สิ่งที่คุณควรรู้ในการอ่านข่าวโทรคมนาคมไร้สาย

ช่วงหลังๆ นี่ Blognone มีข่าวโทรคมนาคมจำนวนมากทั้งในไทยและต่างประเทศ แต่ผมพบว่าความเห็นจำนวนมากนั้นจะซ้ำไปมาจากความเข้าใจผิดในความรู้พื้นฐาน ผมจึงตัดสินใจว่าถึงเวลาที่จะเขียนบทความเพื่อสร้างความเข้าใจให้ตรงกันเสียที

บทความนี้เน้นระบบ โทรคมนาคมไร้สาย เช่นโทรศัพท์มือถือ หรือการสื่อสารดาวเทียม ฯลฯ นะครับ ผมจะไม่ลงไปอุตสาหกรรมอื่นๆ ที่เราอาจจะเจอคาบเกี่ยวกันบ่อยๆ เช่นโทรทัศน์วิทยุ (ที่ใช้คลื่นความถี่เหมือนกัน), หรือโทรคมอื่นๆ (เช่นโทรศัพท์บ้าน, ADSL, หรือบริการสายไฟเบอร์)

เพื่อไม่ให้ลากยาวลงฟิสิกส์พื้นฐานมากเกินไป เราทำความรู้จักกับคลื่นความถี่ คือในธรรมชาติ ทั้งในชั้นบรรยากาศโลกและ เราสามารถส่งพลังงานไปถึงกันได้ในรูปแบบหนึ่งของคลื่นเรียกว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า หรือนิยมเรียกว่าคลื่นวิทยุ โดยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านี่มีหลายแบบจำแนกตาม "ความถี่" (frequency) เช่น คลื่นวิทยุ FM ที่เราใช้ฟังวิทยุนั้นเราเรียกว่าคลื่น VHF (Very High Frequency) มีช่วงตั้งแต่ 30MHz ไปจนถึง 300MHz

มนุษย์เราสามารถส่งข้อมูลข่าวสารผ่านคลื่นความถี่วิทยุได้ตั้งแต่ช่วงปี 1909 ที่เราอาจจะเคยได้ยินกันว่าเป็นโทรเลขไร้สายของมาโคนี

ตัวคลื่นความถี่นั้นเป็นคลื่นรูปแบบหนึ่ง โดยตัวมันเองไม่มีข้อมูลอะไรนอกจากเป็นพลังงานที่เคลื่อนที่ไปเรื่อยๆ แต่เมื่อเราประยุกต์ จึงต้องมีการนำข้อมูลเข้าไปขี่กับคลื่น (เรียกว่า modulate) เพื่อให้คลื่นความถี่นำพาข้อมูลที่เราต้องการไปด้วย

ยุคสมัยแรกๆ การ modulate ก็ง่ายมาก เราปล่อยคลื่นแรงๆ สลับกับคลื่นเบาๆ เพื่อให้เป็นเสียงเป็นจังหวะเพื่อการส่งโทรเลข เป็นเสียงแต๊กๆ ที่เราเคยได้ยินในหนัง แต่ต่อมาก็มีพัฒนาการมากขึ้น การ modulate เริ่มซับซ้อนขึ้นเรื่อยๆ จนเราสามารถส่งข้อมูลเสียง (เป็นวิทยุ) ข้อมูลภาพ (เป็นโทรทัศน์) ชื่อที่เราเคยได้ยินดันเช่น AM นั้นย่อมาจาก Amplitude Modulation ซึ่งเป็นเทคนิคการนำเสียงไปกับคลื่นวิทยุแบบหนึ่ง ชื่ออื่นๆ ที่เราอาจจะได้ยินอีกก็เช่น FM ก็เป็นเทคนิคการนำข้อมูลไปกับคลื่นความถี่อีกแบบหนึ่ง

การส่งข้อมูลเองก็มีการส่งข้อมูลทั้งแบบอนาล็อกและดิจิตอล การส่งแบบอนาล็อกคือการส่งข้อมูลต่อเนื่องเช่นเสียง หรือภาพเข้าไปกับคลื่นโดยตรง แต่การส่งแบบดิจิตอลนั้นเป็นการส่ง "ตัวเลข" (digit แปลว่าตัวเลข digital อาจจะเรียกได้ว่าเป็น "เชิงตัวเลข") ข้อมูลทั้งหมดจะถูกแปลงให้อยู่ในตัวเลข แล้วส่งไปกับคลื่นความถี่

แต่หลักการพื้นฐานของการใช้คลื่นความถี่คือการจะรับส่งข้อมูลนั้น ต้องมีการ "จอง" ความถี่ของเสียก่อน แล้วจัดการการส่งข้อมูล เช่นสถานีวิทยุ 106.5 MHz ก็ต้องมีการระบุว่าใครจะมีสิทธิส่งคลื่นในย่านนั้นบ้าง เนื่องจากความถี่ที่ใกล้เคียงกันมักจะมีการรบกวนกันเป็นปรกติ เวลาจองคลื่นความถี่จึงต้องจองเป็น "ย่าน" (band) เช่น คลื่น 106.5MHz นั้นจริงๆ แล้วจะได้รับคลื่นตั้งแต่ 106.375MHz ไปจนถึง 106.625 เป็นต้น

