˘ ˇ ˆ˙˝ ˛ ˚ (Data Communication Network and Telecommunication)department.utcc.ac.th › ......

บทท� 4 หลกการส�อสาร การส�อสารขอมลและระบบเครอขายคอมพวเตอร อาจารยเอกวทย นกฟอน

4-1

บทท� 4 หลกการส�อสาร การส�อสารขอมลและระบบเครอขายคอมพวเตอร

(Data Communication Network and Telecommunication)

• การส�อสารระยะไกล

• ส�อกลางแบบใชสาย

• ส�อกลางแบบไมใชสาย

• การส�อสารขอมลและระบบเครอขายคอมพวเตอร

จากบทเรยนท�ผานมาไดทาการศกษาถงสวนประกอบของหลกเทคโนโลยสารสนเทศแลวท.งในสวนของฮารดแวร(Hardware) ท�เปนอปกรณอยในเคร�องคอมพวเตอร มชนดและหนาท�แตละอปกรณท�แตกตางกนออกไปตามการใชงานและเทคโนโลย สวนของซอฟตแวร (Software) เปนส�งชวยทาใหเคร�องคอมพวเตอรสามารถทางานไดตามความตองการของผใชงานและทาการควบคมฮารดแวรใหทางานไดอยางมประสทธภาพ โดยแบงออกเปน ซอฟตแวรท�เปนระบบปฏบตการ (OS

Software) และซอฟตแวรประยกตท�ใชงานเฉพาะดาน (Application Software) ท.งในสวนของฮารดแวรและซอฟตแวรในเคร�องคอมพวเตอรน.น จะตองประสานการทางานเพ�อท�จะสามารถ ประมวลผลหรอทางานออกมาได สาหรบเร�องฐานขอมล(DataBase) ในปจจบนมการนาเคร�องคอมพวเตอรไปใชในงานเฉพาะดานมากข.น และมการเกบขอมลจานวนมากเพ�อทาการประมวลผล ทาใหตองมกระบวนการในการจดเกบขอมลใหมประสทธภาพ สามารถนาขอมลมาใชงานไดอยางรวดเรวเพ�อกอใหเกดประโยชนสงสดตอผใชงาน สาหรบบทเรยนน.จะแบงออกเปน 2 สวนใหญ ๆ คอ สวนของหลกการส�อสารท�ใชในชวตประจาวน และสวนของการส�อสารขอมลและระบบเครอขายท�มความเก�ยวเน�องในระบบคอมพวเตอร ในสวนแรกมงเนนศกษาถงหลกการตดตอส�อสาร สวนประกอบของการส�อสาร ชนดการส�อสาร ลกษณะของคล�นท�ใชในระบบการส�อสารแบบอนาลอกและแบบดจตอล การผสมคล�นท�ชวยทาใหคล�นเดนทางในระยะไกลได ในสวนท�สองจะกลาวถงความรเบ.องตนเก�ยวกบการส�อสารขอมล ส�อท�ใชในการตดตอระหวางผสงและผรบ การสงขอมลแบบขนานและแบบอนกรม การสงขอมลชนด Asynchronousและแบบ Synchronous สถาปตยกรรมของคอมพวเตอรท.งแบบ OSI และแบบ TCP/IP นอกจากน.จะศกษาถงระบบเครอขายของคอมพวเตอรและชนดของเครอขายแบบตาง ๆ


4-2

การส�อสารระยะไกล (Telecommunication) หลกการส�อสาร (Principle of Communication) การส�อสารท�สมบรณจะตองมองคประกอบท�สาคญอย 3 สวนคอ ผสงสาร (Transmit) ส�อกลาง (Media) และผรบสาร (Receiver)

โดยท�ผสงสารจะทาหนาท�สงขอมลท�ตองการจะส�อสารกบบคคลอ�นโดยผานส�อกลางท�ตองการ และผรบสารทาหนาท�รบขอมลท�ส�อสารมาแปลความหมายตอไป สาหรบผสงสารในบางกรณอาจจะเปล�ยนสถานะเปนผรบสารและผรบสารบางกรณอาจเปล�ยนสถานะเปนผสงสารได หากมการแลกเปล�ยนการส�อสารระหวางกนดงรปท� 2

รปท� 4-1 หลกการส�อสาร

รปท� 4-2 การเปล�ยนสถานะของผสงสารและผรบสาร

ซ� งการส�อสารสามารถแบงออกไดเปน 3 ลกษณะคอ

1.การส�อสารแบบทางเดยว (One Way Communication or Half Duplex)

2.การส�อสารแบบผสม (Duplex)

3.การส�อสารแบบสองทาง (Two Way Communication or Full Duplex)


4-3

การส�อสารแบบทางเดยว(Half Duplex) เปนการส�อสารทศทางเดยวผสงสารจะมหนาท�สงขอมลท�ตองการจะส�อสารและผรบมหนาท�รบสารเพยงอยางเดยวเทาน.น เชน การสงสญญาณวทยและโทรทศน การส�อสารทางวทยตดตามตว เปนตน

รปท� 4-3 การส�อสารทศทางเดยว

จากรปท� 3 เปนการส�อสารแบบทศทางเดยวโดยผสงสารเปนสถานวทยสงสญญาณเสยงโดยอาศยคล�นแมเหลกไฟฟาเปนส�อกลางไปถงผรบ

การส�อสารแบบผสม (Duplex) เปนการส�อสารแบบสองทศทางแบบมชวงเวลากาหนด ซ� งผสงสารสามารถเปล�ยนเปนผรบสาร และผรบสารสามารถเปล�ยนเปนผสงสารในชวงเวลาท�กาหนดได ท.งผสงสารและผรบสารน.นจะใชชองสญญาณเดยวในการตดตอกนแตสลบกนใชไปมา เชน การตดตอในวทยส�อสาร

รปท� 4-4 การส�อสารแบบผสม


4-4

การส�อสารแบบสองทศทาง (Full Duplex) เปนการส�อสารแบบสองทศทางไมมชวงเวลากาหนด ท.งผสงและผรบสามารถส�อสารโตตอบกนได โดยใชชองสญญาณ 2 ชองสญญาณ

