3.สื่อกลางในการสื่อสารข้อมูล

4.3 สื่อกลางในการสื่อสารข้อมูล

การสื่อสารทุกชนิดต้องอาศัยสื่อกลางในการส่งผ่านข้อมูลเพื่อนำข้อมูลไปยังจุดหมายปลายทาง เช่น การคุยโทรศัพท์อาศัยสายโทรศัพท์เป็นสื่อกลางในการส่งสัญญาณคลื่นเสียงไปยังผู้รับ เป็นต้น สำหรับการติดต่อสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์อาจใช้สายเชื่อมต่อผ่านอุปกรณ์เชื่อมต่อหรืออาจใช้อุปกรณ์เชื่อมต่อแบบไร้สายเป็นสื่อกลางในการเชื่อมต่อก็ได้ สื่อกลางในการสื่อสารมีความสำคัญเพราะเป็นปัจจัยหนึ่งที่กำหนดประสิทธิภาพในการสื่อสาร เช่น ความเร็วในการส่งข้อมูล ปริมาณของข้อมูลที่สามารถนำไปได้ในหนึ่งหน่วยเวลา รวมถึงคุณภาพของการส่งข้อมูล เราจะกล่าวถึงสื่อกลางในการสื่อสารทั้งในแบบใช้สายและแบบไร้สายดังนี้                 1 สื่อกลางแบบใช้สาย     1) สายคู่บิดเกลียว (twisted pair cable) สายนำสัญญาณแบบนี้แต่ละคู่สายที่เป็นสายทองแดงจะถูกพันบิดเป็นเกลียว เพื่อลบการรบกวนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากคู่สายข้างเคียงภายในสายเดียวกันหรือจากภายนอก ทำให้สามารถส่งข้อมูลด้วยความเร็วสูง สายคู่บิดเกลียวสามารถใช้ส่งข้อมูลจำนวนมากเป็นระยะทางไกลได้หลายกิโลเมตร เนื่องจากราคาไม่แพงมาก ใช้ส่งข้อมูลได้ดี น้ำหนักเบา ง่ายต่อการติดตั้ง จึงนิยมใช้งานอย่างกว้างขวาง ตัวอย่างสายคู่บิดเกลียว  สายคู่บิดเกลียวมี 2 ชนิด คือ 1. สายคู่บิดเกลียวแบบไม่ป้องกันสัญญาณรบกวน หรือสายยูทีพี (Unshielded Twisted Pair :UTP) เป็นสายใช้ในระบบโทรศัพท์ ต่อมาได้มีการรับปรุงคุณสมบัติให้ดีขึ้น จนสามารถใช้กับสัญญาณความถี่สูงได้ ทำให้ส่งข้อมูลได้ด้วยความเร็วสูงขึ้น เกร็ดน่ารู้ ชนิดของสายต่อยูทีพี         สายยูทีพีที่ใช้เป็นสื่อกลางการสื่อสารข้อมูล 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      3) สายไฟเบอร์ออพติก (fiber-optic cable) ประกอบด้วยกลุ่มของเส้นใยทำจากแก้วหรือพลาสติกที่มีขนาดเล็กประมาณเส้นผม แต่ละเส้นจะมีแกนกลาง (core) ที่ถูกห่อหุ้มด้วยวัสดุใยแก้วอีกชนิดหนึ่งซึ่งเรียกว่า แคล็ดดิง(cladding) และหุ้มอีกชั้นด้วยฉนวนเพื่อป้องกันการกระแทกและฉีกขาด ตัวอย่างสายไฟเบอร์ออพติก                 การส่งข้อมูลผ่านทางสื่อกลางชนิดนี้มีข้อแตกต่างจากชนิดอื่นๆ ซึ้งใช้สัญญาณไฟฟ้าในการส่งแต่การทำงานของสื่อกลางชนิดนี้จะใช้แสงความเข้มสูง เช่น แสงเลเซอร์ ส่งผ่านไปในเส้นใยแต่ละเส้นและอาศัยหลักการหักเหของแสง โดยใช้แคล็ดดิงเป็นตัวสะท้อนแสง ทำให้แสงสามารถเดินทางไปจนถึงปลายทางได้โดยไม่ถูกรบกวนโดยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าใดๆ และมีความผิดพลาดในการส่งข้อมูลต่ำมาก