การสื่อสาร ข้อมูลและระบบเครือข่ายทางธุรกิจ

1. การสื่อสารข้อมูลและระบบเครือข่ายทางธุรกิจการสื่อสารข้อมูลและระบบเครือข่ายทางธุรกิจ บทที่ 2 สื่อที่ใช้ในการสื่อสารข้อมูลและอุปกรณ์สื่อสาร

2. สื่อประเภทเหนี่ยวนำ (Conducted Media) • สายโคแอคเชียล (Coaxial cable) • สายคู่บิดเกลียว (Twisted pair wire) • แบบไม่มีฉนวนหุ้ม (Unshielded Twisted Pair: UTP) • แบบมีฉนวนหุ้ม (Shielded Twisted Pair: STP) • สายใยแก้วนำแสง (Fiber-Optic cable)

3. สายโคแอ็กเชียล (Coaxial Cable) • เป็นสายสัญญาณประเภทแรกที่ใช้ และเป็นที่นิยมมากในเครือข่ายคอมพิวเตอร์สมัยแรกๆ • ในปัจจุบันถือได้ว่าเป็นสายที่ล้าสมัยสำหรับเครือข่ายคอมพิวเตอร์ในปัจจุบัน อย่างไรก็ตามยังมีระบบเครือข่ายบางประเภทที่ยังใช้สายประเภทนี้อยู่

4. ส่วนประกอบของสายโคแอ็กเชียลส่วนประกอบของสายโคแอ็กเชียล สายทองแดง ฉนวน ใยโลหะถักเปียหรือโลหะบางๆ ฉนวนและวัสดุป้องกันสายสัญญาณ

5. สายโคแอ็กเชียลแบบบาง (Thin Coaxial Cable) • เป็นสายที่มีขนาดเล็ก เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 0.64 cm • เนื่องจากสายประเภทนี้มีขนาดเล็กและมีความยืดหยุ่นสูงจึงสามารถใช้ได้กับการติดตั้งเครือข่ายเกือบทุกประเภท • สามารถนำสัญญาณได้ไกลถึง 185 เมตร ก่อนที่สัญญาณจะเริ่มอ่อนกำลังลง

6. สายโคแอ็กเชียลแบบหนา (Thick Coaxial Cable) • เป็นสายโคแอ็กซ์ที่ค่อนข้างแข็ง และขนาดใหญ่กว่าสายโคแอ็กซ์แบบบาง โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 1.27 cm • ส่วนแกนกลางที่เป็นสายทองแดงของสายโคแอ็กซ์แบบหนาจะมีขนาดใหญ่ ดังนั้นจึงสามารถนำสัญญาณได้ไกลถึง 500 เมตร • นิยมใช้ในการเชื่อมต่อเส้นทางหลักของข้อมูล หรือ แบ็คโบน (Backbone) ของเครือข่ายสมัยแรกๆ

7. หัวเชื่อมต่อที่ใช้กับกับสายโคแอ็กเชียลหัวเชื่อมต่อที่ใช้กับกับสายโคแอ็กเชียล BNC Cable Connector BNC T-Connector BNC Barrel Connector BNC Terminator

8. สายคู่บิดเกลียว (Twisted Pairs Cable) • เมื่อก่อนเป็นสายสัญญาณที่ใช้ในระบบโทรศัพท์ แต่ปัจจุบันได้กลายเป็นมาตรฐานสายสัญญาณที่เชื่อมต่อในเครือข่ายท้องถิ่น (LAN) • สายคู่บิดเกลียวหนึ่งคู่ประกอบด้วยสายทองแดงขนาดเล็ก เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 0.016-0.035 นิ้ว หุ้มด้วยฉนวนแล้วบิดเป็นเกลียวเป็นคู่ • การบิดเป็นเกลียวของสายแต่ละคู่มีจุดประสงค์เพื่อช่วยลดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่รบกวนซึ่งกันและกัน • สายคู่บิดเกลียวที่มีขายในท้องตลาดอาจประกอบด้วยสายคู่บิดเกลียวตั้งแต่หนึ่งคู่ไปจนถึง 600 คู่ในสายขนาดใหญ่ สายคู่บิดเกลียวที่ใช้กับเครือข่าย LAN จะประกอบด้วย 4 คู่

