การสื่อสารข้อมูล

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

กลุ่มที่ 6 เรื่อง การสื่อสารข้อมูล

 

 

ช่องทางการสื่อสารข้อมูล

 

หมายถึงสื่อ (Medium) ที่เป็นตัวกลางและอนุญาตให้ข้อมูล/สารสนเทศผ่านจากจุดส่งถึงผู้รับในระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ หรือระหว่างคอมพิวเตอร์ในระบบเครือข่ายหนึ่งไปยังอีกเครือข่ายหนึ่ง ปริมาณของข้อมูลที่ช่องทางการสื่อสารสามารถนำไปได้นั้น เรียกว่า ความจุของช่องทางการสื่อสาร หรือ แบนด์วิดธ์ (Bandwidth) ซึ่งนับเป็นจำนวนบิต (Bits) ต่อ 1 วินาที (bits per second : bps)b

สิ่งที่จะต้องคำนึงถึงในการเลือกช่องทางที่ต้องการคือ

1. อัตราเร็วในการส่งผ่านข้อมูล (Transmission Rate)

2. ระยะทาง (Distance) ต้องคำนึงถึงระยะทางระหว่างอุปกรณ์ที่ต้องการเชื่อมต่อกัน

3. ค่าใช้จ่าย (Cost)

4. ความสะดวกในการติดตั้ง (Ease of Installation)

5. ความทนทานต่อสภาพแวดล้อม (Resistance to Environmental Conditions) เช่น สื่อบางประเภทอาจมีข้อจำกัด เมื่อสภาพแวดล้อมมีการเปลี่ยนแปลง

 

 

สื่อที่ทำหน้าที่เป็นช่องทางการสื่อสาร   มีอยู่ 2 แบบ

1.แบบมีสาย การสื่อสารผ่านสายสัญญาณ จะใช้สายสัญญาณในการส่งผ่านข้อมูลจากจุดหนึ่ง ไปยังอีกจุดหนึ่ง

 

 

 

1. สายคู่บิดเกลียว (Twisted Pairs)

 



 

 

สายคู่บิดเกลียวแบบมีชีลต์และไม่มีชีลต์ (Shielded and UnShielsed Twisted-Pair Cable)

เป็นสายที่มีราคาถูกที่สุด ประกอบด้วยสายทองแดงที่มีฉนวนหุ้มจำนวน 2 เส้น นำมาพันกันเป็นเกลียว สามารถลดการรบกวนจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าได้ โดยปกติแล้วสายคู่บิตเกลียวจะ หมายถึง สายคู่บิดเกลียวแบบไม่มีชีลด์ (UTP) ซึ่งใช้ในการเดินสายโทรศัพท์และใช้ในระบบเครือข่ายระยะใกล้ส่วนมาก ในขณะที่ สายคู่บิดเกลี่ยวแบบมีซิลด์ (STP) จะมีฉนวนโลหะหุ้มอยู่ภายนอกอีกชั้นหนึ่ง ทำให้สามารถป้งอันสัญญาณรบกวนได้ดีขึ้น สายเกลียวคู่หนึ่งคู่จะแทนช่องทางการสื่อสาร (channel) เพื่อให้สามารถใช้งานได้พร้อม ๆ กัน ตัวอย่าง เช่น ระบบสายโทรศัพท์

 

2. สายโคแอ็กเชียล (Coaxial Cable)



 

มันเรียกสั้น ๆ ว่า สายโคแอก จะเป็นสายสื่อสารที่สามรถส่งข้อมูลไกลกว่าสายแบบคู่บิดเกลียว แต่มีข้อเสียคือราคาสูงกว่า ลักษณะของสายโคแอกจะประกอบด้วยส่วนของสายส่งข้อมูลที่เป็นลวดทองแดงหุ้มด้วยฉนวนอยู่ตรงกลาง จากนั้นจะหุ้มด้วยตัวนำเพื่อเป็นสายกราวนด์จากนั้นจึงหุ้มด้วยฉนวนเป็นเปลือกนอกอีกชั้นหนึ่ง สารโคแอกจะสามารถส่งข้อมูลได้ทั้งแบบเบสแบตด์และบรอดแบรนด์ พบการใช้งานได้มากจากสายเคเบิลทีวี ในปัจจุบันการใช้งานสายโคแอกกับระบบคอมพิวเตอร์เริ่มลดลง เนื่องจากการพัฒนาของสายคู่บิดเกลียวที่ทำให้สามารถส่งข้อมูลได้ด้วยความเร็วสูงขึ้นเรื่อย ๆ

 

 

3. สายใยแก้วนำแสง (Fiber Optics)

สายใยแก้วนำแสง (Fiber Optic Cable) เป็นตัวกลางของสัญญาณแสงชนิดหนึ่ง ที่ทำมาจากแก้วซึ่งมีความบริสุทธิ์สูงมาก สายใยแก้วนำแสงมีลักษณะเป็นเส้นยาวขนาดเล็ก มีขนาดประมาณเส้นผมของมนุษย์เรา สายใยแก้วนำแสงที่ดีต้องสามารถนำสัญญาณแสงจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งได้ โดยมีการสูญเสียของสัญญาณแสงน้อยมาก

สายใยแก้วนำแสงสามารถแบ่งตามความสามารถในการนำแสงออกได้เป็น 2 ชนิด คือ สายใยแก้วนำแสงชนิดโหมดเดี่ยว (Single-mode Optical Fibers, SM) และชนิดหลายโหมด (Multimode Optical Fibers, MM)

สายใยแก้วนำแสงชนิด ซิงเกิลโหมด (Fiber Optic Single Mode)

เป็นการใช้ตัวนำแสงที่บีบลำแสงให้พุ่งตรงไปตามท่อแก้ว โดยมีการกระจายแสงออกทางด้านข้างน้อยที่สุด ซิงเกิลโหมดจึงเป็นสายใยแก้วนำแสงที่มีกำลังสูญเสียทางแสงน้อยที่สุด เหมาะสำหรับในการใช้กับระยะทางไกล ๆ การเดินสายใยแก้วนำแสงกับระยะทางไกลมาก เช่น เดินทางระหว่างประเทศ ระหว่างเมือง มักใช้แบบซิงเกิลโหมด

 

