5.ผู้จัดทำ

ผู้จัดทำ 

นางสาว นิตธิดา  บัวงาม

ชั้น ม.4/1   เลขที่ 9

วิชา คอมพิวเตอร์  ภาคเรียนที่2/2559

ครูผู้สอน นายปัณณวิชย์  ธนกรไพโรจน์

โรงเรียนบ้านกันทรารมย์

4.ตัวกลางการสื่อสารข้อมูล

ตัวกลางการสื่อสารข้อมูล

m       สื่อ หรือตัวกลางการสื่อสารข้อมูล (communication media) ถือว่าเป็นองค์ประกอบสำคัญของการสื่อสารข้อมูล เพราะการเลือกใช้สื่อที่เหมะสม ทำให้เกิดประสิทธิภาพในการสื่อสารข้อมูลและประหยัดต้นทุน ตัวกลางหรือสื่อที่ใช้ในการสื่อสารแบ่งได้เป็น 2 ประเทใหญ่ๆ ดังนี้  สื่อนำข้อมูลแบบมีสาย              สื่อนำข้อมูลแบบมีสาย (wired media) หรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า guided media ซึ่งก็คือ สื่อที่สามารถบังคับให้สัญญาณข้อมูลเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่กำหนดได้ แบ่งเป็น 3 ชนิด ดังนี้ 1.สายคู่บิดเกลียว (twisted pair cable)         ลักษณะทางกายภาพ : สายคู่บิดเกลีบวเป็นสายสัญญาณไฟฟ้านำข้อมูลได้ทั้งแอนะล็อกและดิจิทัล ลักษณะคล้ายสายไฟทั่วไป ราคาไม่แพงมาก น้ำหนัหเบา ติดตั้งได้ง่าย ภายในสายคู่บิดเกลียวจะประกอบด้วยสายทองแดงพันกันเป็นเกลียว เป็นคู่ๆ ซึ้งอาจจะมี 2,4 หรือ 6 คู่ สายคู่บิดเกลียวแบ่งออกเป็น 2 ประเภท ดังนี้    * แบบไม่มีชั้นโลหะห่อหุ้ม เรียกว่า unshielded twisted pair หรือเรียกย่อๆว่า สาย usp    * แบบมีชั้นโลหะห่อหุ้ม เรียกว่า shielded twisted pair หรือเรียกย่อๆว่า stp ซึ่งภายในสายมีโลหะห่อหุ้มอีกชั้น โลหะจะทำหน้าที่ป้องกันสัญญาณรบกวนที่มา จากภายนอก         คุณสมบัติ : เนื่องจากสายคู่บิดเกลียวประกอบด้วยสายทองแดงพันเป็นเกลียว การพันกันเป็นเกลียวทำเพื่อรบการรบกวนจากสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าจากคู่สายข้างเคียงในสายเคบิลเดียวกันหรือภายนอกลงได้         ความถี่ในการส่งข้อมูล : 100 เฮิรตซ์ (Hz) ถึง 5 เมกะเฮิรตซ์ (MHz)         ความเร็วในการส่งข้อมูล : 1 ล้านบิตต่อวินาที (Mbps) 2.สายโคแอกเชียล (coaxial cable)               ลักษณะทางกายภาพ : สายโคแอกเชียล เป็นสายสัญญาณไฟฟ้านำข้อมูลได้ทั้งแอนะล็อกและ ดิจิทัลเช่นเดียวกับสายคู่บิดเกลียว ลักษณะคล้ายสายเคเบิคทีวี โดยภายในมีตัวนำไฟฟ้าเป็นแกนกลางและห่อหุ้มด้วยฉนวนเป็นชั้นๆตัวนำโลหะทำหน้าที่ส่งสัญญาณ ส่วนฉนวนทำหน้าที่ป้องกันสัญญาณรบกวนจากภายนอก          คุณสมบัติ :  สายโคแอกเชียลมีฉนวนห่อหุ้มหลายชั้น ทำให้ป้องกันสัญญาณรบกวนได้มากกว่า