cdma (code division multiple access)

cdma (code division multiple access)

cdma คืออะไร CDMA (Code Division Multiple Access) เป็นรูปแบบของเทคโนโลยีการสื่อสารอีกประเภทหนึ่งที่มีให้บริการอย่างแพร่หลาย ได้รับการคิดค้นและพัฒนาโดยบริษัท Qualcomm ระบบ CDMA จะทำงานโดยการแปลงคลื่นเสียงไปเป็นข้อมูลดิจิแบบตอล และถูกนำไปเข้ารหัสเฉพาะสำหรับการใช้งานในแต่ละครั้ง ซึ่งทำให้ระบบ CDMA นั้นสามารถรองรับการใช้งานจากเครื่องลูกข่ายได้ในจำนวนมาก ในระบบ CDMA นั้นยังแบ่งเทคโนโลยีออกไปได้หลายแบบ อาทิเช่น CDMA One (IS-95A และ IS-95B), CDMA 2000 1x และ CDMA 2000 1xEVCDMA 2000 1xเป็นเทคโนโลยีที่ได้รับการพัฒนาขึ้นมาจาก CDMA เดิม โดยได้เพิ่มความสามารถในด้านการรองรับการใช้งานโทรศัพท์ และการรับส่งข้อมูลให้มีความเร็วเพิ่มขึ้นเป็น 153 kbps ทำให้สามารถใช้งานมัลติมีเดียได้สะดวกมากขึ้นCDMA 2000 1xEVเป็นอีกเทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นมาจาก CDMA 2000 1x เดิมโดยได้แบ่งออกเป็นสองแบบคือ CDMA 2000 1xEV-DO หรือ Data Optimized ซึ่งเป็นการพัฒนาความสามารถในด้านการใช้งานรับส่งข้อมูลให้มีความเร็วสูงขึ้นถึง 2.4 Mbps และอีกแบบหนึ่งคือ CDMA 2000 1xEV-DV หรือ Data and Voice ซึ่งเป็นการพัฒนาให้รองรับทั้งการใช้งานเสียงและข้อมูลที่ดียิ่งขึ้น

cdma concept

หลักการจัดสรรช่องสัญญาณในระบบ FDMA(Frequency Division Multiple Access) ผู้ใช้จะได้รับช่วงความถี่ที่ใช้ในการส่งข้อมูล ระบบ TDMA(Time Didision Multiple Access) ผู้ใช้จะได้รับช่วงความถี่และใช้ช่วงเวลาที่กำหนดในการส่งข้อมูล และสำหรับระบบ CDMA ผู้ใช้จะใช้ช่วงความถี่ทั้งหมดและไม่จำกัดช่วงเวลาโดย ส่ง/รับข้อมูลโดยการเข้า/ถอดรหัส เปรียบเทียบลักษณะการส่งข้อมูลแบบต่างๆตามรูปข้างล่าง

การรองรับผู้ใช้ในความถี่คลื่นที่มากกว่า

ระบบซีดีเอ็มเอ จะสามารถรองรับผู้ใช้บริการจำนวนมากกว่าระบบอื่นๆ หลายเท่าโดยไม่ต้องเพิ่มย่านความถี่(ซึ่งมีราคาสูง) จึงเป็นการใช้ทรัพยากรที่มีอยู่อย่างคุ้มค่ากว่า โดยใช้การเพิ่มความจุของย่านความถี่นั้น หมายถึง การที่หลุดน้อยครั้งลง ช่องสัญญาณว่างมากขึ้น และสามารถติดต่อสื่อสารได้อย่างสมบูรณ์แบบยิ่งขึ้น นอกจากนี้ ระบบซีดีเอมเอ จะให้จำนวนผู้ใช้ในคลื่นความถี่ต่อเมกะเฮิรตซ์ที่มากกว่า เทคโนโลยีของการสื่อสารระบบไร้สายเชิงพาณิชย์อื่นๆไม่ว่าจะเป็นระบบดิจิตอลหรืออนาล็อก อันที่จริงระบบซีดีเอ็มเอ มีประสิทธิภาพในการรองรับผู้ใช้ในคลื่นความถี่ มากกว่าระบบเซลลูล่าร์ในปัจจุบันประมาณ 10 ถึง 20 เทคโนโลยี ด้วยการใช้งานย่านความถี่ที่มีประสิทธิภาพสูงกว่าในการใช้แถบความถี่ขนาดกว้าง ในย่านความถี่คลื่นวิทยุ เพื่อส่งผ่านสัญญาณที่ถูกนำกลับมาใช้ใหม่บนทุกๆเซ็กเตอร์ของทุกๆ สถานีแม่ข่าย ด้วยสัญญาณพาหะของซีดีเอ็มเอ เพียงหนึ่งแบนด์