สายใยแก้วนำแสงชนิด มัลติโหมด (Fiber Optic Multi Mode)

เป็นสายใยแก้วนำแสงที่มีลักษณะการกระจายแสงออกด้านข้างได้ ดังนั้นจึงต้องสร้างให้มีดัชนีหักเหของแสงกับอุปกรณ์ฉาบผิวที่สัมผัสกับเคล็ดดิงให้สะท้อนกลับหมด การให้ดัชนีหักเหของแสงมีลักษณะทำให้แสงเลี้ยวเบนทีละน้อยเราเรียกว่าแบบเกรดอินเด็กซ์ (Grade Index) และการให้แสงสะท้อนโดยไม่ปรับคุณสมบัติของแท่งแก้วให้แสงค่อยเลี้ยวเบนก็เรียกว่าแบบ สเต็ปอินเด็กซ์ (Step Index) สายใยแก้วนำแสงที่ใช้ในเครือข่ายแลน ส่วนใหญ่ใช้แบบมัลติโหมด โดยเป็นขนาด 62.5/125หรือ 50/125 ไมโครเมตร หมายถึงเส้นผ่าศูนย์กลางของท่อแก้ว 62.5 ไมโครเมตรหรือ 50ไมโครเมตร และแคล็ดดิงรวมท่อแก้ว 125 ไมโครเมตร คุณสมบัติของสายใยแก้วนำแสงแบบสแต็ปอินเด็กซ์มีการสูญเสียสูงกว่าแบบเกรดอินเด็กซ์

 

 



 

 

2. แบบไม่มีสายการสื่อสารแบบไร้สาย จะใช้อุปกรณ์ในการส่งสัญญาณ (Signal) โดยมีลักษณะการส่ง

สัญญาณที่แตกต่างกันออกไป ตัวอย่างของสัญญาณ

1. สัญญาณไมโครเวฟ (Microwave Signal)

 

 

สัญญาณไมโครเวฟ เป็นการส่งข้อมูลผ่านที่ว่างเปล่า สัญญาณไมโครเวฟจะถูกส่งจากสายอากาศ (Antenna) กระจายผ่านอากาศ ไมโครเวฟเป็นคลื่นวิทยุที่มีความถี่ระหว่าง 1กิกะเฮิรทซ์ และ 10 กิกะเฮิรทซ์ สัญญาณไมโครเวฟจะถูกส่งผ่านท่อนำคลื่น (Waveguide) ไปยังอากาศ ท่อนำคลื่นเป็นตัวนำพิเศษมีลักษณะเป็นท่อกลวง สัญญาณไมโครเวฟจะแพร่กระจายผ่านท่อนำคลื่นด้วยความสูญเสียกำลังต่ำมาก การส่งสัญญาณไมโครเวฟ จะวิ่งเป็นลักษณะลำคลื่นแคบ (Narrow Beams) และมีทิศทางเป็นแนวตรง ในระบบโทรศัพท์ทั่วไปจะติดตั้งสายอากาศ หรือจานไมโครเวฟ (Microwave Antenna) ห่างกันประมาณ 30 ไมล์ข้อดีของระบบส่งสัญญาณไมโครเวฟ คือใช้แบนวิธที่รองรับข้อมูลสูงกว่าสายและ ลดงานการเดินสายสัญญาณ ดังนั้นนิยมใช้ระบบส่งสัญญาณไมโครเวฟในพื้นที่ที่ไม่สะดวกสำหรับการเดินสาย ระบบไมโครเวฟเหมาะกับการส่งสัญญาณระยะใกล้ และไกล ระบบสื่อสารที่ใช้ส่งสัญญาณไมโครเวฟ เช่น ระบบโทรศัพท์วิทยุเคลื่อนที่ ระบบเพจเจอร์ข้อเสียของระบบไมโครเวฟ คือคุณภาพสัญญาณอาจถูกกระทบโดย สภาพภาวะอากาศและไม่สามารถส่งหรือเส้นทางการแพร่คลื่น ออกนอกขอบเขตแนวสายตา ดังนั้นจำเป็นต้องติดตั้งจานไมโครเวฟ เป็นระยะ ๆ เมื่อส่งสัญญาณระยะไกล



 

2. สัญญาณดาวเทียม (Satellite)

 

 

 

 

การสื่อสารดาวเทียม เป็นวงจรทวนสัญญาณไมโครเวฟที่มีช่องทวนสัญญาณที่ยาวมากเนื่องจากดาวเทียมจะอยู่สูงจากระดับพื้นจากหลายร้อยกิโลเมตรจนถึงวงโคจร 23,500 กิโลเมตรดาวเทียมจะเข้าสู่วงโคจรด้วยการใช้จรวดส่งดาวเทียม ดังนั้นดาวเทียมจะถูกออกแบบให้มีขนาดเบา และเล็กที่สุดเท่าที่จะทำได้ ดาวเทียมสื่อสารที่ทั้งแบบเคลื่อนที่ และแบบอยู่กับที่บนดาวเทียมจะบรรจุอุปกรณ์ทวนสัญญาณเรียกว่า ทรานส์ปอนเดอร์ (Transponder)บนภาคพื้นดินจะยิงสัญญาณไมโครเวฟผ่านจานสัญญาณดาวเทียมมายังดาวเทียม ทรานส์ปอนเดอร์ ทำหน้าที่รับสัญญาณดาวเทียมบนพื้นโลก (Downlink) สัญญาณที่กระจายส่ง และรับจากดาวเทียม จะครอบคลุมพื้นที่กว้าง ตัวอย่างเช่น การกระจายสัญญาณโทรทัศน์ที่ผ่านดาวเทียม ลงมา ผู้ที่อยู่ในแนวฟุตพรินท์นั้น สามารถรับสัญญาณ และหันอุปกรณ์ไปในทิศทางของสัญญาณระบบสัญญาณดาวเทียมให้แบนวิธในการส่งสัญญาณสูงเท่ากับระบบไมโครเวฟภาคพื้นดิน อยู่ในช่วงระหว่าง 4 GHz ใช้ส่งสัญญาณดิจิตอล และสามารถใช้เทคนิคมัลติเพลกซ์สัญญาณจากหลายแหล่งส่งผ่านบนช่วงสัญญาณดาวเทียมช่องเดียวได้ข้อเสียของระบบดาวเทียม คล้ายกับไมโครเวฟ คืออาจถูกกระทบโดยสภาพอากาศเนื่องจากระยะทางของดาวเทียมไกลจากพื้นโลกมาก การส่งสัญญาณจากจุดส่งไปถึงดาวเทียมและส่งต่อมายังจุดรับ ใช้เวลาประมาณ 0.5 วินาที

