ยินดีต้อนรับเข้าสู่สื่อ E-Learning

บทที่ 1 บทที่ 2 บทที่ 3 บทที่ 4 บทที่ 5 บทที่ 6 หน้าหลัก

 

 

บทที่ 1 
การสื่อสารข้อมูล

 

ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับการสื่อสารข้อมูล

การสื่อสารข้อมูล (Data communication)

เมื่อเรามีการสื่อสารจะหมายถึงการแบ่งข้อมูลข่าวสารต่างๆ โดยข้อมูลนี้สามารถสื่อสารกันได้ทั้งพื้นที่เดียวกันหรือต่างพื่นที่ ซึ่งการสื่อสารนั้นสามารถเกิดขึ้นโดยการเผชิญหน้ากันหรือการสื่อสารระยะไกล เช่น โทรศัพท์ โทรเลข หรือโทรทัศน์ เป็นต้น ข้อมูล (Data) หมายถึง ข้อเท็จจริง แนวคิด หรือ การเสนอรูปแบบต่างๆ ซึ่งขึ้นอยู่กับการที่เราจะสร้างขึ้นมา ข้อมูลในระบบคอมพิวเตอร์จะอยู่ในรูปของไบนารี (binary) คือ 0 กับ 1 การสื่อสารข้อมูล คือการแลกเปลี่ยนข้อมูล (ในรูป 0 และ 1) ระหว่างอุปกรณ์ โดยผ่านสายสื่อสาร (รวมถึงการสื่อสารแบบไร้สาย) การสื่อสารข้อมูลจะเป็นการสื่อสารระยะใกล้ถ้าอุปกรณ์การ สื่อสารอยู่ในพื้นที่เดียวกัน หรือพื้นที่ที่จำกัดและจะเป็นการสื่อสารระยะไกล ถ้าอุปกรณ์การสื่อสารอยู่ต่างพื้นที่ การสื่อสารข้อมูลจะเกิดขึ้น โดยอุปกรณ์การสื่อสารจะเป็นส่วนหนึ่งของระบบการสื่อสาร ซึ่งประกอบด้วย ฮาร์ดแวร์ (Hardware) และ ซอฟต์แวร์ (Software) ระบบการสื่อสารข้อมูลที่ได้ผลดีที่สุด จะขึ้นอยู่กับ 3 คุณลักษณะพื้นฐานดังนี้
  1. การส่ง (Delivery) ระบบสามารถส่งข้อมูลไปยังที่หมายที่ถูกต้อง ข้อมูลจะถูกรับโดยผู้ใช้หรืออุปกรณ์ที่มุ่งหมายเอาไว้
  2. ความเที่ยงตรง แม่นยำ (Accuracy) ระบบต้องส่งข้อมูลได้อย่างถูกต้องและแม่นยำ ข้อมูลทีมีการเปลี่ยนแปลงขณะส่งจะหรือผิดพลาดจะไม่สามารถใช้งานได้
  3. ใช้เวลาน้อยที่สุด (Timeless) ระบบต้องใช้เวลาในการสื่อสารน้อยที่สุด ข้อมูลที่ใช้เวลาการส่งล่าช้าจะไม่มีประโยชน์ เช่นกรณีของ วิดีโอ การถ่ายทอดทางเสียง หรือข้อมูลเสียง เวลาในการส่งหมายถึงเวลาที่ผลิตขึ้นและปราศจากความยืดยาด เราเรียกว่าการส่งแบบ real-time
องค์ประกอบของการสื่อสารข้อมูล