การครอบคลุมพื้นที่ที่กว้างขวาง

เนื่องจากการติดตั้งเซลระบบซีดีเอ็มเอ ไม่จำเป็นต้องใช้จำนวนมาก เทคโนโลยีกับระบบเครือข่ายดิจิตอลหรืออนาล็อกโดยทั่วไป จึงทำให้ค่าใช้จ่ายถาวรและเงินลงทุน ในการจัดหาสถานที่ตั้งสถานีเครือข่ายและการสร้างเครือข่ายลดลงอย่างมากยิ่งกว่านั้น ด้วยจำนวนสถานีในเครือข่ายที่น้อยลง จึงช่วยลดต้นทุนการดำเนินงานและค่าใช้จ่ายไปได้อีกด้วย การใช้เทคนิคเฉพาะของระบบซีดีเอ็มเอ(เรียกว่าการรับสัญญาณแบบอาร์เอเคอี - RAKE) โดยรวบรวมสัญญาณจากทิศทางต่างๆ ที่เดินทางมาก็เพื่อเพิ่มการรับสัญญาณที่เข้มและหนาแน่นมากขึ้นเทคนิคนี้เป็นเหตุผลหนึ่งที่ทำให้ระบบซีดีเอ็มเอ สามารถขยายประสิทธิภาพการครอบคลุมของแต่ละเซลในขณะเดียวกันสามารถเลือกและรองรับสัญญาณที่รับได้ดีที่สุดมากถึง 3 ชุดเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานของระบบ ซี่งในทางกลับกันอนาล็อกและดิจิตอลอื่นๆในวิธีเดียวกันสัญญาณที่มาจากหลายทิศทางจะส่งผลกระทบกับระบบ

ความสามารถในการขยายบริการ

ระบบซีดีเอ็มเอ ใช้เทคโนโลยีที่สามารถรองรับ บริการเสริมพิเศษต่างๆ ได้มากมายเช่น บริการเลขหมายส่วนตัว (Personal Number Services) ระบบตรวจสอบการโจรกรรมข้อมู(Authentication)การเรียกสายตามคำสั่งเฉพาะ (Custom Calling Packages) โทรสารและข้อมูล (Fax and Data) และบริการฝากข้อความ (Shot Message Services) กสท. สามารถเพิ่มรายได้ด้วยการเสนบริการเสริมพิเศษ ที่ทันสมัยเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของระบบให้สูงขึ้น และเพิ่มความพึงพอใจให้กับลูกค้าพร้อมทั้งเพิ่มเวลาในการใช้บริการให้นานขึ้นในขณะเดียวกันกับเพิ่มแรงจูงใจในการดึงดูดลูกค้าใหม่ๆ ให้เข้ามาใช้บริการ

การส่งผ่านสัญญาณแบบซอฟท์

สายหลุดซึ่งเป็นปัญหาสำคัญอย่างหนึ่ง สำหรับผู้ใช้บริการไม่เฉพาะแต่ในกรุงเทพฯ เท่านั้นแต่รวมถึงทั่วโลกด้วย การส่งผ่านสัญญาณแบบซอฟท์ของระบบซีดีเอ็มเอสามารถทำให้จำนวนสายหลุดลดลงพร้อมทั้งกำจัดเสียงไฟฟ้าสถิต และเสียงซ่าต่างๆออกไป ช่วยให้เสียงชัดเจนขึ้น ยิ่งกว่านั้น เป็นการเพิ่มประสิทธิภาพการบริการโดยรวมและความพอใจของลูกค้าใหม่ และผู้ใช้บริการปัจจุบัน ซึ่งทำให้ลดปัญหาการร้องเรียนที่เกิดขึ้นจากสาเหตุดังกล่าวลงได้ การใช้สายบนเครือข่ายระบบซีดีเอ็มเอเป็นการส่งสัญญาณสดบนช่องเซ็กเตอร์หลายหลายช่อง และหลายเซลพร้อมๆ กัน ในขณะที่ผู้ใช้บริการกำลังเดินทางผ่านเขตส่งผ่านสัญญาณสาย ที่ใช้อยู่นั้นจะมีการเชื่อมต่อก่อนที่จะมีการส่งผ่าน ซึ่งสามารถลดจำนวนครั้ง และความถี่ของปัญหาสายหลุดข้อได้เปรียบของการส่งผ่านสัญญาณแบบซอฟท์นี้ คือการช่วยประหยัดเวลาและการทำงานที่ศูนย์โมบายสวิตซ์ซึ่งในการส่งผ่านสัญญาณ และลดอัตราการรบกวนในย่านความถี่ ซึ่งในขณะที่การส่งผ่านสัญญาณ และลดอัตราการรบกวนในย่านความถี่ ซึ่งในขณะที่การส่งผ่านสัญญาณแบบฮาร์ด (Hard Handoffs) จะต้องใช้กำลังส่งสูงกว่าจนถึงช่วงต่อของการส่งผ่านสัญญาณ ซึ่งส่งผลให้ประสิทธิภาพโดยรวมในการใช้ย่านความถี่ลดลง