3. อินฟราเรด (Infrared)

 

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่อยู่ในช่วง 1011 – 1014 เฮิรตซ์ หรือความยาวคลื่น10-3 – 10-6 เมตร เรียกว่า รังสีอินฟราเรด ซึ่งจะมีย่านความถี่คาบเกี่ยวกับย่านความถี่ของคลื่นไมโครเวฟอยู่บ้างวัตถุร้อนจะแผ่รังสีอินฟราเรดที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่า 10-4 เมตรออกมา รังสีอินฟราเรดสามารถทะลุผ่านเมฆหมอก ที่หนาเกินกว่าแสงธรรมดาจะผ่านได้รังสีอินฟราเรดยังใช้ในระบบควบคุมที่เรียกว่า รีโมทคอนโทรล (Remote Control)หรือการควบคุมระยะไกล ซึ่งเป็นระบบสำหรับควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ต่าง ๆ จากระยะไกล โดยรังสีอินฟราเรดจะเป็นตัวนำคำสั่งจากเครื่องควบคุมไปยังเครื่องรับ

4. สัญญาณวิทยุ (Radio Frequency)

 

 

 

คลื่นวิทยุมีความถี่อยู่ในช่วง 104 – 109 เฮิรตซ์ คลื่นช่วงนี้ใช้ในการส่งข่าวสารและสาระบันเทิงไปยังผู้รับ โดยการส่งคลื่นวิทยุระบบเอเอ็มจะใช้คลื่นที่มีความถี่ขนาด 530 – 1600กิโลเฮิรตซ์ และยังมีคลื่นที่อยู่ในช่วงความถี่ต่ำลงไปอีกเรียกว่า คลื่นยาว และคลื่นที่อยู่ในช่วงความถี่สูงขึ้นไปเรียกว่า คลื่นสั้น ด้วย ส่วนการส่งคลื่นในระบบเอฟเอ็มจะอยู่ในช่วงความถี่ 88 –108 เมกะเฮิรตซ์ ซึ่งระบบการส่งคลื่นแบบเอเอ็ม (AM) กับเอฟเอ็ม (FM) จะต่างกันที่วิธีการผสมคลื่น ดังนั้นจึงทำให้เครื่องรับวิทยุแต่ละแบบไม่สามารถรับคลื่นวิทยุของอีกแบบหนึ่งได้คลื่นวิทยุมีสมบัติที่น่าสนใจอีกประการหนึ่ง คือสามารถหักเห และสะท้อนได้ที่บรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์ บรรยากาศในชั้นนี้ประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าอยู่เป็นจำนวนมาก เมื่อคลื่นวิทยุเคลื่อนที่มาถึงจะสะท้อนกลับสู่ผิวโลกอีก สมบัติข้อนี้ทำให้สามารถใช้คลื่นวิทยุในการสื่อสารเป็นระยะทางไกล ๆ ได้ แต่ถ้าเป็นคลื่นวิทยุที่มีความถี่สูงขึ้น การสะท้อนดังกล่าวจะมีได้น้อยลงตามลำดับการส่งกระจายเสียงด้วยคลื่นวิทยุระบบเอเอ็มสามารถเคลื่อนที่ไปได้ 2 ทางคือ ในระดับสายตาเรียกว่า คลื่นดิน และการสะท้อนกลับลงมาจากบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์ เรียกว่าคลื่นฟ้า ส่วนคลื่นวิทยุระบบเอฟเอ็มซึ่งมีความถี่สูงกว่าจะมีการสะท้อนในชั้นไอโอโนสเฟียร์ได้น้อยดังนั้นถ้าต้องการส่งกระจายเสียงด้วยระบบเอฟเอ็มให้ครอบคลุมพื้นที่ไกล ๆ จึงต้องมีสถานีถ่ายทอดเป็นระยะและผู้รับต้องตั้งสายอากาศสูง ๆ ในขณะที่คลื่นวิทยุเคลื่อนที่ผ่านสิ่งกีดขวางที่มีขนาดใกล้เคียงกับความยาวคลื่น จะเกิดการเลี้ยวเบน ทำให้คลื่นวิทยุอ้อมผ่านไปได้แต่ถ้าสิ่งกีดขวางมีขนาดโตมาก ๆ เช่น ภูเขา คลื่นวิทยุที่มีความยาวคลื่นสั้นจะไม่สามารถอ้อมผ่านไปได้ ทำให้ด้านตรงข้ามของภูเขาเป็นจุดอับของคลื่น โลหะมีสมบัติในการสะท้อนและดูดกลืนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ดีดังนั้น คลื่นวิทยุจะทะลุผ่านเข้าไปถึงตำแหน่งภายในโครงสร้างที่ประกอบด้วยโลหะได้ยาก เช่น เมื่อฟังวิทยุในรถยนต์ขณะแล่นผ่านเข้าไปในสะพานที่มีโครงสร้างเป็นเหล็ก เสียงวิทยุจะเบาลง หรือเงียบหาย

 

 

ประเภทของสัญญาณการสื่อสารข้อมูล

สัญญาณอนาล๊อก (Analog signal) คือ เป็นสัญญาณแบบต่อเนื่อง โดยที่แต่ละคลื่นจะมีความถี่และความเข้มของสัญญาณที่ต่างกัน เมื่อนำสัญญาณข้อมูลเหล่านี้ผ่านอุปกรณ์รับสัญญาณและแปลงสัญญาณก็จะได้ข้อมูลที่ต้องการ ตัวอย่างของการส่งข้อมูลที่มีสัญญาณแบบอนาล็อก คือ การส่งผ่านระบบโทรศัพท์
                    สัญญาณอนาล็อก เป็นสัญญาณที่มักเกิดขึ้นในธรรมชาติเป็นสัญญาณที่มีความต่อเนื่อง ไม่ได้มีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว สัญญาณแบบนี้ เช่น เสียงพูด เสียงดนตรี เป็นต้น มีลักษณะเป็นคลื่นไซน์(Sine Wave) โดยหน่วยวัดสัญญาณแบบนี้คือ เฮิรตซ์(Hertz) โดยมีลักษณะสมบัติ 2 ประการคือ