9. สายคู่บิดเกลียวหุ้มฉนวน(Shielded Twisted Pairs : STP) • มีส่วนที่ป้องกันสัญญาณรบกวนจากภายนอก • ชั้นป้องกันนี้อาจเป็นแผ่นโลหะบางๆ หรือใยโลหะที่ถักเปียเป็นตาข่าย ซึ่งชั้นป้องกันนี้จะห่อหุ้มสายคู่บิดเกลียวทั้งหมด

10. สายคู่บิดเกลียวไม่หุ้มฉนวน(Unshielded Twisted Pairs : UTP) • สายสัญญาณที่นิยมใช้กันมากที่สุดในระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ปัจจุบัน • การใช้สายนี้ความยาวต้องไมเกิน 100 เมตร

11. คุณสมบัติพิเศษของสายคู่บิดเกลียว • การใช้สายคู่บิดเกลียวในการรับส่งสัญญาณนั้นจำเป็นต้องใช้สายหนึ่งคู่ในการส่งสัญญาณ และอีกหนึ่งคู่ในการรับสัญญาณ ซึ่งในแต่ละคู่สายจะมีทั้งขั้วบวกและขั้วลบ • ในการทำเช่นนี้เป็นเทคนิคอย่างหนึ่งในการรับส่งข้อมูลที่เรียกว่า "Differential Signaling" ซึ่งเทคนิคนี้คิดค้นขึ้นมาเพื่อจะกำจัดคลื่นรบกวน (Electromagnetic Noise) ที่เกิดกับสัญญาณข้อมูล • เมื่อเกิดคลื่นรบกวนขึ้นกับสายสัญญาณแล้วจะทำให้สัญญาณข้อมูลยากต่อการอ่านหรือแปลความหมาย

12. มาตรฐานสายสัญญาณ (EIA/TIA 568)* * EIA = Electronics Industries Association,TIA = Telecommunication Industries Association

13. หัวเชื่อมต่อที่ใช้กับสายคู่บิดเกลียวหัวเชื่อมต่อที่ใช้กับสายคู่บิดเกลียว RJ-45 Jack RJ-45 Plug

14. Network Interface Card (NIC)

15. สายใยแก้วนำแสง (Fiber-Optic Cable) • ใช้สัญญาณแสงในการส่งสัญญาณไฟฟ้า ทำให้การส่งสัญญาณไม่ถูกรบกวนจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าต่าง ๆ ทั้งยังคงทนต่อสภาพแวดล้อม อีกด้วย • ตัวกลางที่ใช้สำหรับการส่งสัญญาณแสงก็คือใยแก้วซึ่งมีขนาดเล็กและบาง ทำให้ประหยัดพื้นที่ไปได้มาก • สามารถส่งสัญญาณไปได้ไกลโดยมีการสูญเสียของสัญญาณน้อย ทั้งยังให้อัตราข้อมูล (Bandwidth) ที่สูงยิ่งกว่าสายแบบโลหะหลายเท่าตัว

16. โครงสร้างของใยแก้วนำแสง

17. ส่วนประกอบของสายใยแก้วนำแสงส่วนประกอบของสายใยแก้วนำแสง

18. วิธีการรับ - ส่งข้อมูลของสายใยแก้วนำแสง • สายใยแก้วนำแสงใช้แสงเป็นตัวส่งสัญญาณ • ซึ่งมี LED (Light Emitting Diode) หรือ ILD(Injection Laser Diode) เป็นต้นกำเนิดแสง (แปลงจากสัญญาณไฟฟ้าเป็นสัญญาณแสง) • เมื่อถึงปลายทางก็จะมี Photo Diode แปลงจากสัญญาณแสงให้กลับเป็นสัญญาณไฟฟ้าเหมือนเดิม

19. LED & ILD LED Photo Diode ILD

20. เปรียบเทียบระหว่าง LED และ ILD

21. วิธีการส่งสัญญาณในสายใยแก้วนำแสงวิธีการส่งสัญญาณในสายใยแก้วนำแสง • Multimode Step Index • Multimode Graded Index • Single Mode

