Aruba เผยเทคโนโลยีใหม่ Ultra Tri-Band (UTB) Filtering กรองแยกสัญญาณระหว่างย่านความถี่ 5GHz กับ 6GHz

มาตรฐาน Wi-Fi 6E ได้ช่วยเพิ่มการใช้งานย่านความถี่แบบ Unlicensed ให้เกิดการใช้งานได้ด้วยการนำความถี่ 6GHz มาเสริม ส่งผลให้ Wi-Fi สามารถรองรับการใช้งานเพิ่มขึ้นได้เป็นอย่างมาก อย่างไรก็ดี ความท้าทายของ Wi-Fi 6E นั้นก็คือการที่ย่านความถี่ 6GHz และ 5GHz นั้นอยู่ติดกัน (โดยมีช่องว่างเพียงแค่ 50MHz เท่านั้น) เทคโนโลยีในการกรองสัญญาณย่านความถี่ในอดีตจึงไม่สามารถแยกย่านความถี่สองย่านนี้ออกจากกันได้อย่างชัดเจน เนื่องจากเทคโนโลยีดังกล่าวนั้นได้ถูกออกแบบมาโดยระบุว่าจะต้องมีช่องว่างระหว่างย่านความถี่ที่มากกว่านี้ ดังนั้นการใช้เทคโนโลยีแบบดั้งเดิมจึงอาจต้องสูญเสียความยืดหยุ่นในการใช้งานย่านความถี่ 6GHz ไปบางส่วน

ความท้าทายของ Wi-Fi 6E: การกรองแยกสัญญาณระหว่างย่านความถี่ 5GHz และ 6GHz

เทคโนโลยี Bandpass Filter แบบดั้งเดิมนั้นไม่สามารถตอบโจทย์นี้ได้เนื่องจากมีการคัดกรองที่หยาบเกินไป และอาจทำให้สูญเสียช่องสัญญาณบนย่านความถี่ 6GHz ไปถึง 1/3 ในภูมิภาค AMEA และ 10% ในภูมิภาคอเมริกาเหนือ ปัจจัยนี้เองจึงเป็นสาเหตุที่ชัดเจนว่าเทคโนโลยีการกรองสัญญาณความถี่วิทยุนั้นจึงต้องทำงานได้ละเอียดมากขึ้น และมีความยืดหยุ่นมากขึ้น เพื่อลดปัญหาการรบกวนกันของสัญญาณให้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และสามารถใช้ช่องความถี่เหล่านี้ได้อย่างเต็มศักยภาพ

เนื้อหาในบทความนี้จะครอบคลุมถึงการทบทวนว่า Bandpass Filter คืออะไรและมีหน้าที่อย่างไร พร้อมยกตัวอย่างที่พบจริงในการใช้งาน Aruba Access Point และปิดท้ายด้วยการเล่าถึงนวัตกรรม Bandpass Filtering Technology ใหม่จาก Aruba อย่าง Ultra Tri-Band (UTB) นอกจากนี้ คุณยังสามารถเรียนรู้เริ่มเติมเกี่ยวกับโซลูชัน Wi-Fi 6E AP ล่าสุดอย่าง 650 Series Campus Access Point ที่เพิ่งประกาศเปิดตัวออกมาได้

Bandpass Filter คืออะไร?

Bandpass Filter คืออุปกรณ์ที่ถูกสร้างขึ้นมาโดยเฉพาะ และติดตั้งอยู่ระหว่างเสารับส่งสัญญาณกับระบบประมวลผลคลื่นวิทยุ เพื่อคัดกรองย่านความถี่ที่ต้องการและกำจัดสัญญาณรบกวนที่ไม่ต้องการออกไป

เพื่อให้เห็นภาพชัดเจนมากขึ้น ลองจินตนาการถึงช่องว่างระหว่างกำแพงสองกำแพง เมื่อมีคลื่นน้ำกำลังมุ่งหน้าไปยังกำแพงเหล่านี้ น้ำส่วนใหญ่จะไม่สามารถผ่านกำแพงไปได้ยกเว้นว่าจะมีช่องว่างระหว่างกำแพง และนี่ก็คือสิ่งที่ Bandpass Filter ทำ ดังนั้นถ้าหากความถี่นั้นสูงหรือต่ำเกินกว่าที่เราต้องการ สัญญาณบนย่านความถี่เหล่านั้นก็จะไม่สามารถผ่านไปได้

นอกจากนี้ Bandpass Filter ก็ยังมีอีกบทบาทสำคัญ โดยเมื่อระบบประมวลผลคลื่นวิทยุทำการส่งสัญญาณ ก็จะมีสัญญาณรบกวนเกิดขึ้น ดังนั้นระบบประมวลผลคลื่นวิทยุอื่นๆ สำหรับย่านความถี่อื่นใน Access Point เดียวกันก็จะต้องทำการกรองสัญญาณเหล่านี้ออกไป เพราะถ้าหากไม่มีการกรองใด ๆ แล้ว สัญญาณเหล่านี้ก็จะส่งผลลบต่อประสิทธิภาพของระบบ