• ความถี่ของคลื่น (Frequency) คือ จำนวนครั้งที่คลื่นทวนซ้ำระหว่างช่วงเวลาที่กำหนด หมายถึง จำนวนครั้งที่คลื่นจะเสร็จสิ้นหนึ่งรอบในหนึ่งวินาที ความถี่ที่ถูกเพิ่มขึ้นจะถูกแทนด้วย 1
• ช่วงกว้างของคลื่น (Ampitude) คือ ความสูงของคลื่นภายในคาบเวลาที่กำหนด ความกว้าง หมายถึง ความดังของสัญญาณเสียง โดยกำหนดให้เสียงที่ดังเพิ่มขึ้นถูกแทนด้วย 1

 

สัญญาณดิจิตอล (digital signal) คือ เป็นสัญญาณแบบไม่ต่อเนื่อง รูปแบบของสัญญาณมีความเปลี่ยนแปลงที่ไม่ปะติดปะต่ออย่างสัญญาณแอนะล็อก ในการสื่อสาร ด้วยสัญญาณดิจิตอล ข้อมูลในคอมพิวเตอร์ซึ่งเป็นเลขฐานสอง (0 และ 1) จะถูกแทนด้วยสัญญาณดิจิตอล การแทนข้อมูลดิจิตอลด้วยสัญญาณดิจิตอล มีหลายแบบ แบบที่แสดงไว้ในรูปที่ 6.4 เรียกว่า Unipolar เป็นวิธีที่แทนบิตข้อมูล 0 ด้วยสัญญาณไฟฟ้าที่เป็นกลาง และบิตข้อมูล 1 ด้วยสัญญาณไฟฟ้าที่เป็นบวก Bit rate เป็นอัตราความเร็วในการส่งข้อมูลแบบดิจิตอล วิธีวัดความเร็วจะนับจำนวนบิตข้อมูลที่ส่งได้ในช่วงระยะเวลา 1 วินาที เช่น 14,400 bps หมายถึง มีความเร็วในการส่งข้อมูลจำนวน 14,400 บิต ในระยะเวลา 1 วินาที





 

 

การส่งสัญญาณด้วยดิจิตอล

 

ในกรณีที่ต้องการส่งข้อมูลผ่านสื่อกลางประเภทดิจิตอล ไม่ว่าข้อมูลนั้นจะเป็นข้อมูลดิจิตอลหรือข้อมูลอนาล็อก จะต้องทำการเปลี่ยนข้อมูลเหล่านั้นให้เป็นสัญญาณดิจิตอล เพื่อให้สามารถส่งผ่านไปในสื่อกลางนั้นๆได้ ตัวอย่างเช่น การส่งข้อมูลผ่านเครือข่ายโทรศัพท์ดิจิตอล (ISDN) 

การแปลงข้อมูลดิจิตอลเป็นสัญญาณข้อมูลดิจิตอล (Digital Data to Digital Signal)
              

ในการส่งข้อมูลด้วยสัญญาณดิจิตอล ถึงแม้ว่าข้อมูลดิจิตอลแล้วก็ตาม จะต้องทำการแปลงข้อมูลดิจิตอลนั้นให้เป็นสัญญาณดิจิตอล เพื่อทำการส่งไปในสื่อกลาง กระบวนการแปลงข้อมูลดิจิตอลให้เป็นสัญญาณดิจิตอล เรียกว่า การเข้ารหัส(Encoding)

การแปลงข้อมูลดิจิตอลเป็นสัญญาณดิจิตอล มีวิธีการ ดังนี้คือ

1. การเข้ารหัสแบบขั้วเดียว(Unipolar Encoding)
               การเข้ารหัสแบบขั้วเดียวเป็นวิธีที่ง่ายและเป็นพื้นฐานมากที่สุด ปัจจุบันไม่นิยมนำมาใช้งาน แต่มีประโยชน์เพื่อเป็นพื้นฐานในการศึกษาวิธีการเข้ารหัสแบบอื่นที่ซับซ้อนขึ้นไป โดยมีหลักการทำงาน ดังนี้ คือ ทำการสร้างพัลส์ (Pulse) ที่ระดับความสูงระดับหนึ่งเพื่อใช้แทนเลข 1 ส่วนเลข 0 จะแทนด้วยสัญญาณระนาบ

2. การเข้ารหัสแบบมีขั้ว(Polar Encoding)
              การเข้ารหัสแบบนี้ทำได้หลายรูปแบบ แต่ที่ได้รับความนิยมในปัจจุบัน คือ วิธีไม่มีค่าศูนย์(Non Return to Zero Encoding : NRZ) และวิธีมีค่าเป็นศูนย์(Return to Zero Encoding : RZ)
วิธีไม่มีค่าศูนย์ (NRZ) เป็นวิธีที่ใช้สัญญาณที่มีค่าเป็นบวกแทนเลข 1 และสัญญาณที่มีค่าเป็นลบแทนเลข 0
วิธีมีค่าเป็นศูนย์ RZ
              ในการส่งข้อมูลด้วยสัญญาณดิจิตอล กรณีที่บิตของข้อมูลมีค่าเป็น 1 หรือ 0 ติดต่อกันหลายๆบิตผู้รับอาจได้รับสัญญาณไม่ครบถ้วนทุกบิต ดังนั้นเพื่อป้องกันการผิดพลาดจึงต้องมีการส่งสัญญาณการเข้าจังหวะไปด้วย ดังนั้นระดับของสัญญาณจึงมี 3 ระดับ คือ สัญญาณที่มีค่าเป็นบวกแทนเลข 1 สัญญาณที่มีค่าเป็นลบแทนเลข 0 และสัญญาณที่มีค่าเป็นกลางมีไว้สำหรับคั่นกลางระหว่างแต่ละบิต

3.การเข้ารหัสแบบสองขั้ว (Bipolar Encoding)
เป็นวธีการเข้ารหัสที่ได้รับความนิยมมากที่สุด โดยใช้ระดับของสัญญาณ 3 ระดับ คือ ข้อมูลที่เป็นเลข 0 แทนด้วยสัญญาณที่มีค่าเป็นกลาง ส่วนข้อมูลที่เป็นเลข 1 จะใช้สัญญาณสลับระหว่างค่าบวกและค่าลบ