สายคู่บิดเกลียว ส่งข้อมูลได้ระยะทางไกล และมีช่วงความกว้างในการส่งข้อมูลมาก  ทำให้ส่งข้อมูลด้วยอัตราเร็ว มีราคาสูงกว่าสายคู่บิดเกลียว          ความถี่ในการส่งข้อมูล : 100 เมกะเฮิรตซ์ (MHz) ถึง 500 เมกะเฮิรตซ์ (MHz)          ความเร็วในการส่งข้อมูล : 1 ล้านบิตต่อวินาที (Mbps) ถึง 1 พันล้านบิตต่อวินาที (Gbps) 3.สายใยแก้วนำแสง (optical fiber cable)                    ลักษณะทางกายภาพ : สายใยแก้วนำแสง ภายในสายประกอบด้วย แกนกลางทำจาก ใยแก้วนำแสง ซึ่งเป็นท่อแก้วหรือท่อซิลิกาหลอมละลาย และห่อหุ้มด้วยวัสดุป้องกันแสง  สัญญาณที่ส่งผ่านสายใยแก้วนำแสง คือ แสง ดังนั้น ข้อมูลจะถูกแปลงเป็นเเสงที่มีความเข้มของ แสงต่างระดับกัน เพื่อส่งผ่านสายใยแก้วนำแสง          คุณสมบัติ : เนื่องจากสายใยแก้วนำเเสงนำสัญญาณที่เป็นแสง ดังนั้นเเสงมีการเคลื่อนที่เร็วมาก  การส่งข้อมูลผ่านสายใยแก้วนำเเสงจึงทำการส่งได้เร็วเท่ากับความเร็วแสง สิ่งรบกวนจากภายนอกมี เพียงแสงเท่านั้น ดังนั้นสัญญาณรบกวนจากภายนอกจึงมีน้อยมาก แต่ราคาของสายใยแก้วนำแสงมี ราคาสูง และการติดตั้งเดินสายทำได้ยากกว่าสายประเภทอื่นๆ ส่วนใหญ่การเดินสายจะเดินใส่ท่อลงใต้ ดินเพื่อป้องกันแสงรบกวน          ความเร็วในการส่งข้อมูล : 10 ล้านบิตต่อวินาที (Mbps) ถึง 2 พันล้านบิตต่อวินาที (gbps) สื่อนำข้อมูลแบบไร้สาย                       สื่อนำข้อมูลแบบไร้สาย (wireless media) หรือเรียกอีกอย่างหนึ่งคือ unguided media คือ สื่อที่ไม่สามารถกำหนดทิศทางให้ข้อมูลเดินทางไปในทิศทางที่ต้องการได้ อากาศเป็นสื่อหรือตัวกลางในการนำข้อมูลไปยังปลายทางชนิดหนึ่ง การสื่อสารโดยใช้อากาศเป็นตัวกลางมีลักษณะการสื่สาร 4 ประเภท ดังนี้ 1.แสงอินฟราเรด            การสื่อสารโดยการส่งด้วยแสงอินฟราเรด (infrared) จะใช้ในการสื่อสารระยะทางใกล้ๆ  เช่น การใช้แสงอินฟราเรดจากเครื่องรีโมทคอนโทรลไปยังเครื่องรับวิทยุและโทรทัศน์  การส่งข้อมูลจากโทรศัพท์มือถือไปยังมือถือด้วยกันเอง หรือระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์แบบพกพา เนื่องจากแสงอินฟราเรดไม่สามารถทะลุผ่านวัตถุทึบแสงได้ ดังนั้นไมสามารถส่งข้อมูลในระยะทางไกล ได้ 2.สัญญาณวิทยุ                     การสื่อสารข้อมูลโดยการส่งสัญญาณวิทยุ (radio wave) ที่มีความถี่ต่างๆกัน สามารถส่งไปได้ใน ระยะทางไกลๆ หรือในสถานที่ที่ไม่สามารถใช้สายส่งได้ แต่เนื่องจากใช้อากาศเป็นตัวกลางในการ สื่อสาร ดังนั้นเมื่อสภาพอากาศไม่ดี จึงมีผลต่อสัญญาณวิทยุที่ทำการส่งออกไป สัญญาณวิทยุมีหลาย ความถี่ ซึ่งใช้ประโยชน์แตกต่างกัน เช่น สัญญาณที่ความถี่ 300 กิโลเฮิรตซ์ (KHz) -3 เมกะเฮิรตซ์  (MHz) ใช้ส่งสัญญาณโทรทัศน์ช่อง 3,5,7,9 วิทยุสายการบิน เป็นต้น 3.