ระบบที่ใช้ในปัจจุบันต้องการการครอบคลุมสัญญาณอย่างต่อเนื่องในพื้นที่กว้างใหญ่ ไม่ว่าจะเป็นบริเวณโรงงานที่กว้างขวาง หรือศูนย์กลางของเมืองที่มีผู้คนพลุกพล่าน ตัวขยายกำลังวิทยุความถี่สูง (RF power amplifiers) รุ่นใหม่ล่าสุดสามารถเพิ่มระยะการส่งสัญญาณได้มากกว่าระบบเก่าถึงสามเท่า ตามที่มีงานวิจัยล่าสุดเกี่ยวกับเทคโนโลยีไร้สายได้แสดงไว้ อุปกรณ์ขนาดเล็กแต่ทรงประสิทธิภาพเหล่านี้ช่วยลดปัญหาการสูญเสียสัญญาณได้อย่างเห็นได้ชัด ในทั้งพื้นที่เมืองที่มีการก่อสร้างหนาแน่น หรือแม้แต่ในเขตอุตสาหกรรมห่างไกล ทำให้จุดบอดของสัญญาณลดลงได้ราวสองในสาม เมื่อเทียบกับข้อมูลจาก Ponemon เมื่อปีที่แล้ว สิ่งที่ทำให้อุปกรณ์เหล่านี้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพคือความสามารถในการทำงานในช่วงความถี่สูงได้อย่างราบรื่น ซึ่งหมายความว่าข้อมูลภาพจากกล้องวงจรปิดและเซ็นเซอร์ต่างๆ จะสามารถส่งไปยังห้องควบคุมได้รวดเร็วขึ้น ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างมากเมื่อทุกๆ วินาทีมีผลต่อการปฏิบัติการด้านความปลอดภัย
การได้รับค่าที่วัดจากการเฝ้าระวังที่แม่นยำนั้น แท้จริงแล้วขึ้นอยู่กับสัญญาณที่ไม่ถูกรบกวนจากสิ่งเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า แอมปลิฟายเออร์คลื่นความถี่วิทยุ (RF) รุ่นใหม่ในท้องตลาดนั้นจริงๆ แล้วมีการผนวกคุณสมบัติในการตัดเสียงรบกวนอันทันสมัย รวมถึงเทคโนโลยีที่เรียกว่า แกเลียมไนไตรด์ (Gallium Nitride) ไว้ด้วยกัน ตามรายงานการวิจัยล่าสุดที่เผยแพร่เมื่อปีที่แล้ว เผยว่าการปรับปรุงเหล่านี้สามารถเพิ่มความชัดเจนของสัญญาณได้เกือบสามในสี่เท่าตัว เมื่อเครื่องมือหลายเครื่องทำงานพร้อมกัน สำหรับเจ้าหน้าที่รักษาความปลอดภัย หมายความว่าพวกเขาสามารถแยกแยะได้ว่าสถานการณ์ใดเป็นภัยคุกคามที่แท้จริง และสถานการณ์ใดเป็นเพียงการเตือนเท็จที่รบกวนอยู่บ่อยครั้ง และพูดตามจริงแล้ว ไม่มีใครหรอกที่อยากเสียเวลานมีค่าไปกับการตอบสนองเหตุเตือนเท็จ งานวิจัยหลายชิ้นแสดงให้เห็นว่า ด้วยคุณภาพของสัญญาณที่ดีขึ้น ข้อผิดพลาดในช่วงเวลาตอบสนองลดลงได้ประมาณหนึ่งในสามในพื้นที่ที่มีผู้คนเคลื่อนย้ายตลอดเวลา
เครือข่ายความมั่นคงของสิงคโปร์แสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการขยายระบบเทคโนโลยีแอมปลิฟาย RF ให้ใช้งานในเมืองใหญ่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทางเมืองได้ติดตั้งแอมปลิฟายขนาดเล็กแต่มีพลังสูงไว้ตามเสาไฟถนนและจุดขนส่งประมาณ 12,000 จุด