D�couverte & Gestion de Connaissances dans les Base de Donn�es ... - PowerPoint 6
Document Sample


Lecture 3
การวิเคราะห์ระบบการสื่อสารข้อมูล
ระบบการสื่อสารข้อมูล
การสื่อสารข้อมูล (Data Communications) หมายถึง
้ ้ั
กระบวนการถ่ายโอนหรือแลกเปลี่ยนข้อมูลกันระหว่างผูส่งและผูรบโดยผ่าน
ช่องทางสื่อสาร เช่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิ กส์ หรือคอมพิวเตอร์เป็ นตัวกลางใน
ู้ ้ั
การส่งข้อมูล เพื่อให้ผส่งและผูรบเกิดความเข้าใจ ซึ่งกันและกัน
วิธีการส่งข้อมูล จะแปลงข้อมูลเป็ นสัญญาณ หรือรหัสเสียก่อนแล้วจึงส่งไป
้ั ่ ้ั
ยังผูรบ และเมือถึงปลายทางหรือผูรบก็จะต้องมีการแปลงสัญญาณนั้น
่
กลับมาให้อยูในรูปที่มนุ ษย์สามารถที่จะเข้าใจได้ ในระหว่างการส่งอาจจะมี
้
อุปสรรค์ที่เกิดขึ้ นก็คือสิ่งรบกวน(Noise)จากภายนอกทาให้ขอมูลบางส่วน
่
เสียหาย หรือผิดเพี้ ยนไปได้ซึ่งระยะทางก็มีสวนเกี่ยวข้อง ด้วยเพราะถ้า
่
ระยะทางในการส่งยิงมากก็อาจจะทาให้เกิดสิ่งรบกวนได้มากเช่นกัน จึงต้อง
มีหาวิธีลดสิ่งรบกวนเหล่านี้ โดยการพัฒนาตัวกลางในการสื่อสารที่จะทาให้
เกิดการรบกวนน้อยที่สุด
องค์ประกอบขั้นพื้นฐานของระบบ
้
องค์ประกอบขันพื้ นฐานของระบบสื่อสารโทรคมนาคม สามารถจาแนกออกเป็ น
ั
ส่วนประกอบได้ดงต่อไปนี้
้่
1. ผูสงข่าวสารหรือแหล่งกาเนิดข่าวสาร(source)
อาจจะเป็ นสัญญาณต่างๆเช่น สัญญาณภาพ ข้อมูล และเสียงเป็ น
ต้น ในการติดต่อสื่อสารสมัยก่อนอาจจะใช้แสงไฟ ควันไฟ หรือท่าทางต่างๆ
่ ่
ก็นับว่าเป็ นแหล่งกาเนิ ดข่าวสารจัดอยูในหมวดหมูนี้เช่นกัน
้ั
2. ผูรบข่าวสารหรือจุดหมายปลายทางของข่าวสาร (sink)
้ ู้
ซึ่งจะรับรูจากสิ่งที่ผส่งข่าวสาร หรือแหล่งกาเนิ ดข่าวสารส่งผ่านมาให้
ั ้ั
ตราบใด ที่การติดต่อสื่อสารบรรลุวตถุประสงค์ ผูรบสารหรือจุดหมาย
ั ้ั
ปลายทางของข่าวสารก็จะได้รบข่าวสารนั้นๆถ้าผูรบสาร หรือจุดหมาย
ั
ปลายทางไม่ได้รบข่าวสาร ก็แสดงว่าการสื่อสารนั้นไม่ประสบ
่
ความสาเร็จ กล่าวคือไม่มีการสื่อสารเกิดขึ้ นนันเอง
3. ช่องสัญญาณ(channel)
่
หมายถึง สื่อกลางหรือตัวกลางที่ขาวสารเดินทางผ่านอาจจะ