 

การแปลงข้อมูลอนาล็อกให้เป็นสัญญาณดิจิตอล (Analog Data Digital Signal)
                      

  กระบวนการแปลงอนาล็อกให้เป็นสัญญาณดิจิตอล เรียกว่า โค้ดเดอร์ (Coder)และกระบวนการแปลงสัญญาณดิจิตอลให้เป็นข้อมูลเดิม เรียกว่า ดีโค้ดเดอร์ (Decoder) และอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่โค้ดเดอร์และดีโค้ดเดอร์ เรียกว่า โคเด็ก (CODEC)
การแปลงข้อมูลอนาล็อกให้เป็นสัญญาณดิจิตอล มีวิธีการดังนี้คือ

1. Pulse Amplitude Modulation (PAM)

- ทำการสุ่มตัวอย่าง (Sampling) สัญญาณอนาล็อกตามช่วงเวลาที่เท่ากัน เพื่อให้ได้สัญญาณที่ขาดจากกันเป็น      ช่วงๆ เรียกว่า Pulse โดยที่ความสูงของแต่ละ Pulse เท่ากับความสูง (Amplitude) ของสัญญาณเดิม

- การสุ่มตัวอย่างในที่นี้ หมายถึง การวัดความสูงข้อสัญญาณอนาล็อก
- นำตัวอย่างที่ได้ที่มีลักษณะเป็น Pulse ที่ไม่ต่อเนื่อง มาสร้างเป็นสัญญาณดิจิตอล แล้วทำการส่ง

สัญญาณนี้ไปตามสื่อกลางดิจิตอล

- ผู้รับปลายทางจะนำ Pulse ซึ่งเป็นสัญญาณที่ไม่ต่อเนื่อง มาแปลงเป็นสัญญาณอนาล็อกที่ต่อเนื่อง

- วิธี PAM นี้ ไม่นิยมนำไปประยุกต์งานโดยตรง แต่จะใช้เป็นพื้นฐานในการพัฒนาวิธีการแปลงสัญญาณอนาล็อกเป็นสัญญาณดิจิตอลวิธีอื่น

2. Pulse Code Modulation (PCM)

เทคนิคการแปลงสัญญาณอนาล็อกเป็นสัญญาณดิจิตอลโดยวิธี PCM แบ่งออกเป็น 4 ขั้นตอน คือ
ขั้นตอนที่ 1 ทำการสร้าง Pulse โดยวิธี PAM
ขั้นตอนที่ 2 Quantized
           - เป็นการกำหนดค่าความสูงของ Pulse ซึ่งระดับความสูงของ Pulse ขึ้นอยู่กับจำนวนบิตของข้อมูล    ที่นำมาเข้ารหัส
             ตัวอย่าง : ถ้าใช้การเข้ารหัสเลขฐานสองจำนวน 8 บิต เพื่อแทน 1 อักขระ โดยบิตแรกเป็น Sign Bit       ดังนั้นความสูงของ Pulse จะมีค่าอยู่ในช่วง -127 ถึง +127
ขั้นตอนที่ 3 Binary Encoding
                     เป็นการแปลง Pulse ให้อยู่ในรูป Binary Digit
ขั้นตอนที่ 4 Digital /Digital Encoding
                   เป็นการแปลง Binary Digit ให้อยู่ในสัญญาณดิจิตอล

สรุปท้ายบท
การแปลงข้อมูลดิจิตอลเป็นสัญญาณดิจิตอล
- การเข้ารหัสแบบขั้วเดียว(Unipolar Encoding)
- การเข้ารหัสแบบมีขั้ว(Polar Encoding)
- การเข้ารหัสแบบสองขั้ว (Bipolar Encoding)
การแปลงข้อมูลอนาล็อกให้เป็นสัญญาณดิจิตอล
- Pulse Amplitude Modulation (PAM)
- Pulse Code Modulation (PCM)

 

 



สื่อกลางการสื่อสารข้อมูล



 

 การ สื่อสารทุกชนิดต้องอาศัยสื่อกลางในการส่งผ่านข้อมูลเพื่อนำข้อมูลไปยังจุด หมายปลายทาง เช่น การคุยโทรศัพท์อาศัยสายโทรศัพท์เป็นสื่อกลางในการส่งสัญญาณคลื่นเสียงไปยัง ผู้รับ เป็นต้น สำหรับการติดต่อสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์อาจใช้สายเชื่อมต่อผ่านอุปกรณ์ เชื่อมต่อหรืออาจใช้อุปกรณ์เชื่อมต่อแบบไร้สายเป็นสื่อกลางในการเชื่อมต่อก็ ได้ สื่อกลางในการสื่อสารมีความสำคัญ เพราะเป็นปัจจัยหนึ่งที่กำหนดประสิทธิภาพในการสื่อสาร เช่น ความเร็วในการส่งข้อมูล ปริมาณของข้อมูลที่สามารถนำไปใช้ได้ในหนึ่งหน่วยเวลา รวมถึงคุณภาพของการส่งข้อมูล เราจะกล่าวถึงสื่อกลางในการสื่อสารทั้งในแบบใช้สายและแบบไร้สาย

 

 

 



 

 

อุปกรณ์สื่อสารข้อมูล

 

 

มัลติเพล็กซ์เซอร์ (Multiplexer)
วิธีการเชื่อมต่อการสื่อสารระหว่างผู้รับและผู้ส่งปลายทางที่ง่ายที่สุดคือ การเชื่อมต่อแบบจุดต่อจุด (Point to Point) แต่ต้องเสียค่าใช้จ่ายสูงและใช้งานไม่เต็มที่ จึงมีวิธีการเชื่อมต่อที่ยุ่งยากขึ้น คือการเชื่อมต่อแบบหลายจุดซึ่งใช้สายสื่อสารเพียงเส้น 802.3

 

 



 

คอนเซนเตรเตอร์ (Concentrator)
คอนเซนเตรเตอร์เป็นมัลติเพล็กซ์เซอร์ที่มีประสิทธิภาพสูง สามารถเพิ่มสายหรือช่องทางการส่งข้อมูลได้มากขึ้น การส่งข้อมูลจะเป็นแบบอซิงโครนัส