22. Multimode Step Index

23. Multimode Graded Index

24. Single Mode

25. หัวเชื่อมต่อที่ใช้กับสายใยแก้วนำแสงหัวเชื่อมต่อที่ใช้กับสายใยแก้วนำแสง

26. สื่อประเภทกระจายคลื่นหรือสื่อประเภทไร้สายสื่อประเภทกระจายคลื่นหรือสื่อประเภทไร้สาย • คลื่นวิทยุ (Broadcast Radio) • สัญญาณไมโครเวฟ (Microwave) • แบบภาคพื้นดิน (Terrestrial Microwave) • แบบดาวเทียม (Satellite Microwave) • วิทยุเซลลูลาร์ (Cellular Radio) • วิทยุสเปรดสเปกตรัม (Spread Spectrum Radio) • สัญญาณอินฟราเรด (Infrared)

27. คลื่นวิทยุ (Broadcast Radio) • มีการแพร่กระจายออกอากาศโดยทั่วไปทั้งในระบบ AM และ FM • มีความถี่อยู่ในช่วง 30 – 300 MHz • การแพร่กระจายคลื่นหรือการส่งออกอากาศจะเกิดขึ้นในทุกทิศทาง (Omni directional) • แม้ว่ารูปแบบของการแพร่คลื่นสัญญาณทั่วไปจะเป็นแบบวงกลม แต่การใช้เทคโนโลยีขั้นสูงเข้าช่วยจะสามารถสร้างรูปทรงแบบวงรีขึ้นมาได้ เพื่อหลีกเลี่ยงพื้นที่ทับซ้อนของสัญญาณจากสถานีข้างเคียง

28. การแพร่กระจายคลื่น

29. ย่านความถี่ของสัญญาณ (1)

30. ย่านความถี่ของสัญญาณ (2)

31. ข้อดีของคลื่นวิทยุ • ติดตั้งง่าย อุปกรณ์ราคาไม่แพงมากนัก • สามารถทะลุสิ่งกีดขวางได้ • แพร่กระจายสัญญาณแบบวงกลมหรือวงรี ทำให้เครื่องรับสัญญาณที่อยู่ในระยะสามารถรับสัญญาณได้ โดยไม่ต้องหันหน้าอุปกรณ์ให้ตรงกัน (ยกเว้นเสาอากาศโทรทัศน์)

32. ข้อเสียของคลื่นวิทยุ • อัตราการส่งข้อมูลต่ำ • สามารถถูกคลื่นสัญญาณอื่น รวมทั้งสภาพอากาศ และอุณหภูมิรบกวนได้ • ต้องขออนุญาตใช้ความถี่จากหน่วยงานที่รับผิดชอบก่อน

33. ไมโครเวฟ (Microwave) • คลื่นไมโครเวฟที่ใช้ถ่ายทอดสัญญาณมีความถี่สูงมาก (3-30 GHz)ทำให้สามารถส่งข้อมูลออกไปด้วยอัตราความเร็วที่สูงมาก • สัญญาณเดินทางเป็นแนวเส้นตรง (Line-of-Sight Transmission) จึงเรียกว่าเป็นสัญญาณทิศทางเดียว (Unidirectional) • ไมโครเวฟแบ่งออกเป็น 2 ชนิด • ไมโครเวฟชนิดตั้งบนพื้นดิน (Terrestrial Microwave) • ไมโครเวฟชนิดดาวเทียม (Satellite Microwave)

34. ไมโครเวฟชนิดตั้งบนพื้นดินไมโครเวฟชนิดตั้งบนพื้นดิน • ส่งสัญญาณแลกเปลี่ยนกันระหว่างสถานีบนพื้นดิน (Earth Station) สองสถานี • โดยปกติขนาดของจานรับ-ส่งสัญญาณ (Dish) จะมีเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 10 ฟุต • โดยปกติสถานีบนพื้นดินตั้งอยู่ห่างกันไม่เกิน 40-48 กิโลเมตร และอาจไกลถึง 88 กิโลเมตร ถ้าสถานีทั้งสองตั้งอยู่ห่างจากพื้นดินมากๆ • ระหว่างสองสถานีจะต้องไม่มีวัตถุใดๆ ขวางกั้นระหว่างสองสถานี