่
เป็ นอากาศ สายนาสัญญาณต่างๆหรือแม้กระทังของเหลว เช่น น้ า น้ ามัน
่ ่ ่
เป็ นต้น ปรียบเสมือนเป็ นสะพานที่จะให้ขาวสารข้ามจากฝังหนึ่ งไปยังอีกฝัง
หนึ่ ง
4. การเข้ารหัส(encoding)
ู้ ้ั
เป็ นการช่วยให้ผส่งข่าวสารและผูรบข่าวสารมีความเข้าใจ
ตรงกันในการสื่อความหมายจึงมีความจาเป็ นต้องแปลง ความหมายนี้ การ
่
เข้ารหัสจึงหมายถึงการแปลงข่าวสารให้อยูในรูปพลังงาน ที่พร้อมจะส่งไปใน
้ ้ ้ั
สื่อกลาง ทางผูส่งมีความเข้าใจต้องตรงกันระหว่าง ผูส่งและผูรบ หรือมีรหัส
เดียวกัน การสื่อสารจึงเกิดขึ้ นได้
5. การถอดรหัส(decoding)
ู้ ั
หมายถึง การที่ผรบข่าวสารแปลงพลังงานจากสื่อกลางให้
่ ้
กลับไปอยูในรูปข่าวสารที่ส่งมาจากผูส่งข่าวสาร โดยมีความเข้าในหรือรหัส
ตรงกัน
6. สัญญาณรบกวน(noise)
่
เป็ นสิ่งที่มีอยูในธรรมชาติ มักจะลดทอนหรือรบกวนระบบ อาจจะ
ั ้ ้ั
เกิดขึ้ นได้ท้งทางด้านผูส่งข่าวสาร ผูรบข่าวสาร และช่องสัญญาณ แต่ใน
้ ้ั
การศึกษาขั้นพื้ นฐานมักจะสมมุติให้ทางด้านผูส่งข่าวสารและผูรบข่าวสารไม่
ิ ั
มีความผิดพลาดตาแหน่ ง ที่ใช้วเคราะห์ มักจะเป็ นที่ตวกลางหรือ
้
ช่องสัญญาณ เมื่อไรที่รวมสัญญาณรบกวนด้านผูส่งข่าวสารและด้านผูรบ ้ั
ั
ข่าวสาร ในทางปฎิบติ มักจะใช้ วงจรกรอง (filter) กรองสัญญาณแต่ตน ้
ิ่
ทาง เพื่อให้การสื่อสารมีคุณภาพดียงขึ้ นแล้วค่อยดาเนิ นการ เช่นการเข้ารหัส
แหล่งข้อมูล เป็ นต้น
การวิเคราะห์ระบบการสื่อสารข้อมูล
ระบบการสื่อสารข้อมูลมีหลายชนิ ด ซึ่งอาจจาแนกได้เป็ น 2 ประเภทคือประเภทมี
สาย ได้แก่ สายคู่ไขว้ (Wire pair หรือ Twisied pair หรือสายโทรศัพท์, สายตัวนาร่วม
แกน(Coaxial Cables), เส้นใยนาแสง หรือไฟเบอร์ออฟติกส์ (Fiber optics)
ประเภทไม่มีสาย ได้แก่ ไมโครเวฟ (Microwave) และดาวเทียม, การสื่อสารดาวเทียม
(Stellite Tranmission)
ประเภทมีสาย
สายเกลียวคู่ (Twisted pair Cable)
ี
สายเกลียวคู่ เป็ นสายที่มราคาถูกที่สุด ประกอบด้วยสายทองแดง 2 เส้น แต่
้
ละเส้นมีฉนวนหุมพันกันเป็ นเกลียว สามารถลดการรบกวนจาก
้
สนามแม่เหล็กไฟฟ้ าได้ แต่ไม่สามารถปองกันการสูญเสียพลังงานจากการแผ่
