่น	ช่วงความถี่	การใช้งานทั่วไป
Extremely low frequency	ELF	100,000–10,000 km	3–30 Hz	การสื่อสารของเรือดำน้ำ
Super low frequency	SLF	10,000–1,000 km	30–300 Hz	การสื่อสารของเรือดำน้ำ
Ultra low frequency	ULF	1,000–100 km	300–3,000 Hz	การสื่อสารของเรือดำน้ำ / การสื่อสารในเหมือง
Very low frequency	VLF	100–10 km	3–30 kHz	ระบบนำทาง
Low frequency	LF	10–1 km	30–300 kHz	วิทยุสมัครเล่น
Medium frequency	MF	1,000–100 m	300–3,000 kHz	วิทยุกระจายเสียงระบบ AM
High frequency	HF	100–10 m	3–30 MHz	วิทยุคลื่นสั้น
Very high frequency	VHF	10–1 m	30–300 MHz	วิทยุกระจายเสียงระบบ FM / การแพร่ภาพโทรทัศน์
Ultra high frequency	UHF	1–0.1 m	300–3,000 MHz	การแพร่ภาพโทรทัศน์/ ระบบโทรศัพท์ไร้สาย
Super high frequency	SHF	100–10 mm	3–30 GHz	การสื่อสารผ่านดาวเทียม /  ระบบอินเทอร์เน็ตไร้สาย
Extremely high frequency	EHF	10–1 mm	30–300 GHz	ดาราศาสตร์วิทยุเพื่อการสังเกตการทางวิทยาศาสตร์
Terahertz หรือ Tremendously high frequency	THz หรือ THF	1–0.1 mm	300–3,000 GHz	การทดลองทางวิทยาศาสตร์ / การทดลองถ่ายภาพทางการแพทย์

การจัดการคลื่นความถี่ข้างต้นเป็นเพียงคำแนะนำที่เกิดจากการหารือกันระหว่างหน่วยงานกำกับดูแลโทรคมนาคมของแต่ละประเทศ เพื่อสร้างข้อตกลงการใช้งานที่เป็นมาตรฐานเดียวกันในระดับนานาชาติ โดยแต่ละประเทศยังคงมีสิทธิ์ในออกข้อกำหนดในรายละเอียดการใช้งานคลื่นความถี่ภายในประเทศตามนโยบายของตนเอง รวมถึงการออกใบอนุญาตให้ใช้งานต่าง ๆ ในเชิงพานิชย์
หากพิจารณาช่วงคลื่นความถี่ในตารางแล้วจะพบว่าการสื่อสารด้วยโทรศัพท์แบบไร้สาย รวมถึงการให้บริการอินเทอร์เน็ตผ่านเครือข่ายโทรศัพท์ไร้สายมักจะได้รับอนุญาตให้ใช้คลื่นความถี่ในช่วง UHF หรือ SHF ซึ่งไม่ได้เพียงแค่เกิดจากการตกลงกันระหว่างหน่วยงานนานาชาติเท่านั้น แต่ยังถูกเลือกจากความเหมาะสมทางเศรษฐศาสตร์ในการสร้างจุดกระจายสัญญาณ เพื่อให้ครอบคลุมพื้นที่การให้บริการมากที่สุด