 

 

 



คอนโทรลเลอร์(Controller)
คอนโทรลเลอร์เป็นมัลติเพล็กซ์เซอร์ที่ส่งข้อมูลแบบอซิงโครนัส ที่สามารถส่งข้อมูลด้วยความเร็วสูงได้ดี การทำงานจะต้องมีโปรโตคอลพิเศษสำหรับกำหนดวิธีการรับส่งข้อมูล มีบอร์ดวงจรไฟฟ้าและซอฟต์แวร์สำหรับคอมพิวเตอร์





 

 

ฟรอนต์ – เอ็นโปรเซสเซอร์ FEP (Front-End Processor)
FEP เป็นคอมพิวเตอร์ที่ใช้เชื่อมต่อระหว่างโฮสต์คอมพิวเตอร์ หรือมินิคอมพิวเตอร์กับอุปกรณ์เครือข่ายสำหรับสื่อสารข้อมูล เช่น โมเด็ม มัลติเล็กซ์เซอร์ เป็นต้น FEP เป็นอุปกรณ์ทีมีหน่วยความจำ (RAM) และซอฟต์แวร์สำหรับควบคุมการทำงานเป็นของตัวเองโดยมีหน้าที่หลักคือ ทำหน้าที่แก้ไขข่าวสาร เก็บข่าวสาร เปลี่ยนรหัสรวบรวมหรือกระจายอักขระ ควบคุมอัตราความเร็วในการรับส่งข้อมูล จัดคิวเข้าออกของข้อมูล ตรวจสอบข้อผิดพลาดในการส่งข้อมูล

 

อิมูเลเตอร์ (Emulator)
อิมูเลเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่เปลี่ยนกลุ่มข่าวสารจากโปรโตคอลแบบหนึ่งไปเป็นกลุ่มข่าวสาร ซึ่งใช้โปรโตคอลอีกแบบหนึ่ง แต่จะเป็นอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์หรือเป็นโปรแกรมซอฟต์แวร์ก็ได้ บางครั้งอาจจะเป็นทั้ง 2 อย่าง โดยทำให้คอมพิวเตอร์ที่ต่อเข้ามานั้นดูเหมือนเป็นเครื่องเทอร์มินัลหนึ่งเครื่อง โฮสต์หรือมินิคอมพิวเตอร์ในปัจจุบันนิยมนำเครื่อง PC มาใช้เป็นเทอร์มินัลของเครื่องเมนเฟรมคอมพิวเตอร์ ทั้งนี้เพราะประหยัดกว่าและเมื่อไรที่ไม่ใช้ติดต่อกับมินิหรือเมนแฟรมก็สามารถใช้เป็น PC ทั่วไปได้

เกตเวย์ (Gateway)
เกตเวย์เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีหน้าที่หลักคือ ทำให้เครือข่ายคอมพิวเตอร์ 2 เครือข่ายหรือมากกว่าซึ่งมีลักษณะแตกต่างกัน สามารถสื่อสารกันได้เสมือนกับเป็นเครือข่ายเดียวกัน โดยทั่วไปแล้วระบบเครือข่ายแต่ละเครือข่ายอาจจะแตกต่างกันในหลายกรณี เช่น ลักษณะการเชื่อมต่อ (Connectivity) ที่ไม่เหมือนกัน โปรโตคอลที่ใช้สำหรับรับส่งข้อมูลต่างกัน เป็นต้น



 

 

 

เราเตอร์ (Router)
เป็นอุปกรณ์ที่ใช้เชื่อมต่อเครือข่ายเข้าด้วยกัน ซึ่งอาจจะเป็นเครือข่ายเดียวกันหรือข้ามเครือข่ายกัน โดยการเชื่อมกันระหว่างหลายเครือข่ายแบบนี้เรียกว่า เครือข่ายอินเตอร์เน็ต (Internet) โดยเครือข่ายแต่ละเครือข่ายจะเรียกว่า เครือข่ายย่อย (Subnetwork) ส่วนอุปกรณ์ที่ใช้เชื่ออมต่อระหว่างเครือข่าย เรียกว่า IWU (Inter Working Unit) ได้แก่ เราเตอร์และบริดจ์

รีพีตเตอร์ (Repeater)
เป็นอุปกรณ์ที่ใช้สำหรับส่งสัญญาณซ้ำ เพื่อส่งสัญญาณต่อไปนี้ในระยะไกลป้องกันการขาดหายของสัญญาณ ซึ่งรูปแบบของเครือข่ายแต่ละแบบรวมทั้งสายสัญญาณที่ใช้เป็นตัวกลางหรือสื่อกลางแต่ละชนิดจะมีข้อจำกัดของระยะทางในการส่ง ดังนั้นเมื่อต้องการส่งสัญญาณให้ไกลกว่าปกติต้องเชื่อมต่อกับรีพีตเตอร์ดังกล่าว เพื่อทำให้สามารถส่งสัญญาณ ได้ไกลยิ่งขึ้น



 

 

โมเด็ม

 

 

เป็นอุปกรณ์สำหรับคอมพิวเตอร์อย่างหนึ่งที่ช่วยให้คุณสัมผัสกับโลกภายนอกได้ อย่างง่ายดาย โมเด็มเป็นเสมือนโทรศัพท์สำหรับคอมพิวเตอร์ที่จะช่วยให้ระบบคอมพิวเตอร์ของ คุณสามารถสื่อสารกับคอมพิวเตอร์อื่นๆได้ทั่วโลกโดยจะสามารถทำงานของคุณให้ สำเร็จได้ก็ด้วยการเชื่อมต่อระหว่างคอมพิวเตอร์ของคุณเข้าคู่สายของโทรศัพท์ ธรรมดาคู่หนึ่งซึ่งโมเด็มจะทำการแปลงสัญญาณดิจิตอล (digital signals) จากเครื่องคอมพิวเตอร์ให้เป็นสัญญาณอนาลอก (analog signals) เพื่อให้สามารถส่งไปบนคู่สายโทรศัพท์