การ modulate ข้อมูลในยุคแรกๆ เช่นวิทยุ AM นั้นใช้คลื่นความถี่เปลืองเมื่อเทียบกับข้อมูลที่ส่งได้ คือส่งข้อมูลเสียงได้คุณภาพต่ำ ขณะที่ใช้ย่านความถี่กว้างเพราะเทคนิคการ modulate นั้นเก่ามาก ส่วนการ modulate ยุคใหม่ๆ นั้นใช้คลื่นความถี่ประหยัดกว่าเดิมมาก เช่นทุกวันนี้ที่เราใช้งานการเทคนิคใหม่ๆ ในมาตรฐาน 802.11b หรือ 802.11n ก็จะส่งข้อมูลได้มากกว่าเดิมทั้งที่ใช้ย่านความถี่เท่าเดิม

คลื่นความถี่นั้นมีจำกัด โดยทั่วไปเรามักใช้ความถี่ต่ำกว่า 300GHz ลงมาเพื่อใช้งาน และหากมีการใช้ซ้ำซ้อนกันก็จะเกิดอาการรบกวนกันเองจนกระทั่งไม่มีใครใช้งานได้เลยในที่สุด รัฐบาลทั่วโลกจึงมองว่าคลื่นความถี่เป็นสมบัติของชาติ คนทั่วไปไม่สามารถเข้าใช้งานได้อย่างอิสระ แม้ในความเป็นจริงการผลิตเครื่องส่งวิทยุจะไม่ใช่เรื่องซับซ้อนเท่าใดนักก็ตาม

ขณะที่รัฐบาลทั่วโลกห้ามไม่ให้ประชาชนเข้าใช้งาน ก็มีการนำคลื่นความถี่เหล่านี้อนุญาตให้คนบางกลุ่มด้วยกระบวนการต่างๆ เช่นทหารสามารถใช้คลื่นความถี่บางย่าน หรืออนุญาตเป็นกรณีพิเศษให้กับกิจการของรัฐบาลเพื่อให้บริการกับประชาชน ตลอดจนการให้สัมปทานกับเอกชนบางรายเพื่อให้บริการกับประชาชน แต่ต่อมาแนวคิดการที่รัฐบาลจะทำกิจการของตัวเองก็เริ่มหายไปทั่วโลก รัฐบาลต่างๆ เริ่มหาทางให้เอกชนสามารถเข้ามาแย่งชิงคลื่นความถี่ได้อย่างเป็นระบบ เพื่อให้คลื่นความถี่ถูกใช้งานอย่างคุ้มค่า โดยตั้งหน่วยงานขึ้นมาดูแลโดยตรง เช่น FCC ของสหรัฐฯ, Ofcom ของอังกฤษ, หรือกสทช. ของไทย

หน่วยงานเหล่านี้มีหน้าที่กำกับดูแลทั้งการใช้คลื่นวิทยุ และอุปกรณ์ที่ใช้คลื่นวิทยุได้ เรามักจะเห็นตรา FCC ในโทรศัพท์มือถือ หรือเครื่องใช้ไฟฟ้าต่างๆ นั่นเป็นเพราะสหรัฐฯ จะมีกฏหมายระบุให้เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ปล่อยคลื่นความถี่ได้ต้องผ่านกระบวนการตรวจสอบของ FCC เสียก่อนว่าจะไม่ส่งคลื่นรบกวนอุปกรณ์อื่นๆ มากจนเกินไป ขณะเดียวกันก็ให้ใบอนุญาตกับผู้ที่ต้องการประกอบกิจการด้วยคลื่นความถี่ เช่นต้องการให้บริการโทรศัพท์มือถือ หรือต้องการตั้งสถานีวิทยุก็ต้องไปขออนุญาตจากหน่วยงานเหล่านี้ โดยหน่วยงานเหล่านี้ก็จะพิจารณาแต่ละย่านว่าจะนำไปใช้อะไร และจะจัดสรรอย่างไรบ้าง

การจัดสรรปรกติคือการประมูล โดยหน่วยงานกลางเหล่านี้จะหาคลื่นมาเป็นช่วงใหญ่ๆ ซึ่งมักจะเป็นคลื่นย่านใกล้ๆ กันที่สามารถใช้เทคโนโลยีเดียวกันได้ เช่นคลื่น 3G นั้นเรามักพูดถึงคลื่น 2100MHz ซึ่งหมายถึงคลื่นย่าน 1920MHz ไปจนถึง 2170MHz แล้วจัดประมูลคลื่นความถี่เหล่านี้ให้กับอาจจะหลายๆ รายพร้อมกัน เช่นเมื่อปีที่แล้วที่ไทยจัดการประมูลคลื่น 2100 นั้นก็มีการแบ่งให้ผู้เข้าประมูล 3 ราย ไม่เท่ากัน กระบวนการประมูลเหล่านี้เป็นการนำเงินเข้าสู่รัฐ ในขณะเดียวกันก็เป็นการรับรองว่าผู้ที่ได้คลื่นเหล่านี้ไปจะนำมาใช้งานให้เกิดประโยชน์สูงสุด (เพราะจ่ายเงินไปมากแล้ว)