ตัวอย่าง รัศมีการกระจายสัญญาณในช่วงคลื่นความถี่ต่าง ๆ
 

โดยทั่วไปแล้วในระยะเวลาที่เท่ากันคลื่นวิทยุสำหรับการโทรคมนาคมในช่วงที่มีความถี่สูงสามารถส่งข้อมูลไปสู่ปลายทางได้ในปริมาณที่มากกว่าคลื่นวิทยุที่มีความถี่ต่ำ แต่ด้วยคุณสมบัติตามธรรมชาติของคลื่นที่มีความถี่สูง ทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานให้กับบรรยากาศรอบข้างได้ง่ายกว่าคลื่นที่มีความถี่ต่ำ ส่งผลให้ระยะทางที่คลื่นวิทยุสามารถนำพาข้อมูลไปได้นั้นลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ยกตัวอย่างเช่น การใช้คลื่นวิทยุที่มีความถี่ช่วง 700 MHz จะสามารถส่งสัญญาณ (รวมถึงการส่งข้อมูล ในกรณีของสัญญาณอินเทอร์เน็ต) ได้ในระยะไกลกว่าคลื่นวิทยุความถี่ช่วง 1.9 GHz จากจุดเดียวกัน แต่คลื่นความถี่ 1.9 GHz นั้นจะสามารถส่งข้อมูลได้ในปริมาณ (ความเร็วของการรับ/ส่งสัญญาณ) มากกว่าคลื่นความถี่ 700 MHz รวมถึงส่งสัญญาณผ่านสิ่งกีดขวาง ได้ดีกว่าคลื่นความถี่ 700 MHz ในระยะทางจำกัดการเลือกคลื่นความถี่ช่วง UHF และ SHF มาใช้เป็นช่วงคลื่นหลักสำหรับการส่งข้อมูลผ่านอินเทอร์เน็ตของโทรศัพท์ไร้สายจึงถือเป็นการสร้างความสมดุลระหว่างการเลือกให้ความสำคัญกับระยะทางเฉลี่ยระหว่างจุดกระจายสัญญาณโทรศัพท์ (Cellular Tower หรือ Cell Site) ไปสู่อุปกรณ์โทรศัพท์ไร้สายแต่ละชิ้น และการให้ความสำคัญกับความเร็วของการส่งข้อมูลที่เหมาะสมกับการใช้งาน

แถบความกว้างคลื่นความถี่

ตัวเลขระบุคลื่นความถี่ในการจัดสรรคลื่นความถี่ เช่น 700 MHz หรือ 2300 MHz นั้นเป็นเพียงตัวเลขกลางที่ใช้เพื่อสร้างความเข้าใจระหว่างแต่ละฝ่ายเท่านั้น ในความเป็นจริงแล้วการจัดสรรคลื่นความถี่จะให้ความสนใจแถบความกว้างของคลื่นความถี่ (Bandwidth) เป็นหลัก ยกตัวอย่างเช่น ใบอนุญาตใช้งานคลื่นความถี่ 700 MHz จำนวนหนึ่งใบนั้นอาจให้อำนาจผู้ให้บริการเครือข่ายในการใช้งานคลื่นความถี่ โดยอนุญาตให้ใช้แถบความถี่กว้าง 5 MHz ซึ่งกำหนดให้ใช้คลื่นความถี่ได้ตั้งแต่ 700 MHz ถึง 705 MHz เป็นต้น



ตัวอย่าง การจัดสรรช่วงคลื่นความถี่ของประเทศสหรัฐอเมริกา แสดงให้แห็นแถบความกว้างคลื่นความถี่ที่ได้รับการจัดสรรอย่างชัดเจน
 

คลื่นความถี่ที่มีการจัดสรรใช้งานในกิจการโทรคมนาคมในปัจจุบัน

ก่อนหน้าการประมูลคลื่นความถี่ครั้งล่าสุด เมื่อวันที่ 16 กุมภาพันธ์ 2020 กสทช. ได้จัดสรรคลื่นความถี่ให้กับผู้ให้บริการเครือข่ายโทรศัพท์ไร้สายรายต่าง ๆ เพื่อให้บริการโทรศัพท์และการส่งข้อมูลในรูปแบบ 4G ให้ผู้ใช้บริการในช่วงคลื่น 850 MHz 900 MHz 1800 MHz 2100 MHz และ 2300 MHz โดยในแต่ละช่วงคลื่นจะมีแถบความกว้างคลื่นสำหรับการให้บริการดังนี้
- 850 MHz มีแถบความกว้างคลื่นรวม 30 MHz จากใบอนุญาตจำนวน 2 ใบ
- 900 MHz มีแถบความกว้างคลื่นรวม 40 MHz จากใบอนุญาตจำนวน 4 ใบ
- 1800 MHz มีแถบความกว้างคลื่นรวม 80 MHz จากใบอนุญาตจำนวน 6 ใบ
- 2100 MHz มีแถบความกว้างคลื่นรวม 120 MHz จากใบอนุญาตจำนวน 8 ใบ
- 2300 MHz มีแถบความกว้างคลื่นรวม 60 MHz จากใบอนุญาตจำนวน 1 ใบ