ระบบไมโครเวฟ             ระบบไมโครเวฟ (microwave) เป็นการสื่อสารไร้สายโดยการส่งสัญญาณป็นคลื่นไมโครเวฟ จากเสาไมโครเวฟต้นหนึ่งไปยังเสาไมโครเวฟที่ตั้งอยู่ในระยะทางที่ไกลออกไป เนื่องจากทิศทางการ ส่งข้อมูลระหว่างเสาไมโครเวฟ 2 ต้น ส่งในทิศทางที่เป็นเส้นตรง หรือเรียกว่าระยะเส้นสายตา  (line of sight) ดังนั้นถ้าระหว่างเส้นทางการส่งข้อมูลมีสิ่งกีดขวางก็จะไม่สามารถส่งสัญญาณได้  ดังนั้นจึงต้องมีการติดตั้งจานรับส่งเป็นสถานีทวนสัญญาณ (repeater station) เพื่อเป็นจุดส่งสัญญาณ ต่อไปยังเสาไมโครเวฟต้นต่อไป ซึ่งเป็นลักษณะการสื่อสารแบบส่งสัญญาณต่อเนื่องเป็นช่วงๆไป  โดยปกติคลื่นไมโครเวฟจะถูกส่งได้ไกลประมาณ 20-30 ไมล์ คลื่นไมโครเวฟ จะถูกรบกวนได้จาก สภาพอากาศที่ไม่ดี เช่น ฝนตก ฟ้าร้อง ฟ้าผ่า เป็นต้น              คลื่นไมโครเวฟมีความถี่สูงถึง 2 ล้านรอบ (MHz) ถึง 40 พันล้านรอบต่อวินาที (GHz) สามารถส่งข้อมูลได้ในปริมาณมากถึง 1 ล้านบิตต่อวินาที (Mbps) ถึง 10 พันล้านบิตต่อวินาที (Gbps)               ข้อดีของการสื่อสารด้วยระบบไมโครเวฟ คือ สามารถทำการสื่อสารระยะทางไกลๆได้โดย ไม่ต้องเดินสายให้ยุ่งยาก และสามารถส่งข้อมูลได้ในปริมารมาก แต่ข้อเสียคือ คลื่นไมโครเวฟถูกรบ กวนได้ง่ายจากสภาพอากาศที่แปรปรวน และมีค่าติดตั้งเสาและจานรับและส่งที่มีราคาแพง 4.การสื่อสารผ่านดาวเทียม               เมื่อต้องการทำการสื่อสารในระยะทางที่ไกลออกไป การเชื่อมต่อโดยใช้สายเคเบิลไม สามารถทำได้ การสื่อสารด้วยระบบไมโครเวฟก็ต้องเสียค่าใช้จ่ายมากและทำการติดตั้งยาก  ดังนั้นคำตอบของการสื่อสารในระยะทางไกลอีกวิธีหนึ่ง คือ การสื่อสารผ่านดาวเทียม  (satellite communication) การสื่อสารดาวเทียม เป็นการสื่อสารจากพื้นโลกไปสู่ดาวเทียม  โดยบนพื้นโลกจะมีสถานีส่งสัญญาณข้อมูลไปยังดาวเทียมที่โคจรอยู่นอกโลก ซึ่งจะทำหน้าที่ทวน สัญญาณและกระจายสัญญาณส่งกลับมายังสถานีรับบนพื้นโลก โดยจะทำการส่งดาวเทียมขึ้นไปอยู่ ห่างจากพื้นโลกประมาณ 22.000 ไมล์์ ด้วยระยะทางการส่งข้อมูลระหว่างโลกและดาวเทียมที่อยู่ไกล กันมากทำการส่งข้อมูลมีความล่าช้า (dalay) การสื่อสารผ่านดาวเทียมเหมาะสมกับการสื่อสารระยะ ไกลมากๆ เช่น การสื่อสารระหว่างประเทศ