องค์ประกอบของการสื่อสารข้อมูลประกอบด้วย 5 ส่วน (ถ้านักศึกษาไปอ่านหนังสือบางเล่มจะมีเพียง 4 ส่วน เนื่องจากผู้เขียนได้รวมเอาส่วนของผู้ส่ง กับ ผู้รับ รวมไว้เป็นเรื่อง
เดียวกัน)
  1. ข่าวสาร (Message) ข่าวสารที่สามารถทำการสื่อสารได้นั้นสามารถอยู่ในรูปของ ข้อความ ตัวเลข รูปภาพ เสียง หรือวิดีโอ หรือนำมารวมกันได้
  2. ผู้ส่ง (Sender) ผู้ส่ง คืออุปกรณ์ในการส่งข้อมูล ซึ่งสามารถเป็นได้ทั้งเครื่องคอมพิวเตอร์ เครื่องโทรศัพท์ กล้องวิดีโอหรืออื่นๆ
  3. ผู้รับ (Reciever) ผู้รับ คืออุปกรณ์ในการรับข้อมูล ซึ่งสามารถเป็นได้ทั้งเครื่องคอมพิวเตอร์ เครื่องโทรศัพท์ โทรทัศน์หรืออื่นๆ

    4. อุปกรณ์ส่ง-รับข้อมูลมี 2 ชนิดคือ DTE (Data Terminal Equipment) และ DCE (Data Communications Equipment) DTE เป็นแหล่งต้นกำเนิดข้อมูลและรับข้อมูลซึ่งอาจเป็น Terminal Computer หรือเครื่อง Printer เป็นต้น DCE เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการสื่อสารส่ง-รับข้อมูล โดยทั่วไป DCE จะหมายถึง MODEM, จานไมโครเวฟ หรือจานดาวเทียม เป็นต้น ในบางครั้ง DTE และ DCE ก็เป็นอุปกรณ์ตัวเดียวกันได้เช่น เครื่องคอมพิวเตอร์ PC ในปัจจุบัน

  4. สื่อกลาง (Medium) สื่อกลางเป็นเส้นทางการสื่อสารเพื่อนำข้อมูลจากต้นทางไปยังปลายทาง สื่อกลางการสื่อสารอาจจะเป็นเส้นลวด สายไฟ สารเคเบิล หรือ คลื่นทางอากาศ เช่น ไมโครเวฟ ดาวเทียม วิทยุ เป็นต้น
  5. โปรโตคอล (Protocal) โปรโตรคอล คือ วิธีการหรือกฎระเบียบที่ใช้ในการสื่อสารข้อมูลเพื่อให้ผู้รับและผู้ส่งสามารถเข้าใจกันหรือคุยกันรู้เรื่อง หากไม่มีโปรโตคอลอุปกรณ์ 2 อุปกรณ์ก็สามารถเชื่อมต่อกันได้แต่ไม่สามารถเข้าใจกัน
การส่งและรับข้อมูล (Data Transmission) การส่งสัญญาณข้อมูล หมายถึง การส่งหรือนำข้อมูลข่าวสารจากเครื่องผู้ส่งผ่านทางสื่อหรือตัวกลางไปยังเครื่องรับหรือผู้รับ ข้อมูลหรือข่าวสารที่ถูกส่งออกไปอาจจะอยู่ในรูปสัญญาณเสียง สัญญาณคลื่นแม่ เหล็กไฟฟ้าหรือแสงก็ได้ โดยที่สื่อหรือตัวกลางของสัญญาณสามารถแบ่งออกเป็น 2 จำพวกคือ จำพวกที่ สามารถกำหนดเส้นทางสัญญาณได้ (Guided Media) ได้แก่ สายเกลียวคู่ สายโทรศัพท์ สายโคแอกเชียล สายไฟเบอร์ออปติก อีกจำพวกหนึ่งคือไม่สามารถกำหนดเส้นทางสัญญาณได้ (Unguided Media) ได้แก่ ชั้นบรรยากาศ สุญญากาศ และ น้ำ เป็นต้น การส่ง-รับข้อมูลเพื่อโอนถ่ายหรือแลกเปลี่ยนข้อมูลกันระหว่างผู้ส่งและผู้รับจะสำเร็จขึ้นได้ต้องประกอบด้วยปัจจัยสำคัญ 2 ประการ คือคุณภาพของสัญญาณข้อมูลที่ส่ง-รับ และคุณลักษณะของสายสื่อสารสำหรับส่งผ่านข้อมูล อย่างไรก็ตามเทคนิคการส่ง-รับข้อมูล ทั้งที่เป็นสัญญาณอนาล๊อกและดิจิตอล โดยมีพื้นฐานการส่งรับโครงสร้างหลักๆ ดั้งรูป