         โมเด็ม (Modem) ย่อมาจากคำสองคำ คำว่า MO ย่อมาจาก MOdulation เป็นการแปลงสัญญาณดิจิตอล จากเครื่องคอมพิวเตอร์ ต้นทางให้กลายเป็นสัญญาณอนาลอกแล้วส่งไปตามสายโทรศัพท์ซึ่งเป็นคู่สายทองแดงตีเกลียวหรือสาย Twisted pair ซึ่งโดยพื้นฐานแล้ว โมเด็มในย่านความถี่เสียง (Voice-band modem) หรือ โมเด็มแอนาลอก (analogue modem) นั้น อาศัยการแปลงสัญญาณดิจิตอลให้เป็นสัญญาณแอนนาลอก ซึ่งมี แบนด์วิทอยู่ในย่าน 300-3500 Hz ซึ่งอยู่ในย่านความถี่เสียง และจะเรียกขั้นตอนนี้ว่าเป็นขั้นตอนการมอดูเลชั่น (modulation)    
     ส่วน DEM ย่อมาจาก DEModulation เป็นการเปลี่ยนจากสัญญาณอนาลอก ที่ได้จากสายโทรศัพท์ให้กลับไปเป็นสัญญาณดิจิตอล เพื่อส่งต่อไปยัง เครื่องคอมพิวเตอร์ปลายทาง สัญญาณจากคอมพิวเตอร์เป็นสัญญาณ Digital มีแค่ 0 กับ 1 เท่านั้น เมื่อเปลี่ยนมาเป็นสัญญาณอนาลอกอยู่ ในรูปที่คล้ายกับสัญญาณไฟฟ้า ของโทรศัพท์ จึงส่งไปทางสายโทรศัพท์ได้ สำหรับความไวของ โมเด็มที่ความไว 28.8 Kb. และ 33.6 Kb. นี่ไม่ค่อยมีปัญหาในการใช้เพราะมีมาตรฐาน เดียวกัน แต่โมเด็ม ความไวขนาด 28.8 Kb. ตอนนี้ไม่ค่อยมีใครใช้แล้ว สำหรับความไวที่ 33.6 Kb. นั้นยังผลิต และจำหน่ายเนื่อง จากยังมีผู้ใช้กันอยู่
สำหรับความไวของโมเด็ม 56 Kb. ตอนแรกมีมาตรฐานออกมา 2 อย่างคือ X2 และ K56Flex ออกมาเพื่อแย่งชิงมาตรฐานกัน ทำให้สับสน ในการใช้งาน ต่อมามาตรฐานสากล ได้กำหนดออกมาเป็น V.90 เป็นการยุติความไม่แน่นอน ของการใช้งาน โมเด็มบางตัวสามารถ อัพเดทเป็น V.90 ได้ แต่บางตัวก็ไม่สามารถทำได้ ตอนซื้อควรกำหนด ให้เป็นมาตรฐาน V.90 เลย จะได้ไม่มีปัญหา สำหรับโมเด็มปัจจุบันนี้ยังมีความสามารถในการรับส่ง Fax ด้วย ความไวในการส่ง Fax จะอยู่ที่ 14.4 Kb. เท่านั้น

         และในปัจจุบันนี้มีเทคโนโลยี ADSL นั้นเป็นเทคโนโลยีใหม่ ที่นับได้ว่าเป็นการเขยิบขั้นความเร็วในการ “ท่องเว็บ”  ของ บรรดาผู้ใช้งานตามบ้านที่อาศัยการท่องโลกกว้างผ่านคู่สายทองแดงตีเกลียว อย่างที่ไม่เคยสัมผัสมาก่อนจากโมเด็ม 56k ตัวเก่า

ประเภทของโมเด็ม แบ่งออกเป็น 3 ประเภทดังนี้

  โมเด็มภายนอก (External Modem) จะเป็นกล่องที่แยกออกมาต่างหากจากตัวเครื่องคอมพิวเตอร์ ซึ่งมีขนาดไม่ใหญ่นัก มักจะใช้สายเชื่อมต่อโมเด็มเข้ากับพอร์ตสื่อสาร ด้านหลังคอมพิวเตอร์ เช่น COM1,COM2,USB เป็นต้น ส่วนอีกสายหนึ่งจากโมเด็มจะเสียบเข้ากับแจ๊คโทรศัพท์ทั่วไป

ข้อดีของโมเด็มภายนอก ด้านความทนทาน, ความเสถียรภาพม สามารถโยกย้ายไปใช้กับคอมพิเตอร์เครื่องอื่นๆได้สะดวก สามารถตรวจสอบสถานะการทำงานของโมเด็มได้โดยตรง 

ข้อจำกัด ราคาแพงกว่าโมเด็มภายใน สิ้นเปลืองพื้นที่ใช้สอยบนโต๊ะ มักต้องการปลั๊กเสียบ AC

โมเด็มภายใน (Internal Modem) มีลักษณะเป็นการ์ดวงจรเสียบเข้ากับสล๊อตบนแผงหลัก(Motherboard) ปัจจุบันเครื่องคอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่มักถูกติดตั้งโมเด็มมาด้วย หรืออาจรวมอยู่ในแผงวงจรหลัก

ข้อดีไม่สิ้นเปลืองพื้นที่บนโต๊ะ ราคาประหยัด ไม่จำเป็นต้องใช้สายไฟฟ้า power เพื่อเสียบเข้ากับปลั๊ก AC เพิ่มเติม

ความเร็วในการส่งผ่านข้อมูลของโมเด็ม

โมเด็มที่มีความเร็วสูงย่อมส่งผ่านข้อมูลเสร็จได้เร็วกว่าและเสียค่าใช้จ่ายต่ำกว่าเมื่อใช้งานอินเทอร์เน็ตที่คิดค่าใช้จ่ายตามเวลาที่ใช้ไป ความเร็วในการส่งผ่านข้อมูลของโมเด็มจึงเป็นเรื่องสำคัญที่ควรคำนึงถึงเสมอ

ความเร็วในการส่งผ่านข้อมูลของโมเด็มถูกใช้ด้วยอัตราความเร็วซึ่งมีหน่วยวัดเป็นบิตต่อวินาที เรียกว่า bps (bit per second) หรือ Kps เช่น 56Kps อัตราความเร็วในการส่งผ่านข้อมูลของโมเด็ม อาจแบ่งเป็น 3 ระดับ ได้แก่ ช้า, เร็วปานกลาง และเร็วสูง