3.รูปแบบของการถ่ายโอนข้อมูล

1.2รูปแบบของการส่งสัญญาณข้อมูล

ประเภทของการถ่ายโอนข้อมูล                 การส่งสัญญาณข้อมูลแบ่งออกได้เป็น  2  ประเภทคือ  การส่งแบบขนานและแบบอนุกรม     -  การสื่อสารแบบขนาน (Parallel Transimission)       การส่งแบบขนานนั้นจะทำการส่งข้อมูลทีละหลาย ๆ บิต  เช่น  ส่ง  10011110  ทั้ง  8 บิต                                                            ออกไปพร้อมกันโดยผ่านสายส่งข้อมูลที่มี  8  เส้น  ส่วนการส่งข้อมูลแบบอนุกรม  ข้อมูลจะถูกส่งออก ไปทีละบิตต่อเนื่องกัน       ไป  เช่นถ้าข้อมูลคือ  10011110  เลข 0  ทางขวามือสุดเป็นบิตที่  1  เรียงลำดับไปจนครบ  8 บิต                                         โดยการส่งนั้นจะใช้ส   เส้นเดียวเท่านั้น                                     ข้อดี    คือ สามารถส่งข้อมูลได้รวดเร็ว เพราะส่งครั้งละ  8  บิท                  ข้อเสีย    คือ ใช่ส่งแต่เฉพาะใกล้ ๆ เท่านั้น   ราคาแพง   -  การสื่อสารแบบอนุกรม  (Serial Tranmission) ในการสื่อสารข้อมูลแบบอนุกรม ข้อมูลถูกส่งออกมาทีละบิต ระหว่างจุดส่งและจุดรับ จะเห็นว่าการส่งข้อมูลแบบนี้ช้ากว่าแบบขนาน ตัวกลางการสื่อสาร แบบอนุกรมต้องการเพียงช่องเดียวหรือสายเพียงคู่เดียว ค่าใช้จ่ายในสื่อกลางถูกกว่าแบบขนานสำหรับการส่งระยะทางไกล ๆ โดยเฉพาะเมื่อเรามีระบบการสื่อสาร ทางโทรศัพท์ไว้ใช้งานอยู่แล้วย่อมจะเป็นการประหยัดกว่าที่จะทำการติดต่อสื่อสารทีละ 8 ช่อง เพื่อการถ่ายโอนข้อมูลแบบขนานอย่างแน่นอน           การส่งข้อมูลแบบอนุกรม ข้อมูลจากจุดส่งจะถูกเปลี่ยนให้เป็นอนุกรมเสียก่อนแล้วค่อยทยอยส่งออกทีละบิตไปยังจุดรับ ณ ที่จุดรับจะต้องมีกลไกในการ เปลี่ยนข้อมูลที่ส่งมาทีละบิต ให้เป็นสัญญาณแบบขนานที่ลงตัวพอดี นั่นคือ บิต 1 ลงที่บัสข้อมูลเส้นที่ 1 พอดี การที่จะทำให้ การแปลงสัญญารจากอนุกรม ทีละบิตให้ลงตัวพอดีนั้นจำเป็นจะต้องมีกลไกที่เหมาะสม เพื่อป้องกันการผิดพลาดในการรับ