ซึ่งช่วยให้ระบบกล้องวงจรปิดอัจฉริยะของพวกเขามีความแม่นยำในการประมวลผลข้อมูลเกือบสมบูรณ์แบบตลอดเวลา ที่น่าประทับใจคือระบบนี้ช่วยลดความล่าช้าลงเกือบครึ่ง และยังส่งสัญญาณไปยังพื้นที่ชายฝั่งทะเลที่เคยมีสัญญาณอ่อนแอ ตามที่รายงาน Urban Connectivity Report ปี 2024 ได้กล่าวไว้ เมื่อพิจารณาถึงความสำเร็จที่สิงคโปร์บรรลุได้ ก็เห็นได้ชัดเจนว่าเมื่อโครงสร้างพื้นฐาน RF ได้รับการปรับแต่งอย่างเหมาะสม การขยายระบบความมั่นคงไปทั่วทั้งเมืองก็สามารถทำได้โดยไม่สูญเสียความแข็งแรงของสัญญาณหรือการเชื่อมต่อที่เชื่อถือได้
ระบบรักษาความปลอดภัยในปัจจุบันกำลังเปลี่ยนผ่านจากระบบอะนาล็อกแบบเดิมไปสู่แอมป์กำลังสัญญาณวิทยุแบบดิจิทัล ระบบที่ทันสมัยเหล่านี้ช่วยให้ควบคุมสัญญาณได้ดีขึ้นมาก พร้อมทั้งจัดการพลังงานอย่างชาญฉลาดโดยปรับตัวแบบเรียลไทม์ สิ่งที่ทำให้เกิดขึ้นได้คือเทคโนโลยีที่เรียกว่าการบิดเบือนสัญญาณล่วงหน้าแบบดิจิทัล หรือ DPD ซึ่งจะช่วยแก้ไขปัญหาของคลื่นสัญญาณโดยอัตโนมัติ ส่งผลให้ความแม่นยำของสัญญาณเพิ่มขึ้นราว 40 ถึง 60 เปอร์เซ็นต์ในสภาพแวดล้อมเครือข่ายหลายช่องสัญญาณที่ซับซ้อน สำหรับระบบติดตั้งที่ใช้งานต่อเนื่องตลอด 24 ชั่วโมง ระบบนี้ช่วยลดการสูญเสียพลังงานลงได้อย่างมาก นอกจากนี้ ระบบที่เป็นดิจิทัลยังทนต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิดีกว่ารุ่นเก่ามาก จึงเหมาะสำหรับการติดตั้งระบบความปลอดภัยภายนอกอาคารที่สภาพอากาศเปลี่ยนแปลงหลากหลายตามฤดูกาล
เซมิคอนดักเตอร์ Gallium Nitride (GaN) มีความหนาแน่นของกำลังไฟฟ้าสูงกว่าทางเลือกจากซิลิคอนมาตรฐานถึงสามเท่า ซึ่งกำลังเปลี่ยนวิธีการทำงานของแอมป์ความถี่วิทยุ (RF) ในหลายอุตสาหกรรม ตามข้อมูลการวิจัยตลาดล่าสุดจากปี 2024 แอมป์ GaN มีประสิทธิภาพการเพิ่มกำลังไฟฟ้า (power-added efficiency) ประมาณ 82% เมื่อทำงานในช่วงความถี่ 5G ซึ่งเป็นช่วงที่ซับซ้อน ช่วยให้รักษาระดับสัญญาณได้แม้ในสภาพแวดล้อมของเมืองที่มีการรบกวนสัญญาณบ่อยครั้ง อีกข้อได้เปรียบสำคัญคือ พวกมันผลิตความร้อนได้น้อยลงประมาณ 35% เมื่อเทียบกับตัวแบบซิลิคอน ทำให้เหมาะสำหรับใช้งานในสถานการณ์ที่ความร้อนอาจเป็นปัญหา เช่น ระบบสแกนชีวมาตรที่ซ่อนไว้ในพื้นที่สาธารณะ หรืออุปกรณ์ตรวจสอบแนวเขตที่ติดตั้งในพื้นที่ห่างไกลและใช้พลังงานแสงอาทิตย์ทั้งหมด การลดการปล่อยความร้อนช่วยให้อุปกรณ์เหล่านี้สามารถทำงานต่อเนื่องได้นานขึ้นระหว่างรอบการตรวจสอบและลดปัญหาความร้อนเกิน