รปท� 4-5 การส�อสารแบบสองทศทาง

จากรปท� 5 ผสงสารทาการสงขอมลไปถงผรบสารในชองสญญาณท� 1 เม�อผรบรบขอมลแลวจงโตตอบการส�อสารโดยเปล�ยนสถานะจากผรบสารเปนผสงสารและสงขอมลในชองสญญาณท� 2 รปแบบดงกลาวจะพบในการส�อสารเสนใยแกวนาแสงและการรบสงสญญาณในระบบไมโครเวฟ

รปท� 4-6 การสงสญญาณในระบบไมโครเวฟ

จากรปท� 6 เปนการสงสญญาณไมโครเวฟอาศยชองสญญาณ 2 สญญาณแตละชองสญญาณจะมความถ�ใชงานท�แตกตางกน (F1และF2) เพ�อปองกนคล�นสญญาณรบกวนซ�งกนและกน จากท�ไดนาเสนอรปแบบตาง ๆ ของการส�อสารท�เนนถงสถานะของผสงสารและผรบเปนหลกแลว แตส�อกลางกเปนปจจยหลกอกประการหน�งท�สาคญมากในการส�อสาร เราสามารถจาแนกส�อกลางออกเปน 2 ประเภทใหญ ๆ คอ

1.ส�อกลางแบบใชสาย (Guide Media)

2.ส�อกลางแบบไมใชสาย (Unguided Media)


4-5

ส�อกลางแบบใชสาย (Guide Media)

เปนส�อกลางท�สญญาณขาวสารท�สงจากผสงถงผรบจะเดนทางในระบบสายสง (Transmissions Line) โดยท�สายสงแตละประเภทจะมคณสมบตท�แตกตางกนออกไปสามารถแยกชนดของสายสงไดดงน.

สายคตเกลยว (Twisted Pair) ลกษณะของสายสงจะเปนเสนทองแดง 2 เสนนามาพนกนตามแตมาตรฐานท�กาหนด เพ�อลดการรบกวนจากคล�นแมเหลกไฟฟา โดยท�เสนผานศนยกลางจะตองมขนาดเทากน ใชสงสญญาณท.งแบบอนาลอกและแบบดจตอลสามารถสงสญญาณเสยงไดสงสด 12 ชองสญญาณในระบบอนาลอก และสงขอมลระดบเมกะบตตอวนาทในระบบดจตอล มราคาถก ความสามารถในการสงขอมลข.นอยกบขนาดเสนผานศนยกลางของเสนทองแดงท�นามาพนกน หากมเสนผานศนยกลางมากจะสามารถสงขอมลไดสง สาหรบการใชงานในระบบคอมพวเตอรจะม 2 มาตรฐานการใชงานคอ

1.Category 2 เปนสายทองแดงหมฉนวนพนกนเปนค และในสายเคเบลบรรจสายคตเกลยวไว 4 ค 2.Category 5 เปนสายทองแดงท�มการพนถ�กวาแบบ Catrgory 2 และถกหมดวยเทฟลอนเพ�อปองกนการรบกวนจากคล�น

รปท� 4-7 สายคตเกลยว

สายโคแอกเชยล (Co-Axial) ลกษณะของสายสงจะเปนเสนทองแดงท�มความหนามเพยงเสนเดยวท�เรยกวาเปนลวดตวนา ถกหมดวยฉนวน ตาขายโลหะ และปลอกหมสาย เพ�อปองกนการรบกวนจากคล�นแมเหลกไฟฟาและสญญาณรบกวนอ�น ๆ มความกวางแบนดวธสายสง 500 เมกะเฮรตซ ทาใหสามารถสงขอมลดวยอตราการสงขอมลท�สง สงสญญาณเสยงไดสงสด 10,800 ชองสญญาณในระบบอนาลอกและ สงขอมลระดบกกะบตตอวนาทในระบบดจตอล มใชงานอย 2 ชนด คอ ชนด 50 โอหมในแบบดจตอลและชนด 75 โอหม ในแบบอนาลอก ปจจบนมการใชงานกนอยางแพรหลาย เชน สายเคเบลทว สายเช�อมตอระบบแลน การสงสญญาณภาพและเสยง


4-6

รปท� 4-8 สายโคแอกเชยล

เสนใยนาแสง (Optics Fiber) ลกษณะของสายสงจะเปนแทงแกวกลวงท�ถกรดเปนเสนเลก ๆ หมดวยปลอกหม สามารถสงสญญาณไดในอตราความเรวสง มลกษณะการสงสญญาณแบบซงเกลโหมด (Single Mode) ท�มการสงสญญาณขอมลชดเดยวภายในสายสง และแบบมลตโหมด (Multimode Mode) ท�มการสงสญญาณขอมลหลายชดในสายสงในเวลาเดยวกน ซ� งการสงขอมลในเสนใยแกวนาแสงจะอาศยแสงเปนตวนาขอมลจากผสงไปถงผรบ ดงน.นเทคนคการสงสญญาณจงตองมการแปลงสญญาณไฟฟาเปนสญญาณแสงโดยอาศย LED (Light Emitting Diode)

หรอ Laser Diode ในการสงขอมล และมการแปลงสญญาณแสงเปนสญญาณไฟฟาโดยอาศย (Photodiode) ในการรบขอมล

รปท� 4-9 เสนใยแกวนาแสง


4-7

รปท� 4-10 การสงสญญาณในระบบการส�อสารเสนใยแกวนาแสง

ตารางท� 1 เปรยบเทยบคณสมบตของ LED และ Laser Diode LED Laser Diode

อตราการสงขอมล ต�า สง

ระยะทาง ส.น ยาว

อายใชงาน นาน ส.น

ความไวตออณหภม นอย มากพอสมควร

อนตรายตอคน นอย อนตรายตอสายตา

ราคา ไมแพง แพง

การใชงาน Multimode Single mode and Multimode

การส�อสารแบบไมใชสาย (Unguided Media)