ั
รังสีความร้อน ในขณะที่มีสญญาณ
ส่งผ่านสาย สายเกลียวคู่ 1คู่ จะแทนการสื่อสารได้ 1 ช่องทางสื่อสาร
(Channel)ในการใช้งานจริงเช่นสายโทรศัพท์จะเป็ นสายรวมที่
่
ประกอบด้วยสายเกลียวคู่อยูภายในเป็ นร้อยๆคู่ สายเกลียวคู่ 1 คู่ จะมี
ขนาดประมาณ 0.016-0.036 นิ้ ว
สายเกลียวคู่ (Twisted pair Cable)
ั
สายเกลียวคู่สามารถใช้ได้ท้งการส่งสัญญาณข้อมูลแบบอนาล็อก และแบบดิจิตอล เนื่ องจาก
สายเกลียวคู่จะมี การสูญเสียสัญญาณขณะส่งสัญญาณ จึงจาเป็ นต้องมี "เครื่องขยาย"
(Amplifier) สัญญาณ สาหรับการส่งสัญญาณข้อมูลแบบอนาล็อก ในระยะทางไกลๆหรือ
ทุก 5-6 กม. ส่วนการส่งสัญญาณข้อมูลแบบดิจิตอลต้องมี "เครื่องทบทวน" (Repeater)
สัญญาณทุกๆ ระยะ 2-3 กม. เพราะว่าแต่ละคู่ของสายเกลียวคู่จะแทนการทางาน 1
ิ
ช่องทาง และสามารถมีแบนด์วดท์ได้กว้างถึง 250 กิโลเฮิรตซ์ ดังนั้นในการส่งข้อมูลไป
ั
พร้อมกันหลายๆช่องทางจาเป็ นต้องอาศัยหลักการมัลติเพล็กซ์สญญาณ เพื่อให้สญญาณ ั
ทั้งหมดสามารถส่งผ่านสายสื่อสารไปได้พร้อมๆกันในการ
มัลติเพล็กซ์แบบ FDM จะสามารถส่งสัญญาณข้อมูลได้ถึง 24 ช่องทางๆละ 74 กิโลเฮิรตซ
ส่วนของอัตราเร็วสูงสุดในการส่งข้อมูลดิจิตอลผ่านของสายเกลียวคู่สามารถมีได้ถึง 4 เมกะ
้ ้
บิตต่อวินาที แต่ถาเป็ นการส่งข้อมูลผ่านโมเด็ม จะส่งได้ดวยอัตราเร็วสูงสุด 9,600 บิตต่อ
วินาที
สายโคแอกเชียล (Coaxial Cable)
สายเคเบิลแบบโคแอกเชียลหรือเรียกสั้นๆว่า "สายโคแอก" จะเป็ นสาย
สื่อสารที่มีคุณภาพที่กว่าและราคาแพงกว่า สายเกลียวคู่ ส่วนของสายส่ง
่ ั ้
ข้อมูลจะอยูตรงกลางเป็ นลวดทองแดงมีช้นของตัวเหนี่ ยวนาหุมอยู่ 2 ชัน ้
่ ่
ชั้นในเป็ นฟั นเกลียวหรือชั้นแข็ง ชั้นนอกเป็ นฟั ่นเกลียว และคันระหว่างชัน้
ด้วยฉนวนหนา เปลือกชั้นนอกสุดเป็ นฉนวน สายโคแอกสามารถม้วนโค้งงอ
่
ได้งาย มี 2 แบบ คือ 75 โอมห์ และ 50 โอมห์ ขนาดของสายมีต้งแต่ 0.4 - ั
้ ้
1.0 นิ้ ว ชันตัวเหนี่ ยวนาทาหน้าที่ปองกันการสูญเสียพลังงานจากแผ่รงสี ั
เปลือกฉนวนหนาทาให้สายโคแอก มีความคงทนสามารถฝังเดินสายใต้
้