ปูพื้นประวัติศาสตร์: เทคนิคในการกรองสัญญาณที่ Aruba เคยใช้งาน

ภายใน Aruba Access Point นั้นจะมีตัวอย่างเทคนิคการกรองสัญญาณด้วยกัน 2 แบบที่สามารถป้องกันการรบกวนกันในย่านความถี่ที่อยู่ติดกันและภายในย่านความถี่เดียวกันได้ ซึ่งเทคนิคนี้ไม่ได้ถูกใช้ในการจัดการกับย่านความถี่ 6GHz แต่อย่างใด แต่ถูกใช้งานในย่านความถี่ 2.4GHz

• Advanced IoT Coexistence (AIC) จะทำให้ Wi-Fi และสัญญาณจาก IoT สามารถทำงานได้พร้อมกันในย่านความถี่ 2.4GHz โดย AIC จะใช้การกรองสัญญาณเพื่อป้องกันการซ้อนทับจากสัญญาณรบกวนที่เกิดขึ้นจาก Wi-Fi ซึ่งส่งผลกระทบต่อสัญญาณของ IoT โดยสัญญาณวิทยุของ Internet of Things (IoT) จะให้บริการในส่วนของ BLE หรือ Zigbee นั่นเอง

• Advanced Cellular Coexistence (ACC) จะกรองสัญญาณที่เหนือกว่าและต่ำกว่าย่านความถี่ 2.4GHz สำหรับ Wi-Fi เพื่อป้องกันการรบกวนกันระหว่าง Access Point และอุปกรณ์จ่ายสัญญาณ Cellular ขนาดเล็กที่ถูกติดตั้งอยู่ใกล้กัน ดังนั้น ACC จึงปกป้อง Wi-Fi จากการรบกวนกันที่เกิดขึ้นจากระบบ Cellular Distributed Antenna โดยเฉพาะ

ปัญหาของวิธีการกรองสัญญาณแบบดั้งเดิมในการใช้งานกับย่านความถี่ 6GHz

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

• มีช่องว่างเพียงแค่ 50MHz เท่านั้นระหว่างย่านความถี่ 5GHz และ 6GHz ซึ่งทำให้เกิดการรบกวนกันของสัญญาณ
• การคัดกรองสัญญาณแบบเดิมนั้นมีความชันที่น้อยเกินไป และทำให้ต้องห้ามใช้สัญญาณบางช่วงในย่านความถี่ 5GHz และ 6GHz
• ทางเลือกหนึ่งสำหรับการคัดกรองสัญญาณแบบดั้งเดิมก็คือการงดการใช้งานย่านความถี่ต่ำในช่วง 6GHz เพื่อให้สามารถใช้งานย่านความถี่ 5GHz ได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ ซึ่งทำให้ประสิทธิภาพของย่านความถี่ 6GHz ลดลงอย่างชัดเจน

ปัญหาที่เกิดขึ้นนี้ก็เนื่องมาจากการที่ Bandpass Filter แบบดั้งเดิมนั้นต้องการเว้นระยะช่องว่างระหว่างความถี่ประมาณ 200MHz สำหรับแต่ละช่องสัญญาณ ดังนั้นเมื่อมีช่องว่างที่น้อยเกินไป ตัวคัดกรองเหล่านี้จึงไม่สามารถคัดกรองความถี่ที่เกิดขึ้นจากแต่ละย่านความถี่ได้ นอกจากนี้ Bandpass Filter แบบดั้งเดิมเหล่านี้ก็ยังมีความชันที่สูงไม่พอ ดังนั้นถ้าหากนำมาใช้งานบนย่านความถี่ทั้งสองนี้ ก็จะต้องมีการห้ามใช้ความถี่ในบางช่วงอย่างแน่นอน

การห้ามใช้สัญญาณบางช่วงในย่านความถี่ทั้งสองนี้ไม่สมเหตุสมผล เพราะเราไม่จำเป็นต้องเสียย่านความถี่ช่วงใดๆ ในย่านความถี่ทั้งสอง ทางเลือกหนึ่งที่เป็นไปได้นั้นก็คือการปรับให้ Bandpass Filter แบบดั้งเดิมนั้นเลื่อนการกรองสัญญาณ 6GHz ให้กรองเฉพาะสัญญาณที่มีความถี่สูงขึ้นเล็กน้อย และงดการใช้งานช่วงย่านความถี่ต่ำในช่อง 6GHz ไป ซึ่งในการใช้งานจริง 6E Access Point ของผู้ผลิตบางรายนั้นก็ใช้วิธีการดังกล่าวนี้และไม่สามารถปรับแต่งการแก้ไขได้