วิธีการบรรจุภัณฑ์ล่าสุด เช่น การรวมระดับวัฟเฟอร์ ได้ช่วยลดขนาดของแอมป์ RF ลงได้ประมาณ 70% ตั้งแต่ปี 2020 แม้ยังคงกำลังขับเอาไว้ ส่วนประกอบที่มีขนาดเล็กลง ทำให้ตอนนี้สามารถติดตั้งเข้าไปในกล้องจดจำใบหน้า และเครื่องสแกนป้ายทะเบียนที่เราเห็นกันอยู่ทั่วไปได้โดยตรง สิ่งนี้ทำให้สามารถสร้างระบบสายอากาศแบบกระจาย (Distributed Antenna Systems) ที่มีเวลาตอบสนองต่ำกว่าหนึ่งมิลลิวินาที เมื่อเพิ่มความสามารถในการตรวจสอบตัวเองผ่าน AI เข้าไปอีก ทันใดนั้นแพ็กเกจขนาดเล็กเหล่านี้ก็เริ่มช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายได้เช่นกัน เมืองที่ใช้จ่ายงบประมาณในการดูแลเครือข่ายกล้องวงจรปิด รายงานว่าสามารถลดค่าใช้จ่ายรายปีลงได้ประมาณ 22% ขอบคุณนวัตกรรมเหล่านี้ ซึ่งเป็นเรื่องที่เข้าใจได้ เมื่อพิจารณาว่าอุปกรณ์อัจฉริยะช่วยลดช่วงเวลาที่ระบบหยุดทำงานลงไปได้มากเพียงใด
เทคโนโลยีเฝ้าระวังในปัจจุบันสามารถประมวลผลสัญญาณความถี่วิทยุ (RF) ได้ประมาณ 87 เปอร์เซ็นต์ ที่แหล่งกำเนิดสัญญาณเอง แทนที่จะส่งข้อมูลทั้งหมดไปยังระบบคลาวด์ ซึ่งช่วยลดเวลาตอบสนองลงได้ถึงสองในสามจากข้อมูลของ Frost & Sullivan เมื่อปีที่แล้ว เมื่อเราผสมผสานแอมป์กำลัง RF เข้ากับชิปประมวลผลขอบ (edge computing chips) ที่ทำงานด้วย AI เราจะสามารถตรวจจับภัยคุกคามได้ภายในเวลาไม่ถึง 200 มิลลิวินาที ความเร็วระดับนี้มีความสำคัญอย่างมากเมื่อต้องตรวจจับบุคคลที่พกพาอาวุธ หรือระบุโดรนที่บินอยู่เหนือศีรษะโดยผิดกฎหมาย การทำงานร่วมกันของระบบนี้ทำให้ AI สามารถแยกแยะสัญญาณรบกวน RF ในพื้นหลังออกได้ พร้อมทั้งเพิ่มความชัดเจนของความถี่ที่สำคัญ ซึ่งเป็นเรื่องที่สมเหตุสมผล เพราะบนถนนในเมืองเต็มไปด้วยสัญญาณต่างๆ มากมายที่ลอยว่อนอยู่ทั่วทุกหนทุกแห่ง
แอมพลิฟายเออร์ RF ที่เสริมด้วยปัญญาประดิษฐ์สามารถจัดการการจัดสรรแบนด์วิดธ์ได้จริงผ่านเทคนิคการสร้างแบบจำลองเชิงพยากรณ์ ระบบที่ว่านี้สามารถจัดการสตรีมวิดีโอได้มากกว่าระบบอะนาล็อกแบบเดิมถึง 4.5 เท่า เมื่อพูดถึงการลดการบิดเบือนของสัญญาณ ระบบการเรียนรู้ของเครื่องก็มีบทบาทสำคัญเช่นกัน การศึกษาแสดงให้เห็นว่ามีประสิทธิภาพดีขึ้นประมาณ 40-45% ในระบบที่ใช้กล้องหลายตัว โดยระบบจะปรับค่า усиของแอมพลิฟายเออร์โดยอัตโนมัติตามระดับการใช้งานของเครือข่ายวงจรปิดในแต่ละช่วงเวลา ผลลัพธ์ที่ได้คือเมืองอัจฉริยะสามารถประมวลผลระบบจดจำใบหน้าแบบ 8K พร้อมกับข้อมูลจากเรดาร์คลื่นความยาวมิลลิเมตรได้พร้อมกันทั้งหมด โดยไม่ทำให้เกิดภาระหนักเกินไปต่อโครงสร้างพื้นฐานด้านข้อมูลสำรอง สมรรถนะระดับนี้มีความสำคัญอย่างมากเมื่อต้องจัดการกับระบบเฝ้าสังเกตในเขตเมืองที่ต้องประมวลผลข้อมูลมหาศาลจำนวนมากในเวลาเดียวกัน