พื้ นดินได้ นอกจากนั้นสายโคแอกยังช่วยปองกัน "การสะท้อนกลับ" (Echo)
ของเสียงได้อีกด้วยและลดการรบกวนจากภายนอกได้ดีเช่นกัน
สายโคแอก สามารถส่งสัญญาณได้ ทั้งในช่องทางแบบเบสแบนด์ และแบบบรอดแบนด์
การส่งสัญญาณในเบสแบนด์สามารถ
ทาได้เพียง 1 ช่องทาง และเป็ นแบบครึ่งดูเพล็กซ์ แต่ในส่วนของการส่งสัญญาณ ในบรอด
แบนด์จะเป็ นเช่นเดียวกับสายเคเบิลทีวี คือ สามารถส่งได้พร้อมกันหลายช่องทางทั้งข้อมูล
แบบดิจิตอล และแบบอนาล็อก สายโคแอกของเบสแบนด์ สามารถส่งสัญญาณได้ไกลถึง
้
2 กม. ในขณะที่บรอดแบนด์ส่งได้ไกลกว่าถึง 6 เท่า โดยไม่ตองเครื่องทบทวน หรือเครื่อง
ขยายสัญญาณเลย ถ้าอาศัยหลักการมัลติเพล็กซ์สญญาณแบบ FDM สายโคแอกสามารถมี
ั
ู
ช่องทาง (เสียง) ได้ถึง 10,000 ช่องทางในเวลาเดียวกัน อัตราเร็วในการส่งข้อมูล มีได้สง
ถึง 50 เมกะบิตต่อวินาที หรือ 800 เมกะบิตต่อวินาที ถ้าใช้เครื่องทบทวนสัญญาณทุก ๆ
ั ั
1.6 กม. ตัวอย่างการใช้สายโคแอกในการส่งสัญญาณข้อมูลที่ใช้กนมากในปั จจุบน คือสาย
เคเบิลทีวี และสายโทรศัพท์ทางไกล (อนาล็อก) สายส่งข้อมูลในระบบเครือข่ายท้องถิ่น หรือ
LAN (ดิจิตอล) หรือใช้ในการเชื่อมโยงสั้นๆระหว่างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิ กส์
เส้นใยแก้วนาแสง หรือ ไฟเบอร์ออฟติกส์ (Fiber Optic Cable)
่
หลักการทัวไปของการสื่อสารในสายไฟเบอร์ออปติก คือการเปลี่ยนสัญญาณ (ข้อมูล) ไฟฟ้ า
ให้เป็ นคลื่นแสงก่อน จากนั้นจึงส่งออกไปเป็ นพัลส์ของแสง ผ่านสายไฟเบอร์ออปติก สายไฟ
เบอร์ออปติกทาจากแก้วหรือพลาสติกสามารถส่งลาแสง ผ่านสายได้ทีละ หลายๆลาแสงด้วย
มุมที่ต่างกัน ลาแสงที่ส่งออกไปเป็ นพัลส์น้ันจะสะท้อนกลับไปมาที่ผิวของสายชั้นในจนถึง
ปลายทางจากสัญญาณข้อมูลซึ่งอาจจะเป็ นสัญญาณอนาล็อก หรือดิจิตอล จะผ่านอุปกรณ์ที่
ทาหน้าที่มอดูเลตสัญญาณเสียก่อน จากนั้นจะส่งสัญญาณมอดูเลตผ่านตัวไดโอดซึ่งมี 2
ชนิ ดคือ LED ไดโอด (light Emitting Diode) และเลเซอร์ไดโอด หรือ ILD ไดโอด
(Injection Leser Diode) ไดโอดจะมีหน้าที่เปลี่ยนสัญญาณมอดูเลตให้เป็ น
ลาแสงเลเซอร์ซึ่งเป็ นคลื่นแสงในย่านที่มองเห็นได้ หรือเป็ นลาแสงในย่านอินฟราเรดซึ่งไม่