35. การถ่ายทอดสัญญาณไมโครเวฟสถานีภาคพื้นดินการถ่ายทอดสัญญาณไมโครเวฟสถานีภาคพื้นดิน

36. ข้อดีของไมโครเวฟชนิดตั้งบนพื้นดินข้อดีของไมโครเวฟชนิดตั้งบนพื้นดิน • กำลังส่งสูง ครอบคลุมพื้นที่สื่อสารได้กว้าง โดยจะส่งเป็นทอดๆ • อัตราในการส่งข้อมูลสูง • ใช้ย่านความถี่สูงทำให้ถูกรบกวนจากสัญญาณอื่นได้ยาก • ช่วยขจัดปัญหาในเรื่องสถานที่ตั้ง หรือภูมิประเทศที่ยากต่อการเชื่อมต่อสายสื่อสาร

37. ข้อเสียของไมโครเวฟชนิดตั้งบนพื้นดินข้อเสียของไมโครเวฟชนิดตั้งบนพื้นดิน • ถูกรบกวนได้ง่ายจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า อุณหภูมิ และภูมิอากาศ • อุปกรณ์ และค่าใช้จ่ายในการติดตั้งมีราคาแพง • ต้องขออนุญาตใช้ความถี่จากหน่วยงานที่รับผิดชอบ • ต้องอาศัยผู้มีความเชี่ยวชาญในการติดตั้ง และบำรุงรักษา

38. ไมโครเวฟชนิดดาวเทียม • ประกอบด้วยดาวเทียมหนึ่งดวง ซึ่งจะต้องทำงานร่วมกับสถานีพื้นดินตั้งแต่สองสถานีขึ้นไป • สถานีพื้นดินถูกนำมาใช้เพื่อการรับและส่งสัญญาณไปยังดาวเทียม • ดาวเทียมทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์ทวนสัญญาณ ซึ่งจะถูกส่งกลับลงมาบนพื้นโลก • ดาวเทียมส่วนใหญ่ลอยอยู่เหนือพื้นโลกประมาณ 35,680 กิโลเมตร ตามแนวเส้นศูนย์สูตร • เรียกว่าดาวเทียมวงโคจรสถิตย์ (Geosynchronous Orbiting Satellites: GEOS)

39. การสื่อสารผ่านดาวเทียมการสื่อสารผ่านดาวเทียม

40. พื้นที่รับสัญญาณ (Footprint) • เนื่องจากสัญญาณดาวเทียมเดินทางเป็นเส้นตรงเท่านั้น ทำให้สัญญาณที่ส่งมาบนพื้นโลกมีพื้นที่เพียงบางส่วนเท่านั้น ที่สามารถรับสัญญาณได้ เรียกว่า “พื้นที่รับสัญญาณ”(Footprint) • Footprint อาจมีอาณาเขตกว้างปกคลุมพื้นที่ของหลายประเทศ หรืออาจเป็นพื้นที่ที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางเพียง 2-3 กิโลเมตรก็ได้ • ดังนั้นการใช้ดาวเทียม GEOS เพียง 3 ดวงก็สามารถถ่ายทอดสัญญาณได้ครอบคลุมพื้นที่ทั่วโลก

41. พื้นที่รับสัญญาณ (Footprint)

42. การรับ-ส่งสัญญาณของดาวเทียมการรับ-ส่งสัญญาณของดาวเทียม • ดาวเทียมใช้เสาอากาศรับสัญญาณที่ส่งขึ้นไปจากพื้นโลก (Uplink) • จากนั้นจะทำการขยายสัญญาณให้มีความชัดเจนมากขึ้น และเปลี่ยนขนาดความถี่คลื่น • แล้วจึงใช้อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ส่งสัญญาณ (Transponder) เพื่อส่งสัญญาณกลับลงมายังพื้นโลก (Downlink) • การแยกคลื่นความถี่ของ Uplink และ Downlink เพื่อไม่ให้รบกวน ซึ่งกันและกัน