สัญญาณวิทยุที่ถูกขยายสามารถทะลุผ่านกำแพงและส่งไปได้ไกลประมาณ 1.2 ไมล์ แต่ตามรายงานปี 2024 ของ Privacy International พบว่าประชาชนในเมืองเกือบสามในสี่รู้สึกกังวลเกี่ยวกับความเป็นส่วนตัวที่อาจถูกละเมิดด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเหล่านี้ หน่วยงานกำกับดูแลเพิ่งเข้ามาแทรกแซง โดยกำหนดให้ข้อมูล RF ที่ประมวลผลด้วย AI ที่ทำงานที่ความถี่สูงกว่า 24 GHz ต้องมีการเข้ารหัส ข้อกำหนดนี้สร้างความยุ่งยากให้กับวิศวกรที่พยายามรักษาความเร็วในการตอบสนองของระบบให้เพียงพอสำหรับการใช้งานจริง มีการถกเถียงกันอย่างดุเดือดว่าจะสร้างสมดุลระหว่างการรักษาความปลอดภัยของชุมชนและการปกป้องเสรีภาพส่วนบุคคลได้อย่างไร เมื่อพิจารณาว่าเทคโนโลยีการเฝ้าระวังด้วยคลื่นวิทยุได้มีความละเอียดมากกว่าระบบตรวจสอบแบบออพติคัลแบบดั้งเดิมถึงเกือบ 90% จึงเกิดคำถามใหม่ๆ ว่าระดับการกำกับดูแลที่เหมาะสมในสังคมสมัยใหม่นั้นควรอยู่ที่ระดับใด
ระบบที่ใช้ในการเฝ้าสังเกตสมัยใหม่พึ่งพาแอมป์กำลัง RF ที่โดยทั่วไปทำงานประมาณ 40 ถึง 60 เปอร์เซ็นต์ของเวลาทั้งหมด ซึ่งหมายความว่ามันสร้างพลังงานความร้อนที่สูญเปล่าประมาณ 15 ถึง 30 เปอร์เซ็นต์ของพลังงานทั้งหมด เมื่อความร้อนนี้ไม่ได้ถูกจัดการอย่างเหมาะสม ส่วนประกอบต่างๆ มักจะมีอายุการใช้งานสั้นลงประมาณ 19 ถึง 22 เปอร์เซ็นต์ (ตามที่ระบุไว้ในงานวิจัย Energy 2021) และยังมีการเพิ่มขึ้นอย่างชัดเจนของสัญญาณเตือนเท็จ เนื่องจากสัญญาณเกิดการบิดเบือน ข่าวดีคือ แอมป์ที่ใช้สารกัลเลียมไนไตรด์ (Gallium Nitride) จะมีอุณหภูมิเย็นกว่าแอมป์ซิลิคอนแบบดั้งเดิมประมาณ 12 ถึง 18 องศาเซลเซียส และระบบระบายความร้อนแบบ phased array ที่ทันสมัยสามารถกระจายความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นทั่วทุกโหนดในระบบ สำหรับการติดตั้งขนาดใหญ่ที่อุปกรณ์ต้องทำงานตลอดเวลา ระบบระบายความร้อนแบบ immersion cooling สามารถลดการใช้พลังงานโดยรวมได้เกือบหนึ่งในสามในระหว่างการดำเนินงานระยะยาว ตามรายงานการจัดการความร้อนที่เราได้เห็นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา
เครือข่ายความปลอดภัยชั้นนำใช้การปรับระดับพลังงานแบบสามขั้นตอนในแอมป์สัญญาณวิทยุ (RF Amplifiers):
เทคนิคเหล่านี้ช่วยลดการใช้พลังงานลง 23–29% ในเครือข่ายเฝ้าระวังในเมือง ในขณะที่ยังคงความสามารถในการใช้งานของระบบได้สูงถึง 99.3% ตามที่รายงานในรายงานตลาดการจัดการความร้อนปี 2024 ระบุไว้ว่า โซลูชันการระบายความร้อนแบบปรับตัวที่รวมชุดระบายความร้อนแบบของเหลวเข้ากับการปรับระบบการไหลเวียนอากาศโดย AI สามารถป้องกันเหตุการณ์การลดประสิทธิภาพจากความร้อนเกินได้ถึง 82% ในการติดตั้งระบบความหนาแน่นสูง
