4.3 สื่อกลางในการสื่อสารข้อมูล
การสื่อสารข้อมูลทุกชนิดต้องอาศัยสื่อกลางในการส่งผ่านข้อมูลเพื่อนำข้อมูลไปยังจุดหมายปลายทาง เช่น การคุยโทรศัพท์อาศัยสายโทรศัพท์เป็นสื่อกลางในการส่งสัญญาณคลื่นเสียงไปยังผู้รับ เป็นต้น สำหรับการติดต่อสื่อสารระหว่างงคอมพิวเตอร์อาจใช้สายเชื่อมต่อผ่านอุปกรณ์เชื่อมต่อหรืออาจใช้อุปกรณ์เชื่อมต่อเป็นแบบไร้สายเป็นสื่อกลางในการเชื่อมต่อได้ สื่อกลางในการสื่อสารมีความสำคัญเพราะเป็นปัจจัยหนึ่งที่กำหนดประสิทธิภาพในการสื่อสาร เช่น ความเร็วในการส่งข้อมูล ปริมาณของข้อมูลที่สามารถนำไปได้ในหนึ่งหน่วยเวลา รวมถึงคุณภาพของการส่งข้อมูล
4.3.1 สื่อกลางแบบไร้สาย
1.สายคู่บิดเกลียว(twisted pair cable) สายนำสัญญาณแต่ละคู่สายเป็นสายทองแดงจะถูกพันบิดเป็นเกลียว เพื่อลดการรบกวนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากคู่สายข้างเคียงกันภายในสายเดียวกันหรือจากภายนอก ทำให้สามารถส่งข้อมูลด้วยความเร็วสูง สายคู่บิดเกลียวสามารถใช้ส่งข้อมูลจำนวนมากเป็นระยะทางไกลได้หลายกิโลเมตร เนื่องจากราคาไม่แพงมาก ใช้ส่งข้อมูลได้ดี น้ำหนักเบา ง่ายต่อการติดตั้ง นิยมใช้อย่างกว้างขวาง สายคู่บิดเกลียวมี 2 ชนิด คือ
-สายคู่บิดเกลียวแบบไม่ป้องกันสัญญาณรบกวน หรือสายยูทีพี (Unshieded Twisted pair :UTP) เป็นสายใช้ในระบบโทรศัพท์ ต่อปรับปรุงคุณสมบัติให้ดีขึ้น จนสามารถใช้กับสัญญาณความถี่สูงได้ ทำให้ส่งข้อมูลได้ด้วยความเร็วสูงขึ้น
รูปที่ 4.12 สายยูทีพี
-สายคู่บิดเกลียวแบบป้องกันสัญญาณรบกวน หรือสายเอสทีพี (Shielded Twisted pair :STP) เป็นสายที่หุ้มด้วยตัวกั้นสัญญาณเพื่อป้องกันการรบกวนได้ดียิ่งขึ้น สายเอสทีพีรองรับความถี่ของการส่งข้อมูลสูงกว่าสายยูทีพี แต่มีราคาแพงกว่า
รูปที่ 4.13 สายเอสทีพี
ในปัจจุบันการติดตั้งสายสัญญาณภายในอาคารนิยมใช้สายยูทีพีเป็นหลัก เพราะมีราคาถูกกว่า สายเอสทีพี และมีการพัฒนามาตรฐานให้มีคุณภาพสูงสามารถส่งข้อมูลความเร็วสูงได้ดีขึ้น
2.สายโคแอกซ์ (coaxial cable) เป็นสายนำสัญญาณที่รู้จักกันดี โดยใช้เป็นสายนำสัญญาณที่ต่อจากเสาอากาศเครื่องรับโทรทัศน์หรือสายเคเบิลทีวี ตัวสายประกอบด้วยลวดทองแดงที่เป็นแกนหลักหนึ่งเส้นหุ้มด้วยฉนวนเพื่อป้องกันกระแสไฟรั่ว จากนั้นจะหุ้มด้วยตัวนำซึ่งทำจากทองแดงถักเป็นร่างแหเพื่อป้องกันการรบกวนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและสัญญาณรบกวนอื่นๆ ก่อนหุ้มชั้นนอกสุดด้วยฉนวนพลาสติก และนิยมใช้เป็นสายนำสัญญาณแอนะล็อกเพื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์ภาพและเสียง(audio-vedio decives) ต่างๆ ภายในบ้านและสำนักงาน