การห้ามใช้ย่านความถี่ต่ำในช่วง 6GHz บน Access Point ของบางยี่ห้อนี้ไม่ใช่ทางเลือกที่ดีนัก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพิจารณาถึงประเด็นข้อกฎหมายในประเทศที่ซึ่งการใช้งานย่านความถี่ทั้งหมด 1200MHz ในย่านความถี่ 6GHz นั้นยังไม่ได้รับอนุญาต ตัวอย่างเช่น ในบางภูมิภาคที่อนุญาตเฉพาะการใช้งานย่านความถี่ได้ต่ำกว่า 500MHz เท่านั้น (เช่นในสหภาพยุโรป) การที่ไม่สามารถใช้งานช่องความถี่ขนาด 20MHz ได้ถึง 8 ช่องในช่วงย่านความถี่ต่ำนั้น อาจหมายถึงการใช้งานย่านความถี่ 6GHz ไม่ได้มากถึงหนึ่งในสามของย่านความถี่ทั้งหมดที่กฎหมายอนุญาต

การใช้เทคนิคการคัดกรองสัญญาณแบบดั้งเดิมและจำกัดการใช้งานย่านความถี่ของ 6GHz ให้น้อยลง หมายถึงการที่ไม่สามารถใช้งานช่องความถี่ได้มากถึงหนึ่งในสามสำหรับการใช้งานในยุโรป

แนวทางที่เต็มเปี่ยมไปด้วยนวัตกรรมจาก Aruba: Ultra Tri-Band Filtering

Aruba ได้แก้ไขปัญหาของการคัดกรองสัญญาณในย่านความถี่ที่ติดกันนี้ด้วยเทคโนโลยีการคัดกรองสัญญาณที่กำลังจดสิทธิบัตรอยู่ภายใต้ชื่อว่า Ultra Tri-Band Filtering

เทคโนโลยีนี้ทำงานอย่างไร? Ultra Tri-Band Filtering นี้ได้ผสานรวมเอาทั้ง Hardware และ Software เพื่อให้สามารถประยุกต์ใช้ Bandpass Filtering สำหรับย่านความถี่ 5GHz และ 6GHz ได้อย่างยืดหยุ่น และช่วยให้สามารถเลือกใช้ได้ทุกช่องความถี่ที่ Access Point หนึ่งๆ รองรับได้ทั้งหมด

แผนภาพแสดงสถาปัตยกรรมโดยรวมสำหรับ UTB

จากแผนภาพดังกล่าวจะเห็นได้ว่า Wi-Fi 6E AP ของ Aruba ที่มี Ultra Tri-Band Filtering จะสามารถทำงานได้อย่างสมบูรณ์ มีประสิทธิภาพในระดับสูงสุด (ทั้งในเชิงของระยะทางและปริมาณการรับส่งข้อมูล) และยังให้บริการหลากหลายได้พร้อมๆ กัน โดยไม่มีการกวนกันของสัญญาณที่มีย่านความถี่ที่ติดกันหรือใกล้เคียงกัน อย่างเช่น ย่านความถี่ช่วงต่ำสุดของ 6GHz กับย่านความถี่ช่วงสูงสุดของ 5GHz

Ultra Tri-Band Filtering จะช่วยให้คุณสามารถใช้ช่องความถี่ใหม่ที่มีในย่านความถี่ 6GHz ได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ เพื่อรองรับการเติบโตของความต้องการในการใช้งานอุปกรณ์ที่เพิ่มขึ้น, การใช้งาน Cloud ที่หลากหลายมากขึ้น, การใช้งานบริการใหม่ๆ ไปจนถึงการเร่งโครงการด้านการทำ Digital Transformation ให้ประสบความสำเร็จได้อย่างรวดเร็วยิ่งขึ้น

บทความโดย Josh Schmelzle วิศวกรด้านเทคนิคสนับสนุนฝ่ายการตลาด (Technical Marketing Engineer) แห่ง Aruba บริษัทในเครือฮิวเล็ตแพ็กการ์ดเอ็นเตอร์ไพรส์

สำหรับผู้ที่ต้องการติดตามความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีเครือข่ายและการพัฒนาโซลูชั่นของ Aruba สามารถติดตามความคิดเห็นของผู้เชี่ยวชาญใน Aruba Blog ได้ที่ https://blogs.arubanetworks.com

เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับ Wi-Fi 6E และ Ultra Tri-Band Filtering

• เจาะลึกกับ Wi-Fi 6E
• สาธิตเทคโนโลยี Ultra Tri-Band
• Aruba 630 Series APs
• Aruba 630 Series APs รุ่นใหม่

หมายเหตุ

U-NII-4 จะสามารถใช้งานได้ผ่านการอัปเกรด Software บน Hardware ที่รองรับในการ Software รุ่นใหม่ที่กำลังจะเปิดตัว กรุณาติดตามข่าวสารเพิ่มเติมภายในปีนี้