สื่อกลางในการสื่อสารข้อมูล
4.3 สื่อกลางในการสื่อสารข้อมูล
การสื่อสารทุกชนิดต้องอาศัยสื่อกลางในการส่งผ่านข้อมูลเพื่อนำข้อมูลไปยังจุดหมายปลายทาง เช่น การคุยโทรศัพท์อาศัยสายโทรศัพท์เป็นสื่อกลางในการส่งสัญญาณคลื่นเสียงไปยังผู้รับ เป็นต้น สำหรับการติดต่อสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์อาจใช้สายเชื่อมต่อผ่านอุปกรณ์เชื่อมต่อหรืออาจใช้อุปกรณ์เชื่อมต่อแบบไร้สายเป็นสื่อกลางในการเชื่อมต่อก็ได้ สื่อกลางในการสื่อสารมีความสำคัญเพราะเป็นปัจจัยหนึ่งที่กำหนดประสิทธิภาพในการสื่อสาร เช่น ความเร็วในการส่งข้อมูล ปริมาณของข้อมูลที่สามารถนำไปได้ในหนึ่งหน่วยเวลา รวมถึงคุณภาพของการส่งข้อมูล เราจะกล่าวถึงสื่อกลางในการสื่อสารทั้งในแบบใช้สายและแบบไร้สายดังนี้
4.3.1 สื่อกลางแบบใช้สาย
1) สายคู่บิดเกลียว (twisted pair cable) สายนำสัญญาณแบบนี้แต่ละคู่สายที่เป็นสายทองแดงจะถูกพันบิดเป็นเกลียว เพื่อลบการรบกวนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากคู่สายข้างเคียงภายในสายเดียวกันหรือจากภายนอก ทำให้สามารถส่งข้อมูลด้วยความเร็วสูง สายคู่บิดเกลียวสามารถใช้ส่งข้อมูลจำนวนมากเป็นระยะทางไกลได้หลายกิโลเมตร เนื่องจากราคาไม่แพงมาก ใช้ส่งข้อมูลได้ดี น้ำหนักเบา ง่ายต่อการติดตั้ง จึงนิยมใช้งานอย่างกว้างขวาง ตัวอย่างสายคู่บิดเกลียว ดังรูปที่ 4.12
สายคู่บิดเกลียวมี 2 ชนิด คือ
1. สายคู่บิดเกลียวแบบไม่ป้องกันสัญญาณรบกวน หรือสายยูทีพี (Unshielded Twisted Pair :UTP) เป็นสายใช้ในระบบโทรศัพท์ ต่อมาได้มีการรับปรุงคุณสมบัติให้ดีขึ้น จนสามารถใช้กบสัญญาณความถี่สูงได้ ทำให้ส่งข้อมูลได้ด้วยความเร็วสูงขึ้น
เกร็ดน่ารู้
ชนิดของสายต่อยูทีพีสายยูทีพีที่ใช้เป็นสื่อกลางการสื่อสารข้อมูล ประกอบด้วยลวดทองแดง 8 เส้น ต่อเข้ากับหัวต่อแบบ RJ45 ขณะที่ในระบบโทรศัพท์จะใช้ลวดทองแดง เพียง 2 หรือ 4 เส้น ต่อเข้ากับหัวต่อแบบ RJ11
สายคู่บิดเกลียวแบบป้องกันสัญญาณรบกวน หรือสายเอสทีพี (Shielded Twisted Pair: STP) เป็นสายที่หุ้มด้วยตัวกั้นสัญญาณเพื่อป้องกันการรบกวนได้ดียิ่งขึ้น สายเอสทีพีรองรับความถี่ของการส่งข้อมูลสูงกว่าสายยูทีพี แต่มีราคาแพงกว่า
ในปัจจุบันการติดตั้งสายสัญญาณภายในอาคารนิยมใช้สายยูทีพีเป็นหลัก เพราะมีราคาถูกกว่าสายเอสทีพี และมีการพัฒนามาตรฐานให้มีคุณภาพสูงสามารถส่งข้อมูลความเร็วสูงได้ดีขึ้น