รูปที่ 4.14 สายโคแอกซ์
3.สายไฟเบอร์ออพติก (fiber-optic cable) ประกอบด้วยกลุ่มของเส้นใยทำจากแก้วหรือพลาสติกที่มีขนาดเล็กประมาณเส้นผม แต่ละเส้นจะมีแกนกลาง (core) ที่ถูกห่อหุ้มด้วยวัสดุใยแก้วอีกชนิดหนึ่งเรียกว่า แคล็ดดิง (cladding) และหุ้มอีกชั้นด้วยฉนวนเพื่อป้องกันการกระแทกและฉีกขาด
รูปที่ 4.15 สายไฟเบอร์ออพติก
การส่งข้อมูลผ่านทางสื่อกลางชนิดนี้มีข้อแตกต่างจากชนิดอื่นๆซึ่งใช้สัญญาณไฟฟ้าในการส่งแต่ละการทำงานของสื่อกลางชนิดนี้จะใช้แสงความเข้มสูง เช่น แสงเลเซอร์ ส่งผ่านไปในเส้นใยแต่ละเส้น และอาศัยหลักการหักเหของแสง โดยใช้แคล็ดดิงเป็นตัวสะท้อนแสง ทำให้แสงสามารถเดินทางไปจนถึงปลายทางได้โดยไม่ถูกรบกวนโดยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าใดๆและมีความผิดพลาดในการส่งข้อมูลต่ำมาก ทำให้สามารถส่งข้อมูลได้ด้วยความเร็วสูงระดับกิกะบิตต่อวินาที อีกทั้งยังมีความปลอดภัยในการส่งข้อมูลสูง มีความสามารถในการนำพาข้อมูลไปได้ในปริมาณมาก และสามารถส่งข้อมูลไปได้เป็นระยะทางไกลโดยมีความผิดพลาดน้อย จึงเหมาะที่จะใช้กับการเชื่อมโยงระหว่างอาคารระหว่างเมือง และถูนำไปใช้เป็นสายแกนหลัก (backbone cable) เชื่มโยงเครือข่ายหลักเข้าด้วยกัน
สื่อกลางแบบใช้สายที่กล่าวมา มีคุณสมบัติและการนำไปใช้งาน สรุปดังตาราง
ตารางที่.....คุณสมบัติและการนำไปใช้งานของสื่อกลางแบบใช้สายชนิดต่างๆ
ชนิดของสื่อกลาง |
ความเร็วสูงสุด |
ระยะทางที่ใช้งานได้ |
การนำไปใช้งาน |
เอสทีพี |
155 Mbps |
ไม่เกิน 100 เมตร |
ปัจจุบันไม่นิยมใช้แล้ว เนื่องจากมีราคาสูง |
ยูทีพี |
1 Gbps |
ไม่เกิน 100 เมตร |
ใช้เชื่อมต่ออุปกรณ์หรือคอมพิวเตอร์เข้ากับแลนที่ใช้ในปัจจุบัน |
โคแอกซ์ |
10 Mbps |
ไม่เกิน 500 เมตร |
ใช้เป็นสายแกนหลักสำหรับแลนในยุคแรกๆและยังนิยมใช้เป็นสายนำสัญญาณภาพและเสียงในโทรทัศน์ |
ไฟเบอร์ออพติก |
100 Gbps |
มากกว่า 2 กิโลเมตร |
ใช้เป็นสายแกนหลักในระบบเครือข่ายหรือใช้สำหรับเชื่อมต่อระหว่างเครือข่ายที่อยู่ห่างไกล |
4.3.2 สื่อกลางแบบไร้สาย
การสื่อสารแบบไร้สายอาศัยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นสื่อกลางนำสัญญาณ ซึ่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่สามารถนำมาใช้ในการสื่อสารข้อมูลมีหลายชนิด แบ่งตามช่วงความถี่ที่แตกต่างกัน สื่อกลางของการสื่อสารแบบนี้ เช่น อินฟาเรด(Infared : IR) ไมโครเวฟ(microwave) คลื่นวิทยุ (radio wave)และดาวเทียมสื่อสาร(communicatios satellite)