นอกจากการประมูลหรือการให้ทหารใช้เพื่อความมั่นคงแล้ว ยังมีวิธีการอื่นๆ โดยเฉพาะที่เราใช้งานกันมากคือการ "แจกฟรี" คลื่นให้ประชาชนทั่วไปใช้งานโดยตรง โดยเป็นข้อตกลงร่วมกันทั่วโลกว่าคลื่นแต่ละช่วงควรมีการกันส่วนเล็กๆ เอาไว้ให้ประชาชนเข้าใช้งานได้โดยไม่ต้องขออนุญาตล่วงหน้า เรียกว่า ISM Band (industrial, scientific and medical bands) เหตุผลเช่นนี้ทำให้เราสามารถให้บริการอินเทอร์เน็ตผ่าน Wi-Fi (คลื่น 2.4GHz) ได้โดยไม่ต้องขออนุญาตจากใครล่วงหน้า โดยจะกำหนดความแรงของการส่งสัญญาณไว้ให้ต่ำเพื่อให้ทุกคนใช้งานร่วมกันได้โดยไม่รบกวนกันมากเกินไปนัก เช่นคลื่น 2.4GHz นั้นแทบทุกประเทศในโลกกำหนดความแรงสูงสุดไว้ที่ 100mW หรือบางประเทศเช่นสหรัฐฯ นั้นกำหนดไว้ที่ 1W

เทคโนโลยีแต่ละตัวนั้นมักออกแบบมาเพื่อใช้กับคลื่นความถี่บางย่านเท่านั้น เช่น Wi-Fi นั้นใช้กับคลื่น 2.4/5GHz ซึ่งเป็นย่าน ISM ทั้งคู่จึงไม่ต้องขออนุญาตล่วงหน้า ส่วนเทคโนโลยี GSM นั้นใช้คลื่น 900/1800 ที่ต้องขออนุญาตล่วงหน้า เช่นเดียวกับเทคโนโลยี WiMAX ที่ใช้คลื่นย่าน 2.3GHz ก็ต้องขออนุญาตเช่นกัน

ประเทศไทยก่อนหน้านี้ในรัฐธรรมนูญฉบับ 2540 นั้นกำหนดให้มีสองหน่วยงานในการจัดสรรคลื่นความถี่คือ กทช. และกสช. เพื่อจัดสรรคลื่นความถี่ในสองอุตสาหกรรม คือ กทช. จัดสรรในเรื่องของโทรคม (อินเทอร์เน็ต, โทรศัพท์, ฯลฯ) และกสช.จัดสรรในส่วนของวิทยุโทรทัศน์ อย่างไรก็ตามด้วยปัญหาทางกฏหมาย กสช. นั้นไม่สามารถเกิดขึ้นได้ และกทช. นั้นก็ติดปัญหาที่ไม่สามารถจัดสรรคลื่นความถี่ได้เพราะกฏหมายกำหนดให้ทั้งสองหน่วยงานออกแผนแม่บทร่วมกันเสียก่อน

รัฐธรรมนูญ 2550 กำหนดให้มีหน่วยงานดูแลคลื่นความถี่เพียงหน่วยงานเดียวคือ กสทช. ซึ่งโปรดเกล้าฯ ไปเมื่อวันที่ 8 ตุลาคมที่ผ่านมา โดยกฏหมาย (ซึ่งออกมาตามที่รัฐธรรมนูญกำหนด) ได้กำหนดให้กสทช. ต้องออกแผนแม่บทการบริหารคลื่นความถี่ ตารางกำหนดคลื่นความถี่แห่งชาติ แผนแม่บทกิจการกระจายเสียงและกิจการโทรทัศน์ แผนแม่บทกิจการโทรคมนาคม แผนความถี่วิทยุและแผนเลขหมายโทรคมนาคม ให้เรียบร้อยเสียก่อนที่จะเริ่มจัดสรรได้ หรือยกเว้นกรณีที่เป็นบริการสาธารณะ (ไม่ได้ทำกำไร) ก็สามารถขอจัดสรรไปก่อนแผนเหล่านี้ได้เช่นกัน

ในระหว่างนี้ร่างแผนแม่บทต่างๆ กำลังเริ่มเสร็จ และทางกสทช. กำลังจะนำร่างออกมาสู่สาธารณะเพื่อรับฟังความคิดเห็น จากนั้นจึงประกาศบังคับใช้ เพื่อเริ่มประมูลต่อไป โดยระหว่างนี้ผู้ที่ได้รับใบอนุญาตไปแล้วจะสามารถใช้ใบอนุญาตต่อไปได้จนกว่าจะหมดอายุ