2) สายโคแอกซ์ (coaxial cable) เป็นสายนำสัญญาณที่เรารู้จักกันดี โดยใช้เป็นสายนำสัญญาณที่ต่อจากเสาอากาศเครื่องรับโทรทัศน์หรืสายเคเบิลทีวี ตัวสายประกอบด้วยลวดทองแดงที่เป็นแกนหลักหนึ่งเส้นหุ้มด้วยฉนวนเพื่อป้องกันกระแสไฟฟ้ารั่ว จากนั้นจะหุ้มด้วยตัวนำซึ่งทำจากลวดทองแดงทักเป็นร่างแหเพื่อป้องกันการรบกวนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและสัญญาณรบกวนอื่นๆ ก่อนจะหุ้มชั้นนอกสุดด้วยฉนวนพลาสติก และนิยมใช้เป็นสายนำสัญญาณแอนะล็อกเพื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์ภาพและเสียง (audio-video devices) ต่างๆ ภายในบ้านและสำนักงาน ตัวอย่างสายโคแอกซ์ ดังรูปที่ 4.13
3) สายไฟเบอร์ออพติก (fiber-optic cable) ประกอบด้วยกลุ่มของเส้นใยทำจากแก้วหรือพลาสติกที่มีขนาดเล็กประมาณเส้นผม แต่ละเส้นจะมีแกนกลาง (core) ที่ถูกห่อหุ้มด้วยวัสดุใยแก้วอีกชนิดหนึ่งซึ่งเรียกว่า แคล็ดดิง(cladding) และหุ้มอีกชั้นด้วยฉนวนเพื่อป้องกันการกระแทกและฉีกขาด ตัวอย่างสายไฟเบอร์ออพติก ดังรูปที่ 4.14
การส่งข้อมูลผ่านทางสื่อกลางชนิดนี้มีข้อแตกต่างจากชนิดอื่นๆ ซึ้งใช้สัญญาณไฟฟ้าในการส่งแต่การทำงานของสื่อกลางชนิดนี้จะใช้แสงความเข้มสูง เช่น แสงเลเซอร์ ส่งผ่านไปในเส้นใยแต่ละเส้นและอาศัยหลักการหักเหของแสง โดยใช้แคล็ดดิงเป็นตัวสะท้อนแสง ทำให้แสงสามารถเดินทางไปจนถึงปลายทางได้โดยไม่ถูกรบกวนโดยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าใดๆ และมีความผิดพลาดในการส่งข้อมูลต่ำมาก ทำให้สามารถส่งข้อมูลได้ด้วยความเร็วสูงระดับกิกะบิดต่อวินาที อีกทั้งยังมีความปลอดภัยในการส่งข้อมูลสูง มีความสามารถในการนำพาข้อมูลไปได้ในปริมาณมาก และสามารถส่งข้อมูลไปได้เป็นระยะทางไกลโดยมีความผิดพลาดน้อย จึงเหมาะที่จะใช้กับการเชื่อมโยงระหว่างอาคาร ระหว่างเมือง และถูกนำไปใช้เป็นสายแกนหลัก (backbone cable) เชื่อมโยงเครือข่ายหลักต่างๆเข้าด้วยกัน
สื่อกลางแบบใช้สายที่ได้กล่าวมาทั้งหมด มีคูณสมบัติและการนำไปใช้งานสรุปดังตารางที่ 4.1