การรวมเทคโนโลยี 5G และ mmWave เข้าด้วยกันได้ผลักดันแอมป์พลิไฟเออร์กำลังส่งวิทยุ (RF) ให้ทำงานเกินช่วงความถี่ปกติไปมาก ปัจจุบันสามารถทำงานที่ความถี่สูงกว่า 50 GHz ซึ่งสูงกว่าความถี่ของระบบ sub-6 GHz ที่เราเคยคุ้นเคยเกือบสิบเท่า แล้วนั่นหมายความว่าอย่างไรในทางปฏิบัติ? ระบบรักษาความปลอดภัยสามารถจัดการสตรีมวิดีโอแบบ 4K โดยไม่ต้องบีบอัดข้อมูล ในขณะที่ยังคงความหน่วงเวลาไว้ต่ำกว่า 25 มิลลิวินาที ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญมากเมื่อใช้งานอัลกอริธึมตรวจจับภัยคุกคามผ่าน AI ในแบบเรียลไทม์ ข้อมูลล่าสุดจากรายงานแนวโน้มเทคโนโลยี RF แสดงให้เห็นว่า แอมป์พลิไฟเออร์ย่านความถี่สูงรุ่นใหม่สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพประมาณ 92% ซึ่งช่วยแก้ปัญหาที่เคยค้างคาไว้เกี่ยวกับการส่งสัญญาณผ่านสิ่งกีดขวางในเขตเมืองที่ตึกรามบ้านช่องเคยบล็อกสัญญาณไว้มาก่อน
แอมพลิฟายรุ่นใหม่มาพร้อมหน่วยประมวลผล Machine Learning ที่สามารถทำนายความล้มเหลวของชิ้นส่วนล่วงหน้ามากกว่า 72 ชั่วโมง ช่วยลดการหยุดทำงานแบบไม่คาดคิดลง 38% จากการทดสอบภาคสนาม ต้นแบบของผู้ผลิตหนึ่งสามารถเปลี่ยนเส้นทางสัญญาณใหม่โดยอัตโนมัติในช่วงเกิดความเครียดจากความร้อน ทำให้ได้เวลาทำงานต่อเนื่อง 99.999% ในการทดสอบภายใต้สภาพภูมิอากาศทะเลทราย นวัตกรรมเหล่านี้สนับสนุนการเปลี่ยนผ่านระดับโลกไปสู่โครงสร้างพื้นฐานด้านความปลอดภัยที่สามารถดำรงตนเองและไม่ต้องบำรุงรักษา
นักวิเคราะห์ตลาดทำนายว่าตลาดแอมป์กำลังส่งสัญญาณวิทยุ (RF) เพื่อวัตถุประสงค์ด้านความปลอดภัยจะขยายตัวอย่างมากในทศวรรษหน้า โดยเติบโตเฉลี่ยร้อยละ 9.8 ต่อปีจนถึงปี 2030 การเติบโตนี้เกิดขึ้นจากความคืบหน้าในการติดตั้งเครือข่าย 5G ทั่วเมืองต่างๆ ทั่วโลก และโครงการเมืองอัจฉริยะ (Smart City) ที่กำลังได้รับความนิยมเพิ่มขึ้น ภูมิภาคเอเชียแปซิฟิกคาดว่าจะเป็นผู้นำตลาดนี้ด้วยส่วนแบ่งตลาดประมาณร้อยละ 42 โดยได้รับแรงสนับสนุนหลักจากประเทศสิงคโปร์ที่ลงทุนไปเกือบ 740 ล้านดอลลาร์สหรัฐ เพื่ออัปเกรดโครงสร้างพื้นฐานระบบเฝ้าระวังด้วยเทคโนโลยี mmWave ที่ทันสมัย ในขณะที่อเมริกาเหนือยังคงรั้งตำแหน่งที่สองด้วยส่วนแบ่งตลาดประมาณร้อยละ 28 โดยรัฐบาลทั้งหลายกำลังลงทุนอย่างหนักในโซลูชันการเฝ้าระวังชายแดนขั้นสูงที่ออกแบบมาให้ทำงานในย่านความถี่สูงสุดที่เกินกว่า 100 กิกะเฮิรตซ์