1. ช้า (Slow) มีอัตราความเร็วที่ประมาณ 1200, 2400 และ 4800 bps เอกสารแบบจดหมายจำนวน 10 หน้าสำหรับโมเด็มแบบ 2400bps สามารถส่งผ่านข้อมูลโดยใช้เวลาประมาณ 2.30 นาที จัดว่าช้าไม่ว่าจะใช้งานอะไรก็ตาม

2. เร็วปานกลาง (moderately fast) มีอัตราความเร็วที่ประมาณ 9600 และ 14,400 bps เอกสารขนาดเดียวกันเมื่อส่งผ่านโมเด็มแบบ 9600 bps จะใช้เวลาประมาณ 38 วินาที โดยทั่วไป เครื่องแฟกซ์จะรับ-ส่งข้อมูลที่ความเร็วนี้

3. เร็วสูง (high speed) มีอัตราความเร็วที่ 28,800 33,600 และ 56,000 bps เอกสารขนาดเดียวกันกับข้อ 1 เมื่อส่งผ่านด้วยโมเด็มแบบ 28.8 Kps จะใช้เวลาประมาณ 10 วินาที และใช้เวลา 5 วินาที สำหรับการใช้โมเด็ม 56 Kps

  ISDN Modem (Integrated Service Digital Network Modem) เป็นการสื่อสารส่งข้อมูลแบบสัญญาณดิจิทัลผ่านสายโทรศัพท์ธรรดา

ISDN แบ่งเป็นสองช่องทางเพื่อให้สามารถใช้โทรศัพท์สนทนา เล่นอินเทอร์เน็ต หรือโอนถ่ายข้อมูลในเวลาเดียวกันได้ด้วยอัตราความเร็ว 128 Kps เร็วกว่าโมเด็ม 28.8 Kps 4 เท่า และค่าใช้จ่ายในการติดตั้งสูง การใช้บริการจำเป็นต้องจัดเตรียมทั้งฮาร์ดแวร์ที่เป็นกล่องสำหรับเชื่อมต่อ ISDN หรืออะแดปเตอร์การ์ด เพื่อจะต่อเข้ากับไมโครคอมพิวเตอร์ นอกจากนั้น จะอยู่ภายในพื้นที่ให้บริการ ISDN ของหน่วยงานที่รับผิดชอบ เช่น องค์การโทรศัพท์หรือการสื่อสาร เป็นต้น

  ADSL Modem (Asymmetric Digital Subscriber Line Modem) เป็นโมเด็มที่ส่งผ่านข้อมูลด้วยความเร็วที่อัตราพันบิตต่อวินาที สายเช่าแบบดิจิทัล DSL จะใช้สายโทรศัพท์ธรรมดาในการส่งผ่านข้อมูลในอัตราเร็วที่ล้านบิตต่อวินาที ที่ประมาณ 1.5-8 Mbps ในการใช้ ADSL จำเป็นต้องมีอะแดปเตอร์, โมเด็มชนิดพิเศษ, และหมายเลขโทรศัพท์โมเด็มแบบ ADSL และจะแบ่งสายโทรศัพท์ออกเป็น 3 ช่องทางสำหรับเสียง, ข้อมูลส่งออก และข้อมูลรับเข้า

Dial-Up Modem (56K Dial-UP)

 

เป็นโมเด็มแบบอนาล็อคที่ใช้ในการรับส่งสัญญาณผ่านระบบโทรศัพท์แบบธรรดา เวลาเชื่อมต่อกับระบบเครือข่ายอินเทอร์เน็ตในแต่ละครั้งจำเป็นจะต้องหมุนหมายเลขโทรศัพท์ไปยังผู้ให้บริการอินเทอร์เร็ต (ISP) ด้วย มาตราฐานล่าสุดที่ใช้กันในปัจจุบัน คือ V.92 ซึ่งให้ Bit Rate หรืออัตราความเร็วในการรับส่งข้อมูลสูงสุดที่ 56/33.6 Kbps (รับข้อมูลขาลงจากอินเทอร์เน็ต หรือ Download ที่ความเร็ว 56 Kbps และส่งข้อมูล ขาขึ้น Upload ที่ความเร็ว 33.6 Kbps)





 

ADSL Modem (High-Speed Internet)

เป็นโมเด็มแบบดิจิตอลที่ใช้เทคโนโลยีในการติดต่อสื่อสารและรับส่งข้อมูลกันด้วยระบบเครือข่ายอินเทอร์เน็ตความเร็วสูงบนคู่สายโทรศัพท์แบบะรรดา โดยเลือกใช่ย่านความถี่ที่ไม่มีในการใช้งานอินเทอร์เน็ต (โมเด็มแบบ Dial-Up ในระหว่างใช้งานอินเทอร์เน็ตจะไม่สามารถใช้โทรศัพท์ปกติไปพร้อมๆกันได้) อีกทั้งเวลาเชื่อมต่อกับระบบเครือข่ายอินเทอร์เน็ตในแต่ละครั่ง ก็ไม่จำเป็นต้องหมุนหมายเลขโทรศัพท์เหมือนกับ 56k Dial-Up อีกด้วย ปัจจุบันเทคโนโยยีเครือข่ายอินเทอร์เน็ตความเร็วสูง (Hing-Speed Internet) และโมเด็มของ ADSL นี้กำลังเป็นที่นิยมและได้กลายเป็นมาตรฐานที่ใช้งานกันโดยทั่วไป ซึ่งผู้ใช้สามารถเลือกใช้ความเร็วได้ตามต้องการจากผู้ให้บริการอินเทอร์เน็ต (ISP) เช่น 256/128, 512/256 และ 1024/512 Kbps เป็นต้น โดยแต่ละความเร็วจะมีอัตราค่าบริการแต่กต่างกันไปสำหรับอัตราความเร็วในการรับส่งข้อมูลสูงสุดด้วยระบบ ADSL ในปัจจุบันจะอยู่ที่ 8192/1024 Kbps หรือก็คือ รับส่งข้อมูลขาลงจาก ISP (Download) ด้วยความเร็วสูงสุด 16 Mbps และส่งข้อมูลขาขึ้นไปหา ISP (Uplpad) ด้วยความเร็วสูงสุด 1 Mbps