ทำให้สามารถส่งข้อมูลได้ด้วยความเร็วสูงระดับกิกะบิดต่อวินาที อีกทั้งยังมีความปลอดภัยในการส่งข้อมูลสูง มีความสามารถในการนำพาข้อมูลไปได้ในปริมาณมาก และสามารถส่งข้อมูลไปได้เป็นระยะทางไกลโดยมีความผิดพลาดน้อย จึงเหมาะที่จะใช้กับการเชื่อมโยงระหว่างอาคาร ระหว่างเมือง และถูกนำไปใช้เป็นสายแกนหลัก (backbone cable) เชื่อมโยงเครือข่ายหลักต่างๆเข้าด้วยกัน                 สื่อกลางแบบใช้สายที่ได้กล่าวมาทั้งหมด มีคูณสมบัติและการนำไปใช้งานสรุปดังตารางที่ 4.1 ตารางที่ 4.1 คูณสมบัติและการนำไปใช้งานของสื่อกลางแบบใช้สายชนิดต่างๆ ชนิดของสื่อกลาง ความเร็วสูงสุด ระยะทางที่ใช้งานได้ การนำไปใช้งาน เอสทีพี 155 Mbps ไม่เกิน 100 เมตร ปัจจุบันไม่นิยมใช้งานแล้ว เนื่องจากมีราคาสูง ยูทีพี 1 Gbps ไม่เกิน 100 เมตร ใช้เชื่อมต่ออุปกรณ์หรือคอมพิวเตอร์เข้ากับแลนที่ใช้ในปัจจุบัน โคแอกซ์ 10 Mbps ไม่เกิน 500 เมตร ใช้เป็นสายแกนหลักสำหรับแลนในยุคแรกๆ และยังนิยมใช้เป็นสายนำสัญญาณภาพและเสียงหรือโทรทัศน์ ไฟเบอร์ออพติก 100 Gbps มากกว่า 2 กิโลเมตร ใช้เป็นสายแกนหลักในระบบเครือข่ายหรือใช้สำหรับเชื่อมต่อระหว่างเครือข่ายที่อยู่ห่างไกล                 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                  2.ไมโครเวฟ เป็นสื่อกลางในการสื่อสารที่มีความเร็วสูง ใช้สำหรับการเชื่อมต่อระยะไกลโดยการส่งสัญญาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไปในอากาศพร้อมกับข้อมูลที่ต้องการส่ง และต้องมีสถานีที่ทำหน้าที่ส่งและรับข้อมูล และเนื่องจากสัญญาณไมโครเวฟจะเดินทางเป็นเส้นตรงไม่สามารถเลี้ยวตามความโค้งของผิวโลกได้ จึงต้องมีการตั้งสถานีรักส่งข้อมูลเป็นระยะ และส่งข้อมูลต่อกันระหว่างสถานี จนกว่าจะถึงสถานีปลายทาง และแต่ละสถานีจะตั้งอยู่ในที่สูง เช่น ดาดฟ้า ตึกสูง หรือยอดเขา เพื่อหลีกเลี่ยงการชนสิ่งกีดขวางในแนวการเดินทางของสัญญาณ การส่งข้อมูลผ่านสื่อกลางชนิดนี้เหมาะกับการส่งข้อมูลในพื้นที่ห่างไกลมากๆ และไม่สะดวกในการวางสายสัญญาณ ซึ่งเสาสัญญาณแต่ละเสาสามารถวางห่างไกลได้ถึง 80 กิโลเมตร ตัวอย่างการส่งสัญญาณผ่านไมโครเวฟภาคพื้นดิน                 3.คลื่นวิทยุ เป็นสื่อกลางที่ใช้ส่งสัญญาณไปในอากาศ โดยสามารถส่งในระยะทางได้ทั้งใกล้และไกล โดยมีตัวกระจายสัญญาณ (broadcast) ส่งไปยังตัวรับสัญญาณ และใช้คลื่นวิทยุในช่วงความถี่ต่างๆ กันในการส่งข้อมูล เช่น การสื่อสารระยะไกลในการกระจายเสียงวิทยุระบบเอเอ็ม (Amplitude Modulation : AM ) และเอฟเอ็ม (Frequency Modulation : FM) หรือการสื่อสารระยะใกล้ โดยใช้ไวไฟ ( Wi-Fi ) และบลูทูท (bluetooth)  เกร็ดน่ารู้ การสื่อสารโดยใช้โทรศัพท์เคลื่อนที่                 การสื่อสารโดยใช้โทรศัพท์เคลื่อนที่ (mobile phone communication ) ใช้คลื่นวิทยุความถี่สูงส่งสัญญาณสื่อสารกันระหว่างเครื่องโทรศัพท์ และเสารักส่งสัญญาณ (tower) ที่อยู่มนรัศมีการติดต่อสื่อสาร ซึ่งเรียกบริเวณที่แต่ละเสาสัญญาณครอบคลุมว่าเซล (cell) สัญญาณการสื่อสารระหว่างโทรศัพท์ในแต่ละเซล จะถูกส่งต่อจากเสารับส่งสัญญาณเข้าสู่เครือข่ายระบบโทรศัพท์ที่เชื่อมต่อเสาสัญญาณทั้งหมดเข้าด้วยกันโดยสายสื่อสาร ซึ่งเมื่อผู้ใช้งานโทรศัพท์มีการเคลื่อนที่ออกห่างจากเซลหนึ่ง ไปในเซลอื่นสัญญาณการเชื่อมต่อของโทรศัพท์จะถูกส่งต่อไปยังเสารับส่งสัญญาณของเซลต่อไปเรื่อยๆ โดยทั่วไปเซลหนึ่งๆ สามารถครอบคลุมรัศมีได้ไกลหลายกิโลเมตร เกร็ดน่ารู้ การพัฒนาระบบโทรศัพท์มือถือ ได้แบ่งออกเป็นยุคต่างๆ ดังนี้ ยุคของ โทรศัพท์เคลื่อนที่ ความเร็วในการรับส่งข้อมูล คุณสมบัติ ตัวอย่างของระบบที่ใช้งาน 1G ต่ำมาก รับส่งข้อมูลแบบแอนะล็อก และส่งได้แต่ข้อมูลเสียงเท่านั้น ไม่มีการรักษาความปลอดภัยของข้อมูล AMPS 2G 10-14 kbps รับส่งข้อมูลแบบดิจิทัล แต่ยังรองรับการใช้งานส่งข้อมูลเสียงเป็นหลัก สามารถใช้ในการสื่อสารข้อมูลได้ด้วยความเร็วต่ำ GSM 2.5G 50-144 kbps มีการพัฒนาให้รองรับการสื่อสารข้อมูลได้ด้วยความเร็วสูงขึ้น เป็นการพัฒนาเพื่อให้ระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ในยุค 2Gสามารถใช้สื่อสารข้อมูลได้ดีขึ้น เพื่อรอการพัฒนาที่จะมาถึงในยุค 3G SMS, GPRS, EDGE 3G 144 kbps- 2 Mbps รองรับการส่งข้อมูลวีดีทัศน์ และมัลติมีเดียสามารถใช้งานเชื่อมต่อเข้ากับอินเทอร์เน็ตได้ดี มีความเร็วในการส่งข้อมูลสูง CDMA 4G 100 Mbps ถึง 1Gpbs คาดหวังให้เป็นเทคโนโลยีการสื่อสารที่เชื่อมต่อเครือข่าย อุปกรณ์ และผู้ใช้เข้าด้วยกันอย่างกว้างขวาง เพื่อรองรับข้อมูลทุกรูปแบบ และมีการทำงานในลักษณะที่เป็นดิจิทัลทั้งหมด WiMax, WiBro, Uitra Mobile Broadband(UMB)                       4) ดาวทียมสื่อสาร พัฒนาขึ้นมาเพื่อหลีกเลี่ยงข้อจำกัดของสถานีรักส่งไมโครเวฟบนผิวโลกโดนเป็นสถานีรับส่งสัญญาณไมโครเวฟบนอวกาศ ในการส่งสัญญาณต้องมีสถานีภาคพื้นดินคอยทำหน้าที่รับและส่งสัญญาณขึ้นไปบนดาวเทียมที่โคจรอยู่สูงจากพื้นโลกประมาณ 35,600 กิโลเมตร ดังรูปที่ 4.18 โดนดาวเทียมเหล่านั้นจะเคลื่อนที่ด้วยคามเร็วที่เท่ากับการหมุนของโลก จึงเสมือนกับดาวเทียมนั้นอยู่นิ่งกับที่ขณะที่โลกหมุนรอบตัวเอง ทำให้การส่งสัญญาณไมโครเวฟจากสถานีหนึ่งขึ้นไปบนดาวเทียม และการกระจายสัญญาณจากดาวเทียมลงมายังสถานีตามจุดต่างๆ บนผิวโลก เป็นไปอย่างแม่นยำ นอกจากนี้ยังมีการใช้งานดาวเทียมในการระบุตำแหน่งบนพื้นโลกเรียกว่าระบบจีพีเอส โดยบอกพิกัดเส้นรุ้งและเส้นแวงของผู้ใช้งานเพื่อใช้ในการนำทาง ดังรูปที่