เนื้อหาวันที่ : 2022-10-11 21:12:50 จำนวนผู้เข้าชมแล้ว : 632 views

เทคโนโลยีใหม่ Ultra Tri-Band Filtering ของอรูบ้าช่วยแก้โจทย์การผสานช่องว่าง (ขนาดเล็ก) ระหว่างย่านความถี่ 5 GHz และ 6 GHz

โดย : Josh Schmelzle วิศวกรด้านเทคนิคสนับสนุนฝ่ายการตลาด (Technical Marketing Engineer) บริษัท อรูบ้า จำกัด บริษัทในเครือฮิวเล็ตแพ็กการ์ดเอ็นเตอร์ไพรส์

มาตรฐาน Wi-Fi 6E ได้ช่วยเพิ่มการใช้งานย่านความถี่แบบ Unlicensed ให้เกิดการใช้งานได้ด้วยการนำความถี่ 6 GHz มาเสริม ส่งผลให้ Wi-Fi สามารถรองรับการใช้งานเพิ่มขึ้นได้เป็นอย่างมาก อย่างไรก็ดีความท้าทายของ Wi-Fi 6E นั่นคือ การที่ย่านความถี่ 6 GHz และ 5 GHz นั้นอยู่ติดกัน (โดยมีช่องว่างเพียงแค่ 50 MHz เท่านั้น) เทคโนโลยีในการกรองสัญญาณย่านความถี่ในอดีตจึงไม่สามารถแยกย่านความถี่ทั้งสองย่านนี้ออกจากกันได้อย่างชัดเจน เนื่องจากเทคโนโลยีดังกล่าวได้ถูกออกแบบมาโดยระบุว่าจะต้องมีช่องว่างระหว่างย่านความถี่ที่มากกว่านี้ ดังนั้นการใช้เทคโนโลยีแบบดั้งเดิมจึงอาจต้องสูญเสียความยืดหยุ่นในการใช้งานย่านความถี่ 6 GHz ไปบางส่วน

ความท้าทายของ Wi-Fi 6E : การกรองแยกสัญญาณระหว่างย่านความถี่ 5 GHz และ 6 GHz
เทคโนโลยี Bandpass Filter แบบดั้งเดิมไม่สามารถตอบโจทย์นี้ได้เนื่องจากมีการคัดกรองที่หยาบเกินไป อาจทำให้สูญเสียช่องสัญญาณบนย่านความถี่ 6 GHz ไปถึง 1/3 ในภูมิภาค AMEA และ 10% ในภูมิภาคอเมริกาเหนือ ปัจจัยนี้เองจึงเป็นสาเหตุที่ชัดเจนว่าเทคโนโลยีการกรองสัญญาณความถี่วิทยุนั้นจึงต้องทำงานได้ละเอียดมากขึ้น มีความยืดหยุ่นมากขึ้นเพื่อลดปัญหาการรบกวนกันของสัญญาณให้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และสามารถใช้ช่องความถี่เหล่านี้ได้อย่างเต็มศักยภาพ
เนื้อหาในบทความนี้จะครอบคลุมถึงการทบทวนว่า Bandpass Filter คืออะไร มีหน้าที่อย่างไร พร้อมยกตัวอย่างที่พบจริงในการใช้งาน Aruba Access Point และปิดท้ายด้วยการบอกเล่าถึงนวัตกรรม Bandpass Filtering Technology ใหม่จากอรูบ้า อย่างเช่น Ultra Tri-Band (UTB) นอกจากนี้คุณยังสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับโซลูชัน Wi-Fi 6E AP ล่าสุดอย่าง 650 Series Campus Access Point ที่เพิ่งประกาศเปิดตัวไปแล้ว

Bandpass Filter คืออะไร?
Bandpass Filter คืออุปกรณ์ที่ถูกสร้างขึ้นมาโดยเฉพาะ ซึ่งติดตั้งอยู่ระหว่างเสารับส่งสัญญาณกับระบบประมวลผลคลื่นวิทยุเพื่อคัดกรองย่านความถี่ที่ต้องการและกำจัดสัญญาณรบกวนที่ไม่ต้องการ เพื่อให้เห็นภาพชัดเจนยิ่งขึ้นลองจินตนาการถึงช่องว่างระหว่างกำแพงทั้งสองฝั่ง เมื่อมีคลื่นน้ำกำลังมุ่งหน้าไปยังกำแพงเหล่านี้ น้ำส่วนใหญ่จะไม่สามารถผ่านกำแพงไปได้ ยกเว้นว่าจะมีช่องว่างระหว่างกำแพง และนี่คือสิ่งที่ Bandpass Filter ทำได้ ดังนั้นถ้าหากความถี่นั้นสูงหรือต่ำเกินกว่าที่เราต้องการ สัญญาณบนย่านความถี่เหล่านั้นก็จะไม่สามารถผ่านไปได้
นอกจากนี้ Bandpass Filter ยังมีอีกบทบาทสำคัญ โดยเมื่อระบบประมวลผลคลื่นวิทยุทำการส่งสัญญาณจะมีสัญญาณรบกวนเกิดขึ้น ดังนั้นระบบประมวลผลคลื่นวิทยุอื่น ๆ สำหรับย่านความถี่อื่นใน Access Point เดียวกันจะต้องทำการกรองสัญญาณเหล่านี้ออกไป เพราะถ้าหากไม่มีการกรองใด ๆ แล้วสัญญาณเหล่านี้จะส่งผลลบต่อประสิทธิภาพของระบบ