เปนส�อกลางท�สญญาณขาวสารหรอขอมลท�สงจากผสงถงผรบจะเดนทางในรปแบบของคล�นแมเหลกไฟฟาหรอรปแบบอ�น ๆ ไมผานระบบสายสง เราสามารถจาแนกส�อกลางรปแบบดงกลาวไดดงน. ระบบไมโครเวฟ (Microwave System) เปนการสงขอมลจากผสงไปถงผรบ โดยเปล�ยนขอมลขาวสารท�เปนสญญาณไฟฟาเปนคล�นแมเหลกไฟฟาแพรกระจายไปในอากาศอยในชวงความถ�ระหวาง 4-6 กกะเฮรตซ ซ� งลกษณะการสงจะสงจากสายอากาศจากสถานสง เดนทางไปหาสายอากาศของสถานรบ ในระดบแนวเสนสายตา (Line of Side) ดงน.นระบบดงกลาวจะประสบปญหาหากมส�งกดขวางบงแนวเดนทางของคล�น จะทาใหขอมลเกดการเสยหายได ทาใหตองมสถานทวนสญญาณซ�งมหนาท�รบสญญาณเดมและขยายใหสญญาณมกาลงสงสงมากข.นเพ�อสงตอออกไปในระยะทางท�เหลอ การตดต.งอาจตดต.งบนส�งกดขวางน.น ๆ เชน ตดต.งบนภเขาหรอ


4-8

อาคารท�กดขาง หรอตดต.งในกรณระยะสงเดมไมถงกบระยะทางท�ตองการจะสงจงตดต.งเพ�อขยายระยะทางใหเพ�มมากข.น

รปท� 4-11 การสงสญญาณไมโครเวฟ

ระบบการส�อสารผานดาวเทยม (Satellite System) เปนการสงขอมลท�อาศยเปล�ยนสญญาณไฟฟาเปนคล�นแมเหลกไฟฟาเชนเดยวกบระบบไมโครเวฟ เพยงแตมความถ�ใชงานท�สงกวา คอใชงานต.งแตความถ� 6 กกะเฮรตซข.นไป ลกษณะการสงสญญาณจะสงจากสถานสง ผานช.นบรรยากาศสดาวเทยมซ�งทาหนาท�เหมอนสถานทวนสญญาณในระบบไมโครเวฟ คอ รบสญญาณท�กาลงท�สงมคาออนและขยายกาลงงานของสญญาณใหสงข.น แลวสงกลบมายงสถานรบบนพ.นโลก ดงน.นหากพจารณาแลวจะเหนวาระบบการส�อสารผานดาวเทยมมการทางานคลายกบระบบไมโครเวฟ แตกตางกนเพยงความถ�ใชงานและตาแหนงของสถานทวนสญญาณหรอตาแหนงดาวเทยมเทาน.น

รปท� 4-12 การสงสญญาณผานดาวเทยม


4-9

แสงอนฟราเรด(Infrared) เปนการสงสญญาณท�อาศยการเปล�ยนสญญาณไฟฟาเปนคล�นแมเหลกไฟฟาเชนเดยวกบการสงสญญาณไมโครเวฟและการส�อสารผานดาวเทยม แตมความถ�ใชงานท�สงมาก ใชส�อสารในระยะทางใกลๆ มแนวทศทางของแสงจงสามารถควบคมไดงาย ราคาถก แตไมสามารถเดนทางผานวตถทบแสงได

ดงท�กลาวแลววา การส�อสารท�สมบรณจะตองประกอบดวย ผสงสาร ส�อกลาง และผรบสาร แตส�งท�มความสาคญอกอยางหน�งคอ ขอมลหรอขาวสารท�ตองการจะสง ปกตแลวขาวสารท�จะสงท.งในระบบอนาลอกและระบบดจตอล จะอยในรปของสญญาณ(Signal) ของคล�นรปไซย (Sine)

เพยงแตเปล�ยนรปแบบใหเหมาะสมตอระบบท�จะสงเทาน.น

สญญาณ (Signal)

สญญาณตาง ๆ ท�ใชในระบบการส�อสาร คอ คล�นสญญาณรปไซย (Sine) จานวนมากท�ประกอบกนเปนสญญาณโดยท�มาจากคล�นความถ�ตาง ๆ ท.งหมดเรยกวา สเปกตรม (Spectrum) ของสญญาณน.น ๆ อาจจะเปนสญญาณเสยงหรอสญญาณท�เกดข.นเองตามธรรมชาต เน�องจากจดกาเนดของการเกดสญญาณอนาลอก จะเปนสญญาณท�เกดข.นเองตามธรรมชาต เปนสญญาณรป Sine ท�มความยาวตอเน�องโดยท�คล�นจะประกอบไปดวย ความยาวคล�น ความถ� และแอมปลจดของคล�นโดยท� - ความยาวคล�น (Wavelength) เปนการวดระยะท�คล�นเคล�อนท�ไปครบหน�งลกคล�น

-ความถ�คล�น (Frequency) เปนการวดการเคล�อนท�ของคล�นในระยะเวลาท�กาหนด

-แอมปลจดของคล�น (Amplitude) เปนการกาหนดจดสงสดของคล�น

รปท� 4-13 รปคล�นสญญาณ


4-10

เราสามารถหาความสมพนธระหวางความยาวคล�น และ ความถ�ของคล�นจาก (1)

f

c=λ (1)

λ เปนความยาวคล�น

c เปนความเรวของแสงในอากาศ ( sm /1038

× )

f เปนความถ�ของคล�น(Hz)

โดยปกตคล�นสญญาณไมสามารถเดนทางโดยตนเองไปในระยะทางท�ไกลได ทาใหตองอาศยคล�นพาห (Carrier Wave) ซ� งเปนคล�นสญญาณรป Sine ท�มความถ�สงซ� งมคณสมบต คอ สามารถเดนทางในระยะทางไกลได ดงน.นเม�อเกดการนาสญญาณขาวสารหรอขอมลรวมเขากบสญญาณคล�นพาหเขาไวดวยกน กระบวนการดงกลาวเรยกวา การมอดดเลต (Modulation)

การมอดดเลต (Modulation) เปนการผสมสญญาณขอมล (Data) เขากบสญญาณคล�นพาห (Carrier Wave) ท�เหมาะสมตอชองสญญาณน.น ๆ เพ�อสงขอมลในระยะทางไกล

รปท� 4-14 หลกการมอดดเลต

หากเขยนเปนไดอะแกรมจะเขยนไดดงน.