่ ่
สามารถมองเห็นได้ ความถี่ยานอินฟราเรดที่ใช้จะอยูในช่วง 1014-1015 เฮิรตซ์ ลาแสงจะ
ั
ถูกส่งออกไปตามสายไฟเบอร์ออปติก เมื่อถึงปลายทางก็จะมีตว โฟโต้ไดโอด (Photo
Diode)ที่ทาหน้าที่รบลาแสงที่ถกส่งมาเพื่อเปลี่ยนสัญญาณแสงให้กลับไปเป็ นสัญญาณมอ
ั ู
ดูเลต ตามเดิมจากนั้นก็จะส่งสัญญาณผ่านเข้าอุปกรณ์ดีมอดูเลต เพื่อทาการดีมอดูเลต
ั
สัญญาณมอดูเลตให้เหลือแต่สญญาณข้อมูลที่ตองการ ้
สายไฟเบอร์ออปติก สามารถมีแบนด์วดท์(BW)ได้กว้างถึง 3 จิกะเฮิรตซ์ (1 จิกะ = 109)
ิ
ั
และมีอตราเร็วในการส่งข้อมูลได้ถึง1จิกะบิต
้
ต่อวินาที ภายในระยะทาง 100 กม.โดยไม่ตองการเครื่องทบทวนสัญญาณเลย สายไฟเบอร์
ออปติกสามารถมีช่องทางสื่อสารได้มากถึง
20,000-60,000 ช่องทาง สาหรับการส่งข้อมูลในระยะทางไกลๆไม่เกิน 10 กม. จะ
สามารถมีช่องทางได้มากถึง 100,000 ช่องทางทีเดียวความผิดพลาดในการส่งข้อมูลผ่าน
้
สายไฟเบอร์ออปติกนั้นมีนอยมาก คือประมาณ 1 ใน 10 ล้านบิตต่อการส่ง 1,000 ครั้ง
้ ่
เท่านั้น ทั้งยังปองกันการรบกวนจากสัญญาณภายนอกได้โดยสิ้ นเชิง แม้วาการส่งข้อมูลผ่าน
่
ทางสายไฟเบอร์ออปติก จะทาได้อย่างมีประสิทธิภาพยอดเยียม และจานวนมหาศาล
ดังกล่าวมาแล้วก็ตามแต่เราต้องคานึ งถึงปั ญหาและความเหมาะสมบางประการอีกด้วย
ราคา ทั้งสายไฟเบอร์ออปติก และอุปกรณ์ประกอบการทั้งหลาย มีราคาสูงกว่าการส่ง
สัญญาณผ่านสายเคเบิลธรรมดามาก
้
อุปกรณ์พิเศษสาหรับการเปลี่ยนสัญญาณไฟฟาให้เป็ นคลื่นแสง และจากคลื่น
แสงกลับมาเป็ นสัญญาณไฟฟ้ า และยังมีเครื่องทบทวนสัญญาณอีก อุปกรณ์
ดังกล่าวเป็ นเทคโนโลยีสมัยใหม่ซึ่งมีความซับซ้อน และราคาแพงมาก
เทคนิ คในการติดตั้งระบบ เนื่ องจากสายไฟเบอร์ออปติกมีความแข็งแต่
้
เปราะจึงยากต่อการเดินสายไฟตามที่ต่างๆได้ตามที่ตองการ อีกทั้งการ
เชื่อมต่อระหว่างสายก็ทาได้ยากมาก เพราะต้องระวังไม่ได้เกิดการหักเห
ประเภทไม่มีสาย
ระบบไมโครเวฟ (Microwave System)
การส่งสัญญาณข้อมูลไปกลับคลื่นไมโครเวฟเป็ นการส่งสัญญาณข้อมูลแบบรับช่วงต่อๆ กัน
จากหอ(สถานี ) ส่ง-รับสัญญาณหนึ่ ง
ั