การส่งสัญญาณสื่อกลางที่กำหนดเส้นทางได้ (Guided Media)

รูปแบบของการส่งสัญญาณข้อมูล

สามารถจัดรูปแบบได้เป็น 4 รูปแบบ (หนังสือบางเล่มจะไม่พูดเรื่องของ Echo-plex) ดังนี้
  1. แบบทิศทางเดียวหรือซิมเพล็กซ์ (One-Way หรือ Simplex ) ในการส่งสัญญาณข้อมูลแบบ simplex ข้อมูลจะถูกส่งไปในทางเดียวเท่านั้น และตลอดเวลา ตัวอย่างเช่น การกระจายเสียงของ สถานี วิทยุ หรือ การแพร่ภาพทางโทรทัศน์ เป็นต้น
  2. แบบงกึ่งทางคู่หรือครึ่งดูเพล็กซ์ (Either-Way of Two Waysหรือ Half Duplex) การสื่อสารแบบ Half Duplex เราสามารถส่งข้อมูลสวนทางกันได้แต่ต้องสลับกันส่ง จะทำในเวลาเดียวกันไม่ได้ ตัวอย่างเช่น วิทยุสื่อสารของตำรวจแบบ Walkly-Talkly ซึ่งต้องอาศัยการ สลับสวิตซ์ เพื่อแสดงการเป็นผู้ส่งสัญญาณคือต้องผลัดกันพูด บางครั้งเราเรียกการสื่อสารแบบ Haft Duplex ว่า แบบสายคู่ ( Two-Wire Line)
  3. แบบทางคู่ (Full-Duplex) ในแบบนี้เราสามารถส่งข้อมูลได้พร้อมๆ กันทั้งสองทาง ตัวอย่างเช่น การพูดคุยโทรศัพท์ โดยสามารถสื่อสารพร้อมกันได้ทั้งสองฝ่าย บางครั้งเรียกการสื่อสารแบบทางคูว่า Four-Wire Line
  4. แบบสะท้อนสัญญาณหรือ เอ๊กโคเพล๊กซ์ (Echo-Plex) เป็นการส่งสัญญาณที่รวมทั้ง Half-Duplex และ Full-Duplex ไว้รวมกัน เช่น ความสัมพันธ์ระหว่างคีย์บอร์ด และจอภาพของเครื่อง Terminal ของ Main Frame หรือ Host คอมพิวเตอร์ ในระหว่างการคีย์ข้อความผ่านคีย์บอร์ดเพื่อให้ Host คอมพิวเตอร์รับข้อความหรือทำตามคำสั่งข้อความหรือคำสั่งจะปรากฏบนจอภาพคอมพิวเตอร์ของ เครื่อง Terminal ด้วยเช่นกัน เนื่องจากขณะที่สัญญาณตัวอักขระที่ถูกส่งจากคีย์บอร์ดไปยัง Host ซึ่ง เป็นแบบ Full-Duplex จะสะท้อนกลับมาปรากฏที่จอภาพเครื่อง Terminal ด้วย

การส่งสัญญาณข้อมูลแบบอนาลอกและดิจิตอล (Analog and Digital Transmission)

สัญญาณอนาลอก (Analog Signal)