รปท� 4-15ไดอะแกรมการมอดดเลต


4-11

เม�อทาการมอดดเลตแลวจะไดสญญาณรป Sine ท�ประกอบดวยสองสญญาณรป Sine ท�อยบนแกนเวลา(t) เดยวกน คอสญญาณขาวสารเดนทางรวมกบคล�นพาห

รปท� 4-16 รปสญญาณหลงการมอดดเลต

เม�อเสรจส.นกระบวนการมอดดเลตแลว สญญาณกสามารถเดนทางผานบรรยากาศหรออากาศไปถงผรบเปนเสรจส.นกระบวนการของผสง เม�อสญญาณเดนทางถงผรบทางผรบสามารถรบสญญาณท�ประกอบดวยสญญาณขอมลและคล�นพาหท�รวมกนมา ทาใหไมทราบถงขอมลไดจงตองมกระบวนการถอดสญญาณคล�นพาหออกจากสญญาณขอมล กระบวนการดงกลาวเรยกวา การดมอดดเลต(Demodulation)

การดมอดดเลต (Demodulation) เปนการแยกสญญาณขอมลขาวสาร (Data) ออกจากคล�นพาห (Carrier Wave) เพ�อท�ตองการขอมลขาวสารเพยงอยางเดยว

รปท� 4-17 หลกการดมอดดเลต


4-12

สญญาณขาวสารสญญาณขาวสารรวม

กบคลนพาห

คลนพาห

-

รปท� 4-18 ไดอะแกรมการดมอดดเลต

เม�อทาการดมอดดเลตแลวทางผรบจะทราบถงขอมลท�สงมาจากผสง ดงน.นคล�นพาหจงเปนคล�นสญญาณท�มหนาท�นาพาขาวสารจากผสงถงผรบ และอาจพจารณาวาการมอดดเลตเปนการเขารหส (Encode) ของขอมลและการดมอดดเลตเปนการถอดรหส (Decode) ของขอมล สาหรบการมอดดเลตในระบบอนาลอกนยมใชงานอย 3 แบบคอ

1. Amplitude Modulation (AM)

2. Frequency Modulation (FM)

3. Phase Modulation (PM)

การมอดดเลตเชงยอดคล�น Amplitude Modulation (AM)

เปนการมอดดเลตท�นาขอมลเดนทางรวมกบคล�นพาหโดยท�แอมปลจดของคล�นพาหเปล�ยนแปลงไปตามสญญาณขอมล โดยยงคงรกษาความถ�คล�นพาหใหมคาคงท�

รปท� 4-19 การมอดดเลตเชงยอดคล�น


4-13

การมอดดเลตเชงความถ� Frequency Modulation (FM)

เปนการมอดดเลตท�นาขอมลเดนทางรวมกบคล�นพาหโดยท�ความถ�ของคล�นพาหเปล�ยนแปลงไปตามสญญาณขอมล โดยยงคงรกษาแอมปลจดของคล�นพาหใหมคาคงท�

รปท� 4-20 การมอดดเลตเชงความถ�

การมอดดเลตเชงมม Phase Modulation (PM)

เปนการมอดดเลตท�นาขอมลเดนทางรวมกบคล�นพาหโดยท�เฟสของคล�นพาหเปล�ยนแปลงไปตามสญญาณขอมล โดยยงคงรกษาแอมปลจดและความถ�ของคล�นพาหใหมคาคงท�

สญญาณขอมลขาวสาร คลนพาห

t

แนวสญญาณทเฟสไมเปลยนแปลง

แนวสญญาณทเฟสเเปลยนแปลง Phase Modulation

รปท�4-21 การมอดดเลตเชงมม


4-14

สาหรบการมอดดเลตในระบบดจตอลนยมใชงานอย 3 แบบคอ

1.Amplitude Shift Keying (ASK)

2.Frequency Shift Keying (FSK)

3. Phase Shift Keying (PSK)

การมอดดเลตเชงยอดคล�น Amplitude Shift Keying (ASK)

เปนการมอดดเลตท�แอมปลจดของคล�นพาหเปล�ยนแปลงไปตามสญญาณขอมล โดยยงคงรกษาความถ�ของคล�นพาหใหมคาคงท�

รปท� 4-22 การมอดดเลตเชงยอดคล�น

การมอดดเลตเชงความถ� Frequency Shift Keying (FSK)

เปนการมอดดเลตท�ความถ�ของคล�นพาหเปล�ยนแปลงไปตามสญญาณขอมล โดยยงคงรกษาแอมปลจดของคล�นพาหใหมคาคงท�

รปท� 4-23 การมอดดเลตเชงความถ�


4-15

การมอดดเลตเชงเฟส Phase Shift Keying (PSK)

เปนการมอดดเลตท�เฟสของคล�นพาหเปล�ยนแปลงไปตามสญญาณขอมล โดยยงคงรกษาแอมปลจดและความถ�ของคล�นพาหใหมคาคงท�

รปท� 4-24 การมอดดเลตเชงเฟส

นอกจากกระบวนการมอดดเลตและการดมอดดเลตของสญญาณท.งในระบบอนาลอกและระบบดจตอลแลว กระบวนการนาสญญาณท�ถกการมอดเลตแลวสงผานส�อกลางไปถงผรบกมความสาคญมากเชนกน หากยกตวอยาง ทางดานสงมเคร�องคอมพวเตอร 10 เคร�องท�ตองการสงขอมลไปทางดานรบท�มเคร�องคอมพวเตอรรอรบขอมล 10 เคร�องเชนเดยวกนทาใหตองใชสายสงหรอจานวนชองสญญาณ 10 สายสงดงรปท� 25