2.ชนิดของสัญญาณข้อมูล

ชนิดของสัญญาณข้อมูล

ข้อมูลอาจจะเป็นข้อความ เสียง หรือภาพเคลื่อนไหว ซึ่งไม่สามารถส่งไปในระยะทางไกลด้วยความเร็วสูง ดังนั้นข้อมูลจะต้องถูกแปลงเป็นสัญญาไฟฟ้าที่เรียกว่า สัญญาณข้อมูล (data signal) ทำให้สามารถส่งผ่านสื่อไปได้ในระยะทางไกลด้วยความเร็วสูง ข้อมูลจะถูกแปลงเป็นสัญญาณข้อมูลได้ 2 ประเภท ดังนี้ 1.สัญญาณแอนะล็อก                    สัญญาณแอนะล็อก (analog signal) สามารถเขียนแทนได้ด้วยรูปกราฟคลื่อนไซน์ (sine wave) ลักษณะเป็นสัญญาณแบบต่อเนื่อง อธิบายรูปกราฟคลื่นไซต์ด้วยค่าความถี่ และระดับความเข้มของสัญญาณค่าความถี่ คือ จำนวนรอบของคลื่อนที่เคลื่อนที่ใน 1 วินาที หรือในเวลา 1 วินาที คลื่นเคลื่อนที่ได้กี่รอบนั่นเอง เช่น สถานีวิทยุ hotwave กระจายเสียงที่ความถี่ 91.5 เมกะเฮิรตซ์ (MHz) หมายความว่า เสียงดีเจจากคลื่นวิทยุ hotwave จะถูกแปลงเป็นสัญญาณแอนะล็อก โดยใน 1 วินาที สามารถผลิตคลื่นให้มีสัญญาณ 91.5 ล้านรอบ ถ้าผู้รับต้องบการรับฟังเพลงจากสถานีวิทยุ hatwave ก็ต้องหมุนเครื่องรับวิทยุให้ตรงกับความถี่ที่สถานีส่งออกมานั่นเอง ข้อเสียของสัญญาณแบบแอนะล็อก คือ สัญญาณถูกรบกวนได้ง่าย ทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการรับส่งข้อมูล เมื่อต้องส่งข้อมูลออกไปในระยะทางไกลระดับของสัญญาณจะอ่อนลง และมีสัญญาณรบกวน ดังนั้นจึงต้องมีเครื่งทวนสัญญาณ เพื่อเพิ่มระดับสัญญาณแส่งต่อไป ตัวอย่างของสัญญาณข้อมูลแบบแอนะล็อก เช่น สัญญาณเสียงในสายโทรศัพท์ สัญญาณเสียงที่ส่งจากสถานีวิทยุ เป็นต้น 2.สัญญาณดิจิทัล                    สัญญาณดิจิทัล (digital signal) ลักษณะเป็นกราฟสี่เหลี่ยม (square graph) เป็นสัญญาณแบบไม่ต่อเนื่อง รูปแบบของสัญญาณมีการเปลี่ยนแปลงแบบไม่ปะติดปะต่อ กล่าวคือ มีบางช่วงที่ระดับสัญญาณเป็น 0 การแปลงข้อมูลให้อยู่ในรูปของสัญญาณดิจิทัลต้องทำการเเปลงข้อมูลให้ข้อมูลเป็นแบบดิจิทัลก่น นั่นคือต้องแปลงข้อมูลให้อยู่ในรูปแบบเลขฐานสอง คือ 0 และ 1 แล้วทำการแปลงข้อมุลนั้นให้เป็นสัญญาณดิจิทัล ซึ่งสามารถแปลงได้หลายรูปแบบ เช่น แบบ unipolar แทนบิต 0 ด้วยระดับสัญญาณที่เป็นกลาง และบิต 1 ด้วยระดับสัญญาณเป็นบวก การส่งสัญญาณข้อมูลแบบดิจิทัลมีคุณภาพดีกว่าแบบแอนะล็อก เมื่อต้องการส่งในระยะทางที่ไกลออกไปจะต้องใช้อุปกรณ์ทวนสัญญาณที่เรียกว่า รีพีตเตอรื (repeater) ซึ่งรีพีตเตอร์จะทำการกรองเอาสัญญาณรบกวนออกก่อนแล้วค่อยเพิ่มระดับสัญญาณ จากนั้นจึงส่งออกไป จะเห็นได้ว่าคุณภาพของสัญญาณที่ส่งออกไปจะใกล้เคียงของเดิมที่ส่งมา สัญญาณดิจิทัลมีหน่วยวัดความเร็วเป็นบิตต่อนาที หรือ bit per second (bps) หมายถึง จำนวนบิตที่ส่งได้ในช่วงเวลา 1 วินาที เช่น โมเด็มมีความเร็ว 56 kbps หมายความว่า โมเด็มสามารถผลิตสัญญาณดิจิทัลได้ประมาณ 56,000 บิตใน 1 วินาที