สัญญาณอนาลอกเป็นสัญญาณแบบต่อเนื่องมีลักษณะเป็นคลื่นไซน์ (Sine Wave) โดยแต่ละคลื่นอาจจะมีความถี่และความเข้มของสัญญาณแตกต่างกัน เมื่อนำสัญญาณเหล่านี้มาผ่านอุปกรณ์รับสัญญาณและแปลงสัญญาณก็จะได้ข้อมูลที่ต้องการ หากสัญญาณอนาลอกเดินทางไกล จะทำให้สัญญาณอ่อนลง จึงต้องใช้อุปกรณ์ในการขยายสัญญาณ ให้มีความถี่เพิ่มขึ้นและขจัดคลื่นรบกวน อุปกรณ์ในการขยายสัญญาณ นี่เรียกว่า Amplifier เฮิร์ตซ์ (Hertz) คือหน่วยวัดความถี่ของสัญญาณแบบอนาลอก วิธีวัดความถี่จะนับจำนวนรอบของสัญญาณที่เกิดขึ้นใน 1 วินาที โดยนับจากสัญญาณขึ้นและลงเป็น 1 รอบ เช่นสัญญาณข้อมูลความถี่ 60 Hz หมายถึงใน 1 วินาที สัญญาณมีการเปลี่ยนแปลงระดับสัญญาณ 60 รอบ

สัญญาณดิจิตอล (Digital Signal)

สัญญาณดิจิตอลเป็นสัญญาณแบบไม่ต่อเนื่อง รูปแบบของสัญญาณมีการเปลี่ยนแปลงที่ไม่ต่อเนื่องอย่างสัญญาณอนาลอก ในการสื่อสารด้วยสัญญาณดิจิตอลจะถูกแทนด้วยเลขฐาน 2 (0 และ 1) การแทนสัญญาณข้อมูลด้วยดิจิตอลมีหลายแบบ หากสัญญาณดิจิตอลเดินทางไกลจะทำให้สัญญาณมีการเปลี่ยนแปลง จึงต้องใช้อุปกรณ์ในการทวนสัญญาณ เรียกว่า Repeater Bit rate คืออัตราในการส่งสัญญาณข้อมูลแบบดิจิตอล วิธีวัดความเร็วจะนับจำนวนบิตข้อมูลที่ส่งได้ในช่วงระยะเวลาใน 1 วินาที 14,400 bps หมายถึงมีความเร็วการส่งข้อมูลจำนวน 14,400 บิต ใน 1 วินาที

การส่งสัญญาณข้อมูลแบบอนาลอก (Analog Transmission)

เป็นการส่งสัญญาณแบบอนาลอกโดยไม่สนใจในสิ่งที่บรรจุรวมอยู่ในสัญญาณเลย สัญญาณจะแทนข้อมูลอนาลอก ( เช่น สัญญาณเสียง ) หรือ ข้อมูลดิจิตอล (เช่น ข้อมูลไบนารีผ่านโมเด็ม) สัญญาณอนาลอกที่ทำการส่งออกไป พลังงานจะอ่อนลง ไปเรื่อยๆ เมื่อระยะทางเพิ่มขึ้น ดั้งนั้น ในการส่งสัญญาณอนาลอกไประยะไกลๆ จึงต้องอาศัยเครื่องขยายสัญญาณ หรือ แอมปลิไฟเออร์ ( Amplifier) เพื่อเพิ่มพลังงานให้กับสัญญาณ แต่ในการใช้เครื่องขยายสัญญาณจะมีการสร้างสัญญาณรบกวนขึ้น (Noise) รวมกับสัญญาณข้อมูลด้วย
ยิ่งระยะทางไกลมากเท่าไร ก็ยิ่งมีสัญญาณรบกวนมากขึ้นเท่านั้น การส่งสัญญาณอนาลอกจึงต้องการวงจรกรองสัญญาณ (Filter) เพื่อกรองเอาสัญญาณรบกวนออกอีก