ปูพื้นประวัติศาสตร์ : เทคนิคในการกรองสัญญาณที่อรูบ้าเคยใช้งาน
ภายใน Aruba Access Point นั้นจะมีตัวอย่างเทคนิคการกรองสัญญาณด้วยกัน 2 แบบที่สามารถป้องกันการรบกวนกันในย่านความถี่ที่อยู่ติดกันและภายในย่านความถี่เดียวกันได้ ซึ่งเทคนิคนี้ไม่ได้ถูกใช้ในการจัดการกับย่านความถี่ 6 GHz แต่อย่างใด แต่ถูกใช้งานในย่านความถี่ 2.4 GHz
Advanced IoT Coexistence (AIC) จะทำให้ Wi-Fi และสัญญาณจาก IoT สามารถทำงานได้พร้อมกันในย่านความถี่ 2.4 GHz โดย AIC จะใช้การกรองสัญญาณเพื่อป้องกันการซ้อนทับจากสัญญาณรบกวนที่เกิดขึ้นจาก Wi-Fi ซึ่งส่งผลกระทบต่อสัญญาณของ IoT โดยสัญญาณวิทยุของ Internet of Things (IoT) จะให้บริการในส่วนของ BLE หรือ Zigbee นั่นเอง
Advanced Cellular Coexistence (ACC) จะกรองสัญญาณที่เหนือกว่าและต่ำกว่าย่านความถี่ 2.4 GHz สำหรับ Wi-Fi เพื่อป้องกันการรบกวนกันระหว่าง Access Point และอุปกรณ์จ่ายสัญญาณ Cellular ขนาดเล็กที่ถูกติดตั้งอยู่ใกล้กัน ดังนั้น ACC จึงปกป้อง Wi-Fi จากการรบกวนกันที่เกิดขึ้นจากระบบ Cellular Distributed Antenna โดยเฉพาะ

ปัญหาของวิธีการกรองสัญญาณแบบดั้งเดิมในการใช้งานกับย่านความถี่ 6 GHz
สัญญาณวิทยุย่านความถี่ 6 GHz และ 5 GHz ที่ถูกใช้งานร่วมกันภายใน Access Point ชุดเดียวกันนี้ทำให้การใช้ Bandpass Filter แบบดั้งเดิมไม่ตอบโจทย์ในการคัดกรองสัญญาณที่ไม่ต้องการอีกต่อไป โดยช่องว่างของความถี่ระหว่างช่องสัญญาณทั้งสองนี้เมื่อวัดจาก U-NII-4 (ที่ถูกใช้งานโดยย่านความถี่ 5 GHz) ไปถึง U-NII-5 (ซึ่งถูกใช้งานโดยย่านความถี่ 6 GHz) นั้นมีขนาดเล็กเกินไปด้วยขนาดเพียงแค่ 50 MHz


มีช่องว่างเพียงแค่ 50 MHz เท่านั้นระหว่างย่านความถี่ 5 GHz และ 6 GHz
ซึ่งทำให้เกิดการรบกวนกันของสัญญาณ

ปัญหาที่เกิดขึ้นนี้เนื่องมาจากการที่ Bandpass Filter แบบดั้งเดิมนั้นต้องเว้นระยะช่องว่างระหว่างความถี่ประมาณ 200 MHz สำหรับแต่ละช่องสัญญาณ ดังนั้นเมื่อมีช่องว่างที่น้อยเกินไปตัวคัดกรองเหล่านี้จึงไม่สามารถคัดกรองความถี่ที่เกิดขึ้นจากแต่ละย่านความถี่ได้ นอกจากนี้ Bandpass Filter แบบดั้งเดิมเหล่านี้ยังมีความชันที่สูงไม่พอ ดังนั้นหากนำมาใช้งานบนย่านความถี่ทั้งสองนี้จะต้องมีการห้ามใช้ความถี่ในบางช่วงอย่างแน่นอน


การคัดกรองสัญญาณแบบเดิมนั้นมีความชันที่น้อยเกินไป ทำให้ต้องห้ามใช้
สัญญาณบางช่วงในย่านความถี่
5 GHz และ 6 GHz