รปท� 4-25 การเช�อมตอเคร�องคอมพวเตอร


4-16

ถาหากมเคร�องคอมพวเตอรทางดานสง 1,000 เคร�อง ท�ตองการสงขอมลไปทางดานรบจาเปนตองใชสายสงสญญาณท.งส.น 1,000 สาย จงเปนการส.นเปลองเปนอยางมาก จงมกระบวนการรวมสญญาณการมอดดเลตหลาย ๆ สญญาณ สงผานชองสญญาณเดยวหรอสายสงเดยว โดยอาศยเทคนคตาง ๆ กระบวนการดงกลาวเรยกวาเปน การมลตเพลกซ (Multiplex)

รปท� 4-26 การมลตเพลกซ

การมลตเพลกซ (Multiplex)

เปนกระบวนการท�นาสญญาณหลาย ๆ ชองสญญาณรวมเขาไวในในชองสญญาณเดยวเพ�อความสะดวกในการสงสญญาณในระยะทางไกล อกท.งยงประหยดคาใชจายในระบบ ซ� งการมลตเพลกซสามารถกระทาได 3 วธคอ

1.การมลตเพลกซเชงเวลา (Time Division Multiplex Acers) TDMA เปนระบบท�ใชชองสญญาณเดยว สาหรบการสงสญญาณขอมลหลาย ๆ ชองสญญาณหรอหลาย ๆ เคร�องสงไปยงเคร�องรบหลาย ๆ เคร�อง โดยอาศยการบงทางเวลา (Time Sharing)

2.การมลตเพลกซเชงความถ� (Frequency Division Multiplex Acres) FDMA เปนวธการท�อาศยการมอดดเลต ยายสเปกตรมของสญญาณท�ตองการสงใหออกไปอยความถ�ท�ตางกน

3.การมลตเพลกซเชงรหส (Code Division Multiplex Acres) CDMA เปนวธการท�ชองสญญาณแตละชองสญญาณสามรารถสงขอมลไดตลอดเวลา โดยแตละชองสญญาณจะมการเขารหส (Code) พรอมไปกบขอมลของตนเอง ซ� งจะทาใหชองสญญาณอ�นไมสามารถรบขอมลหรออานขอมลได นอกเหนอชองสญญาณตนเอง


4-17

รปท� 4-27 TDMA, FDMA รปท� 4-28 CDMA

จากท�ไดนาเสนอมาท.งหมดเปนการศกษาในสวนแรกท�เก�ยวกบหลกการส�อสารท�ใชในชวตประจาวน ซ� งเปนส�งท�ขาเปนพ.นฐานตอความเขาใจในการศกษาดานอ�น ๆ ท�เก�ยวกบเทคโนโลยการส�อสาร ซ� งในปจจบนการส�อสารมเทคโนโลยท�ทนสมยมาก มการนาเอาเคร�องคอมพวเตอรเขามาดแลในระบบการส�อสาร ทาใหระบบเกดความซบซอนมากข.น ดงน.นลกษณะองคประกอบ สถาปตยกรรม และลกษณะการเดนทางของขอมลในเคร�องคอมพวเตอรจงเปนเร�องท�ควรทาการศกษาเปนอยางย�ง เพ�อท�จะสามารถเรยนรถงการส�อสารท.งระบบได ดงน.นในสวนท�สองจะกลาวถงหลกการทางานของขอมลและการวางระบบเครอขาย เพ�อท�จะนาความรท.งสองสวนผนวกเขาไวดวยกน เพ�อเปนองคความรของหลกเทคโนโลย

การส�อสารขอมลและระบบเครอขายคอมพวเตอร การส�อสารขอมล

จากท�ไดศกษาในเบ.องตนไปแลววาระบบของสญญาณท�ใชในการส�อสารมอยดวยกน 2 ระบบ คอ ระบบอนาลอกและระบบดจตอล ซ� งการการทางานของเคร�องคอมพวเตอรและระบบคอมพวเตอรน.นจะมการทางานในระบบดจตอลเพยงอยางเดยวเทาน.น ระดบของสญญาณท�ใชจะมอยเพยง 2 ระดบคอ ระดบ 0 และระดบ 1 ซ� งแทนแรงดนทางไฟฟาท�แรงดนไฟฟาสงและแรงดนไฟฟาต�าตามลาดบ ซ� งการเดนทางของขอมล 0 และ 1 ระหวางเคร�อง คอมพวเตอรจะมการเดนทางได 2 แบบเรยกวา การสงขอมลแบบขนานและการสงขอมลแบบอนกรม


4-18

รปท� 4-29 สญญาณดจตอล

การสงขอมลแบบขนาน เปนการสงขอมลดจตอลท�มคาระดบ 0 และ 1 จากเคร�องคอมพวเตอรเคร�องหน�งไปยงอกเคร�องหน�งหรอระบบคอมพวเตอรหน�งไปยงอกระบบหน�ง ลกษณะการสงจะสงขอมลพรอม ๆ กนในชองสญญาณท.งหมดท�มอยในชวงเวลาเดยวกน ทาใหสามารถสงขอมลคราวละมาก ๆ มอตราการสงขอมลสง ใชในการสงขอมลภายในเคร�องคอมพวเตอร

รปท� 4-30 การสงขอมลแบบขนาน

จากรปท� 30 เปนการสงขอมลจากเคร�องคอมพวเตอร ก. ไปยงเคร�องคอมพวเตอร ข. ตองการสงขอมล 2 ชดชดล 4 บต มชองสญญาณท�ใชสงท.งหมด 4 ชองสญญาณ ในการสงขอมลคร. งแรกชวงวนาทท� 0 ขอมล 0110 จะเดนทางในชองสญญาณท� 1 2 3 และ 4 ตามลาดบ ไปยงเคร�องคอมพวเตอร ข.ในชวงวนาทท� 1 ขอมล 1010 กจะเดนทางในชองสญญาณไปยงผรบเชนเดยวกน ดงน.นจงพจารณาไดวาในชวงเวลาท�กาหนดการสงขอมลกระทาไดคร. งละ 4 บต หรอสามารถสงไดเทากบ N ชองสญญาณท�มการใชงานระหวางผสงและผรบ