การส่งสัญญาณข้อมูลแบบดิจิตอล

ส่วนในการส่งสัญญาณแบบดิจิตอลจะสนใจทุกสิ่งทุกอย่างมาบรรจุในสัญญาณ เมื่อระยะทางเพิ่มขึ้น จะทำให้สัญญาณดิจิตอลจางหายไปได้ จึงจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ทบทวนสัญญาณหรือ รีพีตเตอร์ (Repeater) เพื่อกู้ (Recover) รูปแบบของสัญญาณที่มีลักษณะ เป็น " 1 " และ " 0 " เสียก่อน แล้วจึงส่งสัญญาณใหม่ต่อไป เราสามารถนำเอาอุปกรณ์ทบทวนสัญญาณมาใช้กับกับการส่งสัญญาณมาใช้กับการส่งสัญญาณอนาลอกที่มีข้อมูลเป็นแบบดิจิตอลได้ เครื่องทบทวนสัญญาณจะกู้ข้อมูลดิจิตอลจากสัญญาณอนาลอกและสร้างสัญญาณขึ้นมาใหม่ แล้วลบสัญญาณอนาลอกที่ส่งมาด้วยออกไป ดั้งนั้นจะไม่มีสัญญาณรบกวนที่ติดมากับสัญญาณอนาลอกหลงเหลืออยู่เลย คำถามคือว่าเราจะเลือกใช้วิธีการส่งสัญญาณข้อมูลเป็นแบบอนาลอกหรือแบบดิจิตอลดี คำตอบก็ขึ้นอยู่กับระยะทางในการส่งข้อมูลนั้นใกล้หรือไกล ถ้าเป็นระยะทางใกล้ๆ สามารถเดินสายสื่อสารดิจิตอลได้ก็ควรจะเลือกใช้การส่งสัญญาณแบบดิจิตอล ส่วนการส่งสัญญาณข้อมูลในระยะทางไกลๆ การสื่อสารของไทยเรายังคงเป็นระบบอนาลอกอยู่ เช่น ระบบโทรศัพท์หรือระบบโทรเลข ดั้งนั้นจึงควรเลือกใช้วิธีการส่งสัญญาณข้อมูล เป็นแบบอนาลอก การแปลงสัญญาณดิจิตอลเป็นสัญญาณอนาลอก (D/A) ในปัจจุบันการส่งสัญญาณข้อมูลดิจิตอลโดยผ่านช่องทางสื่อสารแบบอนาลอกที่เราคุ้นเคยกัน ได้แก่ การส่งข้อมูลคอมพิวเตอร์ผ่านทางเครือข่ายโทรศัพท์สาธารณะ เครือข่ายโทรศัพท์ถูกออกแบบมาเพื่อทำการสลับสวิตซ์ และส่งสัญญาณอนาลอกซึ่งเป็นย่านความถี่ของเสียง หรือประมาณ 300-400 Hertz อุปกรณ์อิเลคทรอนิกส์ที่ทำหน้าที่แปลงสัญญาณข้อมูลดิจิตอลให้เป็นสัญญาณอนาลอกย่านความถี่เสียง เราเรียกว่า โมเด็ม (MODEM หรือ MOdulator-DEModulator )

การแปลงสัญญาณอนาลอกเป็นสัญญาณดิจิตอล (A/D)

ในกรณีถ้าระบบเครือข่ายของเราเป็นแบบดิจิตอล คือสามารถส่งผ่านสัญญาณดิจิตอลสู่ช่องทางสื่อสารดิจิตอลได้โดยตรง เช่น ในระบบเครือข่าย ISDN หรือไปรษณีย์อิเลคทรอนิกส์ ( E-Mail or Electronic Mail) เป็นต้น เราสามารถส่งสัญญาณดิจิตอลที่ออกจากคอมพิวเตอร์สู่เครือข่ายได้โดยตรงไม่ต้องผ่านโมเด็มและในทำนองเดียวกัน เราสามารถส่งสัญญาณอนาลอกผ่านเข้าไปในระบบเครือข่ายดิจิตอลได้ โดยการเปลี่ยนแปลงสัญญาณอนาลอกให้เป็นสัญญาณดิจิตอลเสียก่อน โดยใช้อุปกรณ์ที่ทำงานตรงกันข้ามกับโมเด็มคือ
โคเดก ( CODEC หรือ COder/DECoder ) คอมพิวเตอร์สู่เครือข่ายได้โดยตรงไม่ต้องผ่านโมเด็มและในทำนองเดียวกัน เราสามารถส่งสัญญาณอนาลอกผ่านเข้าไปในระบบเครือข่ายดิจิตอลได้ โดยการเปลี่ยนแปลงสัญญาณอนาลอกให้เป็นสัญญาณดิจิตอลเสียก่อน โดยใช้อุปกรณ์ที่ทำงานตรงกันข้ามกับโมเด็มคือ โคเดก ( CODEC หรือ COder/DECoder )