การประมูลคลื่นความถี่ที่จัดสรรเพิ่มเติมในปี 2020

- 700 MHz จำนวน 3 ใบอนุญาต โดยใบอนุญาตแต่ละใบสามารถใช้แถบความกว้างคลื่นได้ 5 MHz
- 2600 MHz จำนวน 19 ใบอนุญาต โดยใบอนุญาตแต่ละใบสามารถใช้แถบความกว้างคลื่นได้ 10 MHz
- 26 GHz หรือ 26000 MHz จำนวน 26 ใบอนุญาต โดยใบอนุญาตแต่ละใบสามารถใช้แถบความกว้างคลื่นได้ 100 MHz

ช่วงคลื่นความถี่หรือย่านความถี่ที่แตกต่างกันนั้นมีคุณสมบัติและข้อจำกัดในการใช้งานที่แตกต่างกัน รวมถึงสามารถรองรับประเภท ยี่ห้อ และรุ่นของอุปกรณ์ไร้สายได้แตกต่างกัน จึงเป็นหน้าที่ของผู้ให้บริการเครือข่ายที่สามารถประมูลใบอนุญาตใช้งานคลื่นความถี่แต่ละประเภทได้ ไปดำเนินการพัฒนาหรือปรับปรุงโครงสร้างพื้นฐาน รวมถึงรูปแบบการให้บริการที่จะตอบสนองความต้องการของผู้ใช้งานซึ่งถือเป็นลูกค้าทางธุรกิจโดยตรงต่อไป



ที่มารูปภาพ
[1]https://www.justice.gov/atr/700-mhz-spectrum-auction-opportunity-protect-competition-consolidating-industry
[2]https://en.wikipedia.org/wiki/File:United_States_Frequency_Allocations_Chart_2016_-_The_Radio_Spectrum.pdf

ข้อมูลอ้างอิง
[1]Finley, K. (2019, December 18). The WIRED Guide to 5G. Retrieved from https://www.wired.com/story/wired-guide-5g/
[2]ITU Frequency Allocation Table Training, Chart 5, (n.d.) Retrieved from https://www.itu.int/ITU-D/tech/OLD_TND_WEBSITE/spectrum-management_OLD/SMS4DC_AFR/Training%20Materials/SMS4DC_AFR_TM_4.PDF
[3]What is bandwidth? - Communications. (n.d.). Retrieved from http://www.qrg.northwestern.edu/projects/vss/docs/Communications/2-what-is-bandwidth.html
[4]ตีแผ่ 5 คลื่นความถี่ในไทย มาดูกันว่าคลื่นไหนเจ๋งสุด ? มีข้อดีข้อเสียอย่างไร. (2018, September 13). Retrieved from https://www.macthai.com/2018/09/14/thailand-mobile-operator-spectrum-truemove-h/
[5]ประมูล 5G ครบ 3 ย่านความถี่ รายได้เข้ารัฐแสนล้าน. (2020, February 16). Retrieved from https://www.mcot.net/viewtna/5e490b2ee3f8e40af5420412
[6]รู้จักคลื่น 5G และ 4G แตกต่างและดีกว่ากันอย่างไร? : อินโฟเควสท์. (2020, February 18). Retrieved from https://www.infoquest.co.th/2020/4940

ผู้เขียน นายวชิรพันธ์ เจริญเวช นักวิชาการ5 กองวิชาการ 
พิพิธภัณฑ์เทคโนโลยีสารสนเทศ องค์การพิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์แห่งชาติ