การสงขอมลแบบอนกรม เปนการสงขอมลดจตอลท�มคาระดบ 0 และ 1 จากเคร�องคอมพวเตอรเคร�องหน�งไปยงอกเคร�องหน�ง มลกษณะการสงขอมลคร. งละ1 บตใชชองสญญาณเพยงชองชองสญญาณเดยวในการสงขอมล มอตราการสงขอมลต�า แตประหยดคาใชจายในการสง ใชสงขอมลระหวางเคร�องคอมพวเตอรหรอการสงขอมลระยะไกล


4-19

รปท� 4-31 การสงขอมลแบบอนกรม

จากรปท� 31 เปนการสงขอมลจากเคร�องคอมพวเตอร ก.ไปยงเคร�องคอมพวเตอร ข. ตองการสงขอมล 2 ชดชดละ 4 บตมชองสญญาณใชสงขอมล 1 ชองสญญาณ โดยการสงขอมลชดท� 1 ท�ประกอบดวย 0110 กอน ในการสงชวงวนาทท� 0 ขอมลบต 0 จะเดนทางในชองสญญาณไปยงเคร�องคอมพวเตอร ข. ชวงวนาท�ท� 1 ขอมลบต 1 จะเดนทางในชองสญญาณไปยงผรบ ชวงวนาทท�2และ3 ขอมลบต 1 และ 0 ตามละดบจะเดนทางไปผรบเชนเดยวกน แลวจงเร�มสงขอมลชดท� 2 ท�ประกอบดวย 1010 ในการสงขอมลวนาทท� 4 5 6 และ 7 ขอมลบต 0 1 0 และ 1 จะถกสงผานชองสญญาณไปยงผรบตามลาดบ ดงน.นจงพจารณาไดวาในชวงเวลาหน�งการสงขอมลกระทาไดคร. งละ 1 บตเทาน.นหรอสามารถสงไดเทากบ 1 ชองสญญาณ

ชองสญญาณท�กลาวถงเปนส�อกลางระหวางเคร�องคอมพวเตอร ก. และเคร�องคอมพวเตอร ข.หรอจาก ผสงไปถงผรบน.น เปนส�อการในการตดตอซ�งในระบบคอมพวเตอรจะนยมใชการสงสญญาณผานสายสงแบบตาง ๆ ไมวาจะเปนสายคตเกลยว สายโคแอกเชยล หรอเสนใยแกว แตในปจจบนมการอาศยคล�นแมเหลกไฟฟาในการสงสญญาณคอมพวเตอรมากข.น เชน การสงสญญาณในระบบแลนแบบไรสาย (Wireless LAN) การสงขอมลบนโทรศพทเคล�อนท� (GPRS) เปนตน ท.งน. เพ�อเปนการอานวยความสะดวกใหแกผใชบรการมากข.น การสงขอมลระหวางผสงและผรบนอกจากการสงขอมลแบบขนานและแบบอนกรมแลว ยงมกระบวนการควบคมชองสญญาณเพ�อใหขอมลมความถกตองของขอมลซ� งอาศยสญญาณนาฬกาหรออาศยเทคนคการสงขอมล คอ แบบ Asynchronous Mode และแบบ Synchronous Mode ซ� งท.งสองการทางานน.จะทางานในการสงขอมลแบบอนกรมเทาน.น

การควบคมชองสญญาณแบบ Asynchronous Mode

เปนการควบคมการสงสญญาณท�มอตรากรสงขอมลท�แนนอนมหนวยเปนบตตอวนาท เม�อทาการสงขอมล 1 ไบต กจะสงบตเร�มตน(Start Bit) กอน ซ� งมกจะเปน 0 แลวตามดวยขอมลท.ง 8 บตใน 1 ไบต แลวจงสงบตหยด (Stop Bit) ซ� งมกจะเปนบต 1 ท.งหมดรวมกนเปน 10 บตซ� งตองสงภายใน 1 วนาทในการสงขอมลจะมการเรยงลาดบขอมล คอ บตแรกจะเปนบตเร�มตน 7 บตตอมาเปนบตของขอมล ตามดวยบตการเชคความผดพลาดและบตหยด ท.งหมดตองสงภายใน 1 วนาท


4-20

ดงน.นเม�อผรบไดรบบตแรกแลวจะตองไดรบ 9 บตตอไปภายใน 1 วนาทไมเชนน.นการสงจะเกดความผดพลาด

การควบคมชองสญญาณแบบ Synchronous Mode

เปนการควบคมการสงขอมลท�อาศยจงหวะเวลาในการสงขอมล โดยอาศยสญญาณนาฬกาในการกาหนดจงหวะอาจใชชองสญญาณเดยวกนหรอแตกตางกนในการสงขอมลกได ท�วไปการควบคมแบบน.จะทางานภายใตการควบคมในโปรโตคอลของระบบน.น ๆ นอกจากการสงขอมลระหวางเคร�องคอมพวเตอร 2 เคร�อง หรอระหวางระบบคอมพวเตอร ท�ใชการสงขอมลแบบตาง ๆ แลว ส�งท�ทาใหเคร�องคอมพวเตอรสามารถตดตอกนได แมวาจะผลตมากจากตางบรษทหรอส�งท�ทาใหเคร�องคอมพวเตอรตดตอกบอปกรณตอพวง เชน เคร�องพมพ เปนผลมาจากมสถาปตยกรรมหรอกระบวนการทางานในการสงขอมลของเคร�องคอมพวเตอรท�มมาตรฐานเดยวกนไมวาจะเปนเคร�องคอมพวเตอรท�ผลตจากผผลตใดกตามกสามารถตอพวงกบอปกรณท�มาจากหลายบรษทได ทาใหมความคลองตวในการทางานมากข.น ปจจบนมสถาปตยกรรมของคอมพวเตอรท�ใชกนอยแพรหลาย 2 สถาปตยกรรมคอ OSI (Open System

Interconnection) และแบบ TCP/IP

สถาปตยกรรม OSI (Open System Interconnection)

เปนการออกแบบระบบเครอขาย โดยมจดประสงคเพ�อใหมการสงขอมลระหวางกนใน ช.น ดงน.ระบบเปด ซ� งตวแบบของเครอขายจะมการแบงระดบการทางานออกเปน 7 ช.น ดงน.