4.3.2 สื่อกลางแบบไร้สาย การสื่อสารแบบไร้สายอาศัยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นสื่อกลางนำสัญญาณ ซึ่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่สามารถนำมาใช้ในการสื่อสารข้อมูลมีหลายชนิด แบ่งตามช่วงความถี่ที่แตกต่างกัน การสื่อสารแบบไรสายมีผู้นิยมใช้มากขึ้น เนื่องจากมีความคล่องตัวสูงและสะดวกสบาย มักนิยมใช้กันในพื้นที่ที่การติดตั้งสานนำสัญญาณทำได้ลำบากหรือค่าใช้จ่ายในการติดตั้งสูงเกินไป สื่อกลางของการสื่อสารแบบนี้ เช่น อินฟราเรด ( Infrared : IR ) ไมโครเวฟ ( microwave ) คลื่นวิทยุ (radio wave) และดาวเทียมสื่อสาร (communications satellite )
1.อินฟราเรด สื่อกลางประเภทนี้มักใช้กับการสื่อสารข้อมูลที่ไม่มีสิ่งกีดขวางระหว่างตัวส่งและตัวรักสัญญาณ เช่น การส่งสัญญาณจากรีโมตคอนโทรลไปยังเครื่องรักโทรศัพท์หรือวิทยุการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์กับคอมพิวเตอร์โดยผ่านพอร์ตไออาร์ดีเอ (The Infrared Data Association : IrDA ) :ซึ่งเป็นการเชื่อมต่อเครือข่ายระยะใกล้ ดังรูปที่ 4.15
2.ไมโครเวฟ เป็นสื่อกลางในการสื่อสารที่มีความเร็วสูง ใช้สำหรับการเชื่อมต่อระยะไกลโดยการส่งสัญญาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไปในอากาศพร้อมกับข้อมูลที่ต้องการส่ง และต้องมีสถานีที่ทำหน้าที่ส่งและรับข้อมูล และเนื่องจากสัญญาณไมโครเวฟจะเดินทางเป็นเส้นตรงไม่สามารถเลี้ยวตามความโค้งของผิวโลกได้ จึงต้องมีการตั้งสถานีรักส่งข้อมูลเป็นระยะ และส่งข้อมูลต่อกันระหว่างสถานี จนกว่าจะถึงสถานีปลายทาง และแต่ละสถานีจะตั้งอยู่ในที่สูง เช่น ดาดฟ้า ตึกสูง หรือยอดเขา เพื่อหลีกเลี่ยงการชนสิ่งกีดขวางในแนวการเดินทางของสัญญาณ การส่งข้อมูลผ่านสื่อกลางชนิดนี้เหมาะกับการส่งข้อมูลในพื้นที่ห่างไกลมากๆ และไม่สะดวกในการวางสายสัญญาณ ซึ่งเสาสัญญาณแต่ละเสาสามารถวางห่างไกลได้ถึง 80 กิโลเมตร ตัวอย่างการส่งสัญญาณผ่านไมโครเวฟภาคพื้นดินดังรูป 4.16
3.คลื่นวิทยุ เป็นสื่อกลางที่ใช้ส่งสัญญาณไปในอากาศ โดยสามารถส่งในระยะทางได้ทั้งใกล้และไกล โดยมีตัวกระจายสัญญาณ (broadcast) ส่งไปยังตัวรับสัญญาณ และใช้คลื่นวิทยุในช่วงความถี่ต่างๆ กันในการส่งข้อมูล เช่น การสื่อสารระยะไกลในการกระจายเสียงวิทยุระบบเอเอ็ม (Amplitude Modulation : AM ) และเอฟเอ็ม (Frequency Modulation : FM) หรือการสื่อสารระยะใกล้ โดยใช้ไวไฟ ( Wi-Fi ) และบลูทูท (bluetooth) ดังรูปที่ 4.17
เกร็ดน่ารู้
การสื่อสารโดยใช้โทรศัพท์เคลื่อนที่
การสื่อสารโดยใช้โทรศัพท์เคลื่อนที่ (mobile phone communication ) ใช้คลื่นวิทยุความถี่สูงส่งสัญญาณสื่อสารกันระหว่างเครื่องโทรศัพท์
และเสารักส่งสัญญาณ (tower) ที่อยู่มนรัศมีการติดต่อสื่อสาร ซึ่งเรียกบริเวณที่แต่ละเสาสัญญาณครอบคลุมว่าเซล (cell) สัญญาณการสื่อสารระหว่างโทรศัพท์ในแต่ละเซล จะถูกส่งต่อจากเสารับส่งสัญญาณเข้าสู่เครือข่ายระบบโทรศัพท์ที่เชื่อมต่อเสาสัญญาณทั้งหมดเข้าด้วยกันโดยสายสื่อสาร ซึ่งเมื่อผู้ใช้งานโทรศัพท์มีการเคลื่อนที่ออกห่างจากเซลหนึ่ง ไปในเซลอื่นสัญญาณการเชื่อมต่อของโทรศัพท์จะถูกส่งต่อไปยังเสารับส่งสัญญาณของเซลต่อไปเรื่อยๆ โดยทั่วไปเซลหนึ่งๆ สามารถครอบคลุมรัศมีได้ไกลหลายกิโลเมตร
เกร็ดน่ารู้
การพัฒนาระบบโทรศัพท์มือถือ ได้แบ่งออกเป็นยุคต่างๆ ดังนี้
4) ดาวทียมสื่อสาร พัฒนาขึ้นมาเพื่อหลีกเลี่ยงข้อจำกัดของสถานีรักส่งไมโครเวฟบนผิวโลกโดนเป็นสถานีรับส่งสัญญาณไมโครเวฟบนอวกาศ ในการส่งสัญญาณต้องมีสถานีภาคพื้นดินคอยทำหน้าที่รับและส่งสัญญาณขึ้นไปบนดาวเทียมที่โคจรอยู่สูงจากพื้นโลกประมาณ 35,600 กิโลเมตร ดังรูปที่ 4.18 โดนดาวเทียมเหล่านั้นจะเคลื่อนที่ด้วยคามเร็วที่เท่ากับการหมุนของโลก จึงเสมือนกับดาวเทียมนั้นอยู่นิ่งกับที่ขณะที่โลกหมุนรอบตัวเอง ทำให้การส่งสัญญาณไมโครเวฟจากสถานีหนึ่งขึ้นไปบนดาวเทียม และการกระจายสัญญาณจากดาวเทียมลงมายังสถานีตามจุดต่างๆ บนผิวโลก เป็นไปอย่างแม่นยำ นอกจากนี้ยังมีการใช้งานดาวเทียมในการระบุตำแหน่งบนพื้นโลกเรียกว่าระบบจีพีเอส โดยบอกพิกัดเส้นรุ้งและเส้นแวงของผู้ใช้งานเพื่อใช้ในการนำทาง
การเชื่อมต่อ
จุดปลายทางของการรับ-ส่งข้อมูล เราเรียกว่าโหนด (Node) ซึ่งโหนดนี้อาจเป็น คอมพิวเตอร์ เครื่องพิมพ์ ATM หรือเครื่องรับโทรศัพท์ ซึ่งแล้วแต่วัตถุประสงค์ของการใช้งาน ซึ่งการที่จะทำให้แต่ละโหนด ติดต่อรับ-ส่งข้อมูลถึงกันได้นั้น ต้องมีการเชื่อมต่อที่เป็นระบบ ในรบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์นี้ เราสามารถแบ่งลักษณะของการเชื่อมโยงออกเป็น 3 ลักษณะ คือ
1. เครือข่ายแบบดาว (Star Network) เครือข่ายแบบนี้จะมีคอมพิวเตอร์คอมพิวเตอร์หลักที่เป็นโฮสต์ (Host) ต่อสายสื่อสารกับคอมพิวเตอร์ย่อยที่เป็นไคลเอนต์ (Client) คอมพิวเตอร์ที่เป็นไคลเอนต์แต่ละเครื่องไม่สามารถติดต่อกันได้โดยตรง การติอต่อจะต้องผ่านคอมพิวเตอร์โฮสต์ที่เป็นศูนย์กลาง
2. เครือข่ายแบบวงแหวน (Ring Network) เครือข่ายแบบนี้จะมีการติดต่อสื่อสารเป็นแบบวงแหวนโดยที่ไม่มีคอมพิวเตอร์หลัก คอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องในเครือข่ายสามารถติดต่อกันได้โดยตรง
3. เครือข่ายแบบบัส (Bus Network) เครือข่ายแบบนี้จะมีการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์บนสายเคเบิล ซึ่งเรียกว่าบัส คอมพิวเตอร์เครื่องหนึ่งๆ สามารถส่งถ่ายข้อมูลได้เป็นอิสระ โดยข้อมูลจะวิ่งผ่านอุปกรณ์ต่างๆ บนสายเคเบิลจนกว่าจะถึงจุดที่ระบุไว้ (Address)
การเชื่อมต่อแบบจุดต่อจุด แบบผสม(Hybird Network) หมายถึง
-เชื่อมต่อที่ผสมผสานเครือข่ายย่อยๆ หลายส่วนมารวมเข้าด้วยกัน เช่น นำเอาเครือข่ายระบบ Bus, ระบบ Ring และ ระบบ Star มาเชื่อมต่อเข้าด้วยกัน เหมาะสำหรับบางหน่วยงานที่มีเครือข่ายเก่าและใหม่ให้สามารถทำงานร่วมกันได้ ซึ่งระบบ Hybrid Network นี้จะมีโครงสร้างแบบ Hierarchical หรือ Tre ที่มีลำดับชั้นในการทำงานด้วยกัน คือ จะมีเครือ ข่ายคอมพิวเตอร์ย่อยหลายๆ เครือข่ายเพื่อให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุดในการทำงานเครือข่ายบริเวณกว้าง เป็นตัวอย่างเครือข่ายผสมที่พบเห็นกันมากที่สุด เครือข่ายแบบนี้จะเชื่อมต่อเครือข่าย เล็ก-ใหญ่หลากหลาย แบบเข้าด้วยกันเป็นเครือข่ายเดียวซึ่งเครือข่ายที่ถูกเชื่อมต่ออาจจะอยู่ห่างกันคนละจังหวัดหรืออาจจะอยู่คน ละประเทศก็เป็นได้  การสื่อสารข้อมูลและเครือข่ายคอมพิวเตอร์ : ลักษณะของสัญญาณที่ใช้ในการส่งสัญญาณข้อมูล
การส่งสัญญาณข้อมูล หรือข่าวสารต่าง ๆ สามารถทำได้ 2 ลักษณะดังนี้
1. การส่งสัญญาณแบบอนาลอก(Analog Transmission)
เป็นการส่งสัญญาณแบบอนาล๊อกโดยไม่สนใจในสิ่งที่บรรจุรวมอยู่ในสัญญาณเลยสัญญาณจะแทน ข้อมูลอนาล๊อก เช่น สัญญาณเสียง หรือ ข้อมูลดิจิตอล เช่น ข้อมูลไบนารีผ่านโมเด็ม สัญญาณอนาล๊อกที่ทำการส่งออกไป พลังงานจะอ่อนลง ไปเรื่อยๆ เมื่อระยะทางทางเพิ่มขึ้น ดั้งนั้น ในการส่งสัญญาณอนาล๊อกไประยะไกลๆ จึงต้องอาศัยเครื่องขยายสัญญาณ หรือ แอมปลิไฟเออร์ (Amplifier) เพื่อเพิ่มพลังงานให้กับ พลังงาน ให้กับสัญญาณ แต่ในการใช้เครื่องขยายสัญญาณจะมีการ สร้างสัญญาณรบกวนขึ้น (Noise) รวมกับสัญญาณข้อมูลด้วย ยิ่งระยะทาง ไกล มากเท่าไหร่ ก็ยิ่งมีสัญญาณรบกวนมากขึ้นเท่านั้น การส่งสัญญาณอนาล๊อกจึงต้องการวงจรกรองสัญญาณ (Filter) เพื่อกรองเอาสัญญาณ รบกวนออกอีก ดั้งหัวข้อต่อไปนี้
สัญญาณแบบอนาลอก (Analog Signal)
-จะเป็นสัญญาณแบบต่อเนื่อง
-ทุกๆ ค่า ที่เปลี่ยนแปลงไปของระดับสัญญาณจะมีความหมายที่แตกต่างกัน
-การส่งสัญญาณแบบนี้จะถูกรบกวนให้มีการแปลความหมายผิดพลาดได้ง่ายเนื่องจากค่าทุกค่า ถูกนำมาใช้งาน
-สัญญาณแบบแอนะล็อกนี้จะเป็นสัญญาณที่สื่อกลางในการสื่อสารส่วนมากใช้อยู่เช่น สัญญาณเสียงในสายโทรศัพท์ เป็นต้น
รูปแสดงลักษณะการส่งสัญญาณแบบอนาลอก
เมื่อมีการขยายสัญญาณครั้งที่ 1 สัญญาณที่ได้จะเป็นดังรูป ก.
เมื่อมีการขยายสัญญาณครั้งที่ 2 สัญญาณที่ได้จะเป็นดังรูป ข.
2. การส่งสัญญาณแบบดิจิตอล(Digital Transmission)
การส่งสัญญาณแบบดิจิตอลจะใช้เมื่อต้องการข้อมูลที่ถูกต้องชัดเจนแน่นอน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องสนใจรายละเอียดทุกอย่างที่บรรจุมากับสัญญาณ ในทำนองเดียวกันกับการส่งสัญญาณแบบอนาลอก กล่าวคือ เมื่อระยะทางในการส่งมากขึ้น สัญญาณดิจิตอลก็จะจางลง ซึ่งสามารถแก้ไขได้โดยใช้อุปกรณ์ทำสัญญาณซ้ำ หรือรีพีตเตอร์ (Repeater)
สัญญาณแบบดิจิตอล (Digital Signal)
-จะประกอบขึ้นจากระดับสัญญาณเพียง 2 ค่าคือ สัญญาณระดับสูงสุด และสัญญาณระดับต่ำสุด
-มีประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือสูงกว่าแบบอนาลอกเนื่องจากมีการใช้งานค่าสองค่าเพื่อนำมาตีความหมายเป็น on/off หรือ0/1 เท่านั้น
-เป็นสัญญาณที่คอมพิวเตอร์ใช้ในการติดต่อสื่อสาร
รูป แสดงลักษณะการส่งสัญญาณแบบดิจิตอล
มีสัญญาณรบกวนแทรก
แต่สามารถแยก 1 และ 0 ได้ 
เมื่อมีการขยายสัญญาณครั้งที่ 1 และปรับแต่งสัญญาณที่ได้จะเป็นดังรูป ก.
เมื่อมีการขยายสัญญาณครั้งที่ 2 และปรับแต่งสัญญาณที่ได้จะเป็นดังรูป ข.
ปัจจุบันการส่งสัญญาณแบบดิจิตอลจะเข้ามามีบทบาทสูงในการสื่อสารข้อมูล เนื่องจากให้ความถูกต้องชัดเจนของข้อมูลสูง และส่งได้ในระยะไกลด้วย สามารถเชื่อมต่อเข้าสู่ระบบคอมพิวเตอร์ได้ง่ายด้วย ทั้งนี้เนื่องจากสัญญาณจากคอมพิวเตอร์อยู่ใน รูปของดิจิตอลนั่นเองแต่เดิมนั้นถ้าหากระยะทางในการสื่อสารไกลมักจะใช้สัญญาณแบบอนาลอกเสียส่วนใหญ่ เช่น โทรศัพท์, โทรเลข เป็นต้น
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น