ความปลอดภัย

ผู้ใช้บริการจะพึงพอใจกับความปลอดภัยที่เหนือกว่าของระบบซีดีเอ็มเอโดยสามารถช่วยลดจำนวนผู้ลักลอบดักฟังหรือการนำหมายเลขไปใช้ เนื่องจากเทคโนโลยีการกระจายคลื่นทั่วย่านความถี่ของระบบซีดีเอ็มเอให้ความปลอดภัยสูง ผู้ที่ลักลอบดักฟังการสนทนาจะได้ยินแต่เสียงสัญญาณที่ไม่มีความหมายใดๆ ในการถอดรหัสของระบบซีดีเอ็มเอนั้นผู้ลักลอบดักฟังการสนทนาจะต้องแยกรหัสถึง 4 ล้านรหัสในช่วงเวลาการสนทนานั้นๆ

การเพิ่มระยะเวลาในการสนทนา

ผู้ใช้บริการสามารถสนทนาได้นานขึ้น โดยสิ้นเปลืองพลังงานของแบตเตอรี่น้อยลงจึงเป็นการช่วยเพิ่ม ความพึงพอใจให้กับลูกค้ามากขึ้น เทคนิคการประมวลสัญญาณเสียงด้วยอัตราที่แตกต่างกัน (variable rate vocoding) จะทำให้บิตของเสียงพูดถูกส่งผ่านในอัตราที่เหมาะสมเพื่อคุณภาพเสียงที่ดีเลิศ ระบบซีดีเอ็มเอ ต้องการกำลังขับความถี่อาร์เอฟน้อยกว่า ในการส่งสัญญาณ ในระยะทางเท่ากับ ระบบอนาล็อกหรือระบบดิจิตอลอื่นๆซึ่งเป็นการประหยัดพลังงานของแบบเตอรี่ของผู้ใช้ และเพิ่มชั่วโมงการสนทนาให้นานยิ่งขึ้นดังนั้นผู้ใช้บริการไม่จำเป็นต้องรีบวางสาย เพื่อประหยัดอายุการใช้งานแบตเตอรี่

มาตราฐาน is 95

เป็นมาตรฐานของ mobile และ base station สำหรับ dual-mode wideband spread spectrum มาตรฐานนี้นำมาใช้งานในประเทศอเมริกากับ 800 MHz cellular bands ต่อมาดัดแปลงมาใช้กับ Personal communications service(PCS) 1900 MHz มาตรฐานนี้เสนอโดยบริษัท Qualcomm ซึ่งได้รับความร่วมมือจาก AT&T , Motorola และหน่วยงานอื่นที่เกี่ยวข้อง IS-95 เป็น direct-sequence CDMA ที่ผู้ใช้แต่ละคนจะมี pseudorandom code ที่ไม่เหมือนกัน ทำให้ CDMAเป็นที่ยอมรับเพราะมีความยืดหยุ่นในการใช้ งานสูงคือ Dual-mode operation ซึ่งสามารถทำได้โดยใช้ CDMA channel ในช่วงความถี่ของ AMPS เมื่อผู้ใช้เปิดเครื่อง เครื่องลูกข่ายจะหา CDMA control channel ถ้าเจอก็จะเริ่มสื่อสารโดยใช้ CDMA protocol ถ้าไม่เจอก็จะหา AMPS control channel และสื่อสารโดยใช้ระบบ AMPS แทน

รูปข้างบนแสดงการประมาณการก้าวหน้าของระบบCDMA

Spread Spectrum systems

ระบบ TDMA และ FDMA จะใช้วิธีการจัดสรรคลื่นความถี่เป็นช่วงความถี่แคบๆสำหรับผู้ใช้แต่ละคนในขณะที่ Spread Spectrum systems ข้อมูลจะถูกส่ง(spread)ผ่าน very wide channel พร้อมๆกับ user คนอื่นๆ เมื่อพิจารณาที่ผู้ใช้แต่ละคนจะถือว่าสัญญาณของ user คนอื่นเป็น Interferenceดังนั้นจึงไม่จำกัดจำนวน subscriber(เครื่องลูกข่าย)ขึ้นอยู่กับว่าต้องการ Quality of service เท่าใดการทำสเปรดสเปกตรัม การทำสเปรดสเปกตรัมที่นิยมในปัจจุบันมี 2 วิธีคือ Frequency hopping และ Direct-sequence

Frequency-hopping spread spectrum

การ Jamming สามารถทำได้โดยส่ง noise ที่มีกำลังสูงไปที่ความถี่ใดๆ ทำให้ที่ความถี่นั้นไม่สามารถติดต่อสื่อสารได้ ซึ่งสามารถ ป้องกันได้โดยส่งข้อมูลเป็นลักษณะ packet ที่ความถี่หนึ่ง

สำหรับ packet ต่อมาก็ส่งอีกความถี่หนึ่ง เป็นลักษณะนี้ไปเรื่อยๆ