เปรียบเทียบการส่งสัญญาณแบบอนาล็อกกับแบบดิจิตอล

  1. สัญญาณรบกวน (Noise) ที่เกิดขึ้นในการส่งสัญญาณแบบอนาล็อกจะถูก "ขยาย" เมื่อสัญญาณถูกขยาย แต่สำหรับการส่งสัญญาณแบบ ดิจิตอลจะไม่มีการขยายสัญญาณแต่จะเป็นการ "ทบทวน" สัญญาณใหม่ให้กลับมาเหมือนเดิม ดังนั้นค่าของอัตราส่วนของสัญญาณที่ส่งต่อสัญญาณรบกวน (Signal -to- Noise ratio, S/N ) ของการส่งแบบดิจิตอล
    จึงดีกว่าการส่งแบบอนาล็อก
  2. การมัลติเพล็กซ์ การส่งสัญญาณข้อมูลจากแหล่งกำเนิดหลายแหล่ง โดยผ่านตัวกลางสายส่งเดียวกันเป็นวิธีทีประหยัดค่าใช้จ่าย เพียงแต่มีเทคนิคที่เรียกว่า " การมัลติเพล็กซ์ " ( Multiplex ) และ " การดีมัลติเพล็กซ์ " ( Demultiplex ) เพื่อแยกแต่ละสัญญาณออกจากกันเมื่อสัญญาณทั้งหมดถึงปลายทาง ค่าใช้จ่ายในการมัลติเพล็กซ์และดีมัลติเพล็กซ์สัญญาณในการส่งสัญญาณแบบอนาล็อกนั้นแพงกว่าที่ใช้ในการส่งสัญญาณแบบดิจิตอลมาก
  3. ความเร็ว ความเร็วในการส่งสัญญาณข้อมูลในเครือข่ายแบบดิจิตอลสามารถทำได้เร็ว และส่งได้มากกว่าในเครือข่ายแบบอนาลอก แนวโน้มปัจจุบันและอนาคตของการส่งข้อมูลในระบบเครือข่ายจะเป็นแบบดิจิตอลมากขึ้นกว่าแบบอนาล็อก

เทคนิคการสื่อสารข้อมูลดิจิตอล

การส่งสัญญาณข้อมูลแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทคือ

  1. การสื่อสารแบบขนาน (Parallel Transmission)
  2. การสื่อสารแบบอนุกรม (Serial Transmission)

การส่งแบบขนานนั้นจะทำการส่งข้อมูลทีละหลาย ๆ บิต เช่น ส่ง 10011110 ทั้ง 8 บิต ออกไปพร้อมกันโดยผ่านสายส่งข้อมูลที่มี 8 เส้น ส่วนการส่งข้อมูลแบบอนุกรม ข้อมูลจะถูกส่งออกไปทีละบิตต่อเนื่องกันไป เช่นถ้าข้อมูลคือ 10011110 เลข 0 ทางขวามือสุดเป็นบิตที่ 1 เรียงลำดับไปจนครบ 8 บิต โดยการส่งนั้นจะใช้สายส่งเส้นเดียวเท่านั้น ดังภาพ แสดงการส่งข้อมูลแบบขนานและแบบอนุกรม ตัวอย่างการใช้งานที่เห็นชัดของการส่งข้อมูลแบบขนาน เช่น การต่อเครื่องพิมพ์เข้ากับเครื่องคอมพิวเตอร์ซึ่งปกติจะใช้สายยาว 5 เมตร ถึง 10 เมตรเท่านั้น และตัวอย่างการส่งข้อมูลแบบอนุกรม เช่นการต่อเทอร์มินัลเข้ากับคอมพิวเตอร์แม่ที่อยู่ห่างกันสัก 100 เมตร ซึ่งทำให้ประหยัดสาย