รปท� 4-32 OSI 7 Layers


4-21

1.ระดบฟสคล (Physical Layer)

เปนระดบท�เก�ยวของกบการสงสญญาณผานส�อกลางใหถกตองและมประสทธภาพ โดยท�เม�อผสงสงขอมลบต 1 ออกไปผรบตองไดรบขอมลบต 1 นอกจากน.ยงเปนจดเร�มตนในการเช�อมตอการตดตอส�อสารและยกเลกการตดตอส�อสาร คณสมบตของสายสง (Transmission Line) และหวเช�อมตอ (Connectors) ชนดตางๆ การส�อสารแบบซมเพลกซ ฮาลฟดเพลกซ และฟลดเพลกซ การมลตเพลกซสญญาณ กอยในการทางานของระดบช.นน. 2.ระดบดาตาลงค (Data Link Layer)

หนาท�หลกของระดบช.นน. คอ ใหบรการสงขอมลระหวางโหนดท�ตดกนของเครอขาย ใหผานระบบสายสงไดอยางถกตอง รวมท.งจดการเก�ยวกบการตรวจสอบความผดพลาดของการสงขอมล เน�องจากในสายสงจะมสญญาณรบกวน (Noise) ท�ทาใหขอมลเกดความเสยหายได

3.ระดบเนตเวรค (Network Layer)

เปนระดบช.นท�ทาหนาท�ควบคมการสงขอมลและกาหนดเสนทางการเดนทางของขอมลวาจะไปในเสนทางใด ทางเอกหรอทางโท เพ�อใหขอมลเดนทางถงผรบไดอยางรวดเรวและมประสทธภาพ นอกจากน.นยงตองพจารณาถงอตราการสงขอมลท�เหมาะสมเน�องจากในแตละเครอขายอาจมความเรวในการสงขอมลท�ไมเทากน

4.ระดบทรานสปอรต (Transport Layer)

ทาหนาท�ควบคมการสงขอมลของผใชตนทางใหถงผรบปลายทางหรอการประมวลผลของผใชปลายทางใหถกตองและมประสทธภาพ แยกขอมลจากระดบช.นเซสช.นท�อยเหนอข.นไป ใหมขนาดขอมลท�เลกลง เพ�อท�สะดวกในการสงขอมลไปหลาย ๆ ๆทางโดยผานการทางานของช.นเนตเวรค

5.ระดบเซสชน (Session Layer)

ทาหนาท�สรางสภาพการตดตอระหวางเคร�องคอมพวเตอร เชน หากตองการโทรศพท หนาท�ในการบรการโทรศพทต.งแตมสญญาณการเรยก (Dial Tone) จนถงกระบวนการท�ผรบสนทนาโตตอบกน เปนหนาท�ของระดบช.นน. แตหนาท�ในการสงสญญาณเสยงจะเปนหนาท�การทางานของช.นทรานสปอรต

6.ระดบพรเซนเตชน (Presentation Layer)

ทาหนาท�เก�ยวกบการเขารหสและถอดรหสของขอมลและรปแบบของขอมล เชน ระหวางระบบอาจมการตกลงวาจะส�อสารขอมลเปนแบบเฟรมขอมล หรอแบบบตขอมล และมหนาท�ในการบดอดสญญาณใหมขนาดเลกลง


4-22

7.ระดบแอปปลเคชน (Application Layer)

เปนระดบการทางานท�อยช.นบนสด เปนสวนท�ตดตอกบผใชงานมโปรโตคอลใชงานอยหลายรปแบบ และทาใหโปรแกรมประยกตชนดตาง ๆท�ทางานบนโฮสตใชงานกบเคร�องคอมพวเตอรชนดตางๆได ซ� งปกตแลว เคร�องคอมพวเตอรแตละเคร�องจะมการต.งคาการทางานท�แตกตางกน เชน ลกษณะของตวอกษร ระดบบรรทด หรอการเล�อนของเคอรเซอร จงมการออกแบบการทางาน โดยใชหลกการของเทอรมนลเสมอน (Virtual Terminal) ซ� งสามารถควบคมโปรแกรมประยกตตาง ๆบนเคร�องคอมพวเตอรจากเคร�องคอมพวเตอรตนเองในระยะไกลไดโดยอาศยการตดตอผานชองสญญาณและการทางานของ OSI

สถาปตยกรรมแบบ TCP/IP

เปนการออกแบบระบบเครอขายท�มจดเร�มตนจากการสงขอมลระหวางมหาวทยาลยในประเทศสหรฐอเมรกา จนกลายเปนสถาปตยกรรมท�ใชในระบบท�วไป มการแบงการทางานออดเปน 4 ระดบ

รปท� 4-33 TCP/IP

1.ระดบโฮสต-ท-แนตเวรค (Host-to –Network)

เปนระดบช.นท�ตดตอกบเครอขายโดยอาศยโปรโตคอลเปนตวทางานตามท�แตละเครอขายไดตกลงทาการตดตอ


4-23

2.ระดบอนเทอรเนต (Internet Layer)

เปนระดบช.นท�ใหบรการสงขอมลแบบท�ไมตองสรางเสนทางในการตดตอ อาศยแอดแดรสของผรบเปนตวนาทาง ลกษณะของขอมลจะไมเรยงลาดบ สามารถสงขอมลไปในเครอขายใดกได มความเปนอสระในการสงขอมล เม�อถงปลายทายแลว ขอมลอาจมลาดบท�แตกตางกน เน�องจากถกสงมากจากหลายชองสญญาณ ดงน.นหนาท�ของระดบช.นน. คอ หาเสนทางการเดนทางของขอมล