1.อินฟาเรด สื่อกลางประเภทนี้มักใช้กับการสื่อสารข้อมูลที่ไม่มีสิ่งกีดขวางระหว่างตัวส่งและตัวรับสัญญาณ เช่น การส่งสัญญาณจากรีโมตคอนโทรลไปยังเครื่องรับโทรทัศน์หรือวิทยุ การเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์กับคอมพิวเตอร์โดยผ่านพอร์ตไออาร์ดี (The Infared Data Association : IrDA) ซึ่งเป็นการเชื่อมต่อเครือข่ายระยะใกล้
รูปที่4.16 การเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่างๆผ่านพอร์ตไออาร์ดีเอ
2.ไมโครเวฟ เป็นสื่อกลางในการสื่อสารทีมีความเร็วสูง ใช้สำหรับการเชื่อมต่อระยะไกลโดยการส่งสัญญาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไปในอากาศพร้อมกับข้อมูลที่ต้องการส่ง และต้องมีสถานีที่ทำหน้าที่ส่งและรับข้อมูล และเนื่องจากสัญญาณไมโครเวฟจะเดินทางเป็นเส้นตรงไม่สามารถเลี้ยวตามความโค้งของผิวโลกได้ จึงต้องมีการตั้งสถานีรับส่งข้อมูลเป็นระยะ และส่งข้อมูลต่อกันระหว่างสถานี จนกว่าจะถึงสถานีปลายทาง และแต่ละสถานีจะตั้งอยู่มนที่สูง เช่น ดาดฟ้า ตึกสูง หรือยอดเขา เพื่อหลีกเลี่ยงการชนสิ่งกีดขวางในแนวการเดินทางของสัญญาณ การส่งข้อมูลผ่านสื่อกลางชนิดนี้เหมาะกับการส่งข้อมูลในพื้นที่ห่างไกลมากๆและไม่สะดวกในการวางสายสัญญาณ ซึ่งเสาสัญญาณแต่ละเสาสามารถวางห่างกันได้ถึง 80 กิโลเมตร ตัวอย่างการส่งสัญญาณไมโครเวฟผ่านพื้นผิวดิน
รูปที่ 4.17 การส่งสัญญาณผ่านไมโครเวฟภาคพื้นดิน
3.คลื่นวิทยุ เป็นสื่อกลางที่ใช้ส่งสัญญาณไปในอากาศ โดยสามารถส่งในระยะได้ทั้งใกล้และไกล โดยมีตัวกระจายสัญญาณ(broadcast) ส่งไปยังตัวรับสัญญาณ และใช้คลื่นวิทยุในช่วงความถี่ต่างๆกันในการส่งข้อมูล เช่น การสื่อสารระยะไกลในการกระจายเสียงวิทยุระบบเอเอ็ม(Amplitude Modulation : AM) และเอฟเอ็ม (Frequency Modulation : FM) หรือการสื่อสารระยะใกล้ โดยใช้ไวไฟ (WI-FI) และบลูทูท (Bluetooth)
รูปที่ 4.18 การสื่อสารระยะใกล้โดยใช้บลูทูท
4.ดาวเทียมสื่อสาร พัฒนาขึ้นมาเพื่อหลีกเลี่ยงข้อจำกัดของสถานีรับส่งไมโครเวฟบนผิวโลกโดยเป็นสถานีรับส่งสัญญาณไมโครเวฟบนอวกาศ ในการส่งสัญญาณต้องมีสถานีภาคพื้นดินคอยทำหน้าที่รับและส่งสัญญาณขึ้นไปบนดาวเทียมที่โคจรอยู่สูงจากพื้นโลกประมาณ 35,600 กิโลเมตร โดยดาวเทียมเหล่านั้นจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่เท่ากับการหมุนของโลก จึงเสมือนกับดาวเทียมนั้นอยู่นิ่งกับที่ขณะที่โลกหมุนรอบตัวเอง ทำให้การส่งสัญญาณไมโครเวฟจากสถานีหนึ่งขึ้นไปบนดาวเทียม และการกระจายสัญญาณจากดาวเทียมลงมายังสถานีตามจุดต่างๆบนผิวโลกเป็นไปอย่างแม่นยำ นอกจากนี้ยังมีการใช้งานดาวเทียมในการระบุตำแหน่งบนพื้นโลกเรียกว่า ระบบจีพีเอส โดยบอกพิกัดเส้นรุ้งและเส้นแวงของผู้ใช้งานเพื่อใช้ในการนำทาง
รูปที่ 4.19 การสื่อสารผ่านดาวเทียมและจีพีเอส