43. การหน่วงเวลา (Propagation Delay) • เนื่องจากดาวเทียมมีระยะทางห่างจากพื้นโลกมาก การส่งสัญญาณจากพื้นโลกขึ้นไป หรือการส่งสัญญาณจากดาวเทียมลงมาจะต้องใช้ระยะเวลาหนึ่ง • ระยะเวลาการหน่วงเวลาของดาวเทียมจะมีตั้งแต่ครึ่งวินาทีสำหรับการถ่ายทอดข้อมูลคอมพิวเตอร์ ไปจนถึงสามวินาทีสำหรับการถ่ายทอดสัญญาณเสียงและโทรทัศน์

44. ดาวเทียมแบบวงโคจรต่ำ • Low Earth Orbiting Satellite (LEOS) • มีรัศมีโคจรเพียง 520 – 1600 กิโลเมตร จากผิวโลก • ใช้เวลาในการโคจรรอบโลกเพียง 90 – 100 นาที • ข้อดีคืออุปกรณ์ในการรับ-ส่งสัญญาณไม่ต้องมีกำลังมากนัก และสามารถกำหนดวงโคจรตามแนวขั้วโลกเหนือ-ใต้ได้ • ในการใช้งานจึงจำเป็นต้องใช้ดาวเทียมมากถึง 12 ดวง จึงจะครอบคลุมพื้นที่ทั่วโลก

45. ดาวเทียมวงโคจรระยะกลางดาวเทียมวงโคจรระยะกลาง • Medium Earth Orbiting Satellite (MEOS) • โคจรห่างผิวโลกประมาณ 9,600 – 16,000 กิโลเมตร • มีคุณสมบัติผสมระหว่างดาวเทียม GEOS และ LEOS • การใช้งานสื่อสารขอบเขตให้ครอบคลุมทั่วโลกต้องใช้ดาวเทียม 6 ดวง

46. การนำดาวเทียมมาประยุกต์ใช้งานการนำดาวเทียมมาประยุกต์ใช้งาน • นำมาใช้ในการสื่อสารไร้สายสำหรับโทรศัพท์และอุปกรณ์สื่อสารข้อมูลประเภทพกพา (Mobile Satellite Service) • การแพร่สัญญาณคลื่นผ่านดาวเทียม (Direct Broadcast Satellite) • ระบบชี้ตำแหน่ง (Global Positioning System: GPS)

47. ข้อดีของไมโครเวฟแบบดาวเทียมข้อดีของไมโครเวฟแบบดาวเทียม • มีอัตราการส่งข้อมูลสูง • สามารถครอบคลุมพื้นที่การสื่อสารได้ทั่วโลก

48. ข้อเสียของไมโครเวฟแบบดาวเทียมข้อเสียของไมโครเวฟแบบดาวเทียม • ต้องลงทุนมากนับหมื่นล้านบาท • การติดตั้งระบบ และดูแลรักษาต้องใช้ผู้มีความเชี่ยวชาญเฉพาะ • มีการหน่วงเวลา ทำให้ไม่เหมาะกับงานแบบที่ต้องการผลลัพธ์ทันที • ถูกรบกวนจากสภาพภูมิอากาศได้

49. วิทยุเซลลูลาร์ (Cellular Radio) • ใช้ในการรับ-ส่งสัญญาณเสียงสนทนาหรือข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ ที่อาศัยสื่อประเภทคลื่นสัญญาณวิทยุ • มีระยะการรับ-ส่งสัญญาณที่จำกัดอยู่ภายในพื้นที่หนึ่ง เรียกว่า “เซลล์”(Cell)

50. เซลล์ (Cell) • เซลล์แต่ละเซลล์จะมีเสาอากาศสำหรับรับและส่งสัญญาณเป็นของตนเอง • เนื่องจากเซลล์มีอาณาเขตติดต่อกับเซลล์อื่นที่อยู่ติดกันทุกด้าน จึงจำเป็นต้องใช้คลื่นสัญญาณที่มีพลังงานต่ำ • เมื่อผู้ใช้นำอุปกรณ์รับ-ส่งสัญญาณข้ามเขตจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่ง เรียกว่า “การโอนการติดต่อ”(Roaming)