3.ระดบช7นทรานสปอรต (Transport Layer)

ทาหนาท�ควบคมการสงขอมลของโฮสตปลายทางท.งสอง มโปรโตคอลทางานอย 2 รปแบบ คอ TCP ทาการควบคมใหฝ�งสงและรบขอมลแบบ Byte Stream ผานเครอขายอนเทอรเนตอยางถกตอง และแบบ UDP ท�ไมเนนความถกตองของขอมล แตมการสงขอมลความเรวท�สง เหมาะแกงานประยกตท�ตองการอตราการสงขอมลสง 4.ระดบช7นแอปปลเคช�น (Application Layer)

ในระดบช.นน. มโปรโตคอลการทางานท�คลายกบเทอรมนลเสมอนใน OSI โดยท�ผใชสามารถใชเคร�องคอมพวเตอรของตนเองในการเขาไปทางานคอมพวเตอรเคร�องอ�นและแสดงผลลพธคอมพวเตอรตนเอง และมโปรโตคอลท�เก�ยวกบการสงขอมลอหลายรปแบบเชน FTP

(File Transfer Protocol) SMTP(Simple Mail Transfer Protocol ) เปนตน

เม�อมการตดตอส�อสารระหวางเคร�องคอมพวเตอรหรอระหวางระบบแลว รปแบบการวางเครอขายของคอมพวเตอรกเปนปจจยหน�งท�มความสาคญตอการส�อสารขอมล เน�องจากรปแบบเครอขายตาง ๆ กจะมคณลกษณะท�แตกตางกนออกไป โดยท�จดประสงคหลก ๆ ของเครอขายมอยดวยกน 4 ประการคอ

1. มการใชทรพยากรรวมกน

2. มความนาเช�อถอในระบบ

3. ประหยดคาใชจาย

4. เปนส�อกลางในการตดตอ

ซ� งหากแบงระบบเครอขายคอมพวเตอรออกเปนกลมใหญ ๆ ได 3 ระบบคอ

ระบบเครอขายเฉพาะบรเวณ Local Area Network (LAN)

เปนการเช�อมตอเครอขายในพ.นท�ใกล ๆ เชน ภายในสานกงาน หรอภายในอาคาร นอกจากน.นหากระบบดงกลาวอยในมหาวทยาลยจะเรยกวาเปน Campus Network หรอ University

Network ซ� งระบบสายสงท�ใชงานจะแตกตางตามอตราการสงขอมล


4-24

รปท� 4-34 ระบบเครอขายเฉพาะบรเวณ

ระบบเครอขายระยะไกล Wide Area Network (WAN)

เปนการเช�อมตอท�ประกอบดวยเครอขาย LAN ต.งแต 2 วงข.นไป ระยะเช�อมตอระยะทางไกล เชน การเช�อมตอระหวางเมอง หรอระหวางประเทศ โดยใชระบบสายสงของเครอขายโทรศพทเปนส�อกลางในการเช�อมตอขอมล

รปท� 4-35 ระบบเครอขายระยะไกล

ระบบเครอขายเมอง Metropolitan Area Network (MAN)

เปนเครอขายท�ใชงานในเมอท�มขนาดใหญ มระยะหางไมมากแตอยในบรเวณมปรมาณความตองการการรบสงขอมลสง เชน บรเวณธรกจ ระบบสายสงจะเปนเสนใยแกวนาแสง


4-25

รปท� 4-36 ระบบเครอขายเมอง

โครงสรางของระบบเครอขาย (Network Topology)

การเช�อมตอระบบเครอขายน.น จะมลกษณะโครงสรางการเช�อมและวตถประสงคหลกท�แตกตางกน สามารถจาแนกออกเปน 3 รปแบบดงน.

1. โครงสรางแบบดาว (Star Topology)

เปนโครงสรางท�เช�อมตอคอมพวเตอรแตละเคร�องเขากบเคร�องคอมพวเตอรเขาสศนยกลาง การรบสงขอมลจะผานเคร�องคอมพวเตอรศนยกลาง

รปท� 4-37 โครงสรางแบบดาว


4-26

2. โครงสรางแบบบส (Bus Topology)

เปนโครงสรางท�เช�อมตอเคร�องคอมพวเตอรแตละเคร�องโดยใชสายสงรวมกน ซ� งเปนเสนทางหลกในการรบสงขอมลระหวางเคร�องคอมพวเตอร โดยท�ขอมลไมตองผานเคร�องคอมพวเตอรศนยกลาง

รปท� 4-38 โครงสรางแบบบส

3.โครงสรางแบบวงแหวน (Ring Topology)

เปนโครงสรางท�เช�อมตอคอมพวเตอรท.งหมดเปนวงแหวน ขอมลจะถกสงตอ ๆ กนไปในวงแหวนจนกวาจะถงผรบท�ถกตอง

รปท� 4-39 โครงสรางแบบวงแหวน

**************************************************


4-27

แบบฝกหดทายบท

1.จงวเคราะหถงระบบการส�อสารแบบอนาลอกและการส�อสารแบบดจตอลวามขอดและขอเสยอยางไรบาง 2. จงยกตวอยางการทางานของระบบ LAN, MAN, WAN ท�สามารถพบไดในชวตประจาวน

3. จงพจารณาระบบโทรศพทแบบวาเปนการส�อสารรปแบบใด

4. จงเปรยบเทยบขอดและขอเสยของตวกลางในระบบใชสายและไมใชสาย

******************************

˘ ˇ ˆ˙˝ ˛ ˚ (Data Communication Network and Telecommunication)department.utcc.ac.th › ......

Documents

Transcript of ˘ ˇ ˆ˙˝ ˛ ˚ (Data Communication Network and Telecommunication)department.utcc.ac.th › ......