การห้ามใช้สัญญาณบางช่วงในย่านความถี่ทั้งสองนี้ไม่สมเหตุสมผล เพราะเราไม่จำเป็นต้องเสียย่านความถี่ช่วงใด ๆ ในย่านความถี่ทั้งสอง ทางเลือกหนึ่งที่เป็นไปได้นั้นคือการปรับให้ Bandpass Filter แบบดั้งเดิมเลื่อนการกรองสัญญาณ 6 GHz ให้กรองเฉพาะสัญญาณที่มีความถี่สูงขึ้นเล็กน้อย และงดการใช้งานช่วงย่านความถี่ต่ำในช่อง 6 GHz ซึ่งในการใช้งานจริง 6E Access Point ของผู้ผลิตบางรายก็ใช้วิธีการดังกล่าวนี้และไม่สามารถปรับแต่งการแก้ไขได้


ทางเลือกหนึ่งสำหรับการคัดกรองสัญญาณแบบดั้งเดิมคือการงดใช้งานย่านความถี่ต่ำในช่วง
6 GHz เพื่อให้สามารถ
ใช้งานย่านความถี่ 5 GHz ได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ ซึ่งทำให้ประสิทธิภาพของย่านความถี่ 6 GHz ลดลงอย่างชัดเจน

การห้ามใช้ย่านความถี่ต่ำในช่วง 6 GHz บน Access Point ของบางยี่ห้อนี้ไม่ใช่ทางเลือกที่ดีนัก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพิจารณาถึงประเด็นข้อกฎหมายในประเทศที่ซึ่งการใช้งานย่านความถี่ทั้งหมด 1200 MHz ในย่านความถี่ 6 GHz นั้นยังไม่ได้รับอนุญาต ตัวอย่างเช่น ในบางภูมิภาคที่อนุญาตเฉพาะการใช้งานย่านความถี่ได้ต่ำกว่า 500 MHz เท่านั้น (เช่น ในสหภาพยุโรป) การที่ไม่สามารถใช้งานช่องความถี่ขนาด 20 MHz ได้ถึง 8 ช่องในช่วงย่านความถี่ต่ำนั้นอาจหมายถึงการใช้งานย่านความถี่ 6 GHz ไม่ได้มากถึงหนึ่งในสามของย่านความถี่ทั้งหมดที่กฎหมายอนุญาต


การใช้เทคนิคการคัดกรองสัญญาณแบบดั้งเดิมและจำกัดการใช้งานย่านความถี่ของ
6 GHz ให้น้อยลง
หมายถึงการที่ไม่สามารถใช้งานช่องความถี่ได้มากถึงหนึ่งในสามสำหรับการใช้งานในยุโรป

แนวทางที่เต็มเปี่ยมไปด้วยนวัตกรรมจากอรูบ้า : Ultra Tri-Band Filtering
อรูบ้าได้แก้ไขปัญหาของการคัดกรองสัญญาณในย่านความถี่ที่ติดกันนี้ด้วยเทคโนโลยีการคัดกรองสัญญาณที่กำลังจดสิทธิบัตรภายใต้ชื่อว่า Ultra Tri-Band Filtering เทคโนโลยีนี้ทำงานอย่างไร? Ultra Tri-Band Filtering ได้ผสานรวมทั้งฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์เพื่อให้สามารถประยุกต์ใช้ Bandpass Filtering สำหรับย่านความถี่ 5 GHz และ 6 GHz ได้อย่างยืดหยุ่น ช่วยให้สามารถเลือกใช้ได้ทุกช่องความถี่ที่ Access Point หนึ่ง ๆ รองรับได้ทั้งหมด


แผนภาพแสดงสถาปัตยกรรมโดยรวมสำหรับ
UTB

จากแผนภาพดังกล่าวจะเห็นได้ว่า Wi-Fi 6E AP ของอรูบ้าที่มี Ultra Tri-Band Filtering สามารถทำงานได้อย่างสมบูรณ์ มีประสิทธิภาพในระดับสูงสุด (ทั้งในเชิงของระยะทางและปริมาณการรับส่งข้อมูล) แล้วยังให้บริการหลากหลายได้พร้อม ๆ กันโดยไม่มีการรบกวนกันของสัญญาณที่มีย่านความถี่ติดกันหรือใกล้เคียงกัน อย่างเช่น ย่านความถี่ช่วงต่ำสุดของ 6 GHz กับย่านความถี่ช่วงสูงสุดของ 5 GHz
Ultra Tri-Band Filtering จะช่วยให้คุณสามารถใช้ช่องความถี่ใหม่ที่มีในย่านความถี่ 6 GHz ได้อย่างเต็มประสิทธิภาพเพื่อรองรับการเติบโตของความต้องการในการใช้งานอุปกรณ์ที่เพิ่มขึ้น การใช้งาน Cloud ที่หลากหลายมากขึ้น การใช้งานบริการใหม่ ๆ จนถึงการเร่งโครงการด้านการทำ Digital Transformation ให้ประสบความสำเร็จได้อย่างรวดเร็วยิ่งขึ้น

สำหรับผู้ที่ต้องการติดตามความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีเครือข่ายและการพัฒนาโซลูชันของอรูบ้าสามารถติดตามความคิดเห็นของผู้เชี่ยวชาญใน Aruba Blog ได้ที่ https://blogs.arubanetworks.com/