1.ทิศทางการสื่อสารข้อมูล

ทิศทางการส่งข้อมูล

การสื่อสารข้อมูลจากผู้ส่งไปยังผู้รับมีทิศทางการส่งข้อมูล (transmission mode) 3 รูปแบบ ดังนี้ 1.การส่งข้อมูลทิศทางเดียว                  การสื่อสารข้อมูลทางเดียว (simplea transmission) เป็นการสื่อสารข้อมูลที่มีผู้ส่งข้อมูลทำหน้าที่ส่งแต่เพียงผู้เดียวและผู้รับทำหน้าที่รับข้อมูลแต่เพียงอย่างเดียว ตลอดการทำการสื่อสารข้อมูลกันผู้รับจะไม่มีการตอบกลับมายังผู้ส่งเลย การสื่อสารข้อมูลในลักษณะนี้ เช่น การรับฟังวิทยุ การดูโทรทัศน์ การรับข้อมูลจากเพจเจอร์ เป็นต้น 2.การส่งข้อมูลสองทิศทางสลับกัน                      การสื่อสารข้อมูลโดยการส่งข้อมูลสองทิศทางสลับกัน (half-duplex transmission) เป็นการสื่อสารข้อมูลที่ผู้ส่งเเละผู้รับทำหน้าที่ผลัดกันส่งและรับ โดยที่ระหว่างฝ่ายหนึ่งทำหน้าที่ส่ง อีกฝ่ายหนึ่งจะต้องรอให้ผู้ส่งให้เสร็จก่อนถึงจะสามารถส่งกลับได้ นั่นคือ ณ ขณะใดขณะหนึ่ง จะมีผู้ส่งเพียงฝ่ายเดียวเท่านั้น ไม่สามารถส่งโต้ตอบกันได้ในเวลาเดียวกัน จึงเป็นการผลัดการส่งและรับข้อมูล เช่น การใช้วิทยุสื่อสาร เป็นต้น 3.การส่งข้อมูลสองทิศทางพร้อมกัน                     การสื่อสารข้อมูลโดยการส่งข้อมูลสองทิศทางพร้อมกัน (full-duplex transmission) เป็นการสื่อสารข้อมูลที่ทั้งผู้ส่งและผู้รับสามารถเป้นผู้ส่งและผู้รับพร้อมกันได้ในเวลาเดียวกัน นั่นคือ ระหว่างอีกฝ่ายหนึ่งทำการส่งข้อมูลอยู่ อีกฝ่ายหนึ่งก็สามารถส่งข้อมูลตอบกลับมาได้เลยโดย ไม่ต้องรอให้ส่งข้อมูลหมดก่อน เช่น การคุยโทรศัพท์ และการสนทนาผ่านเครือข่ายอินเตอร์เน็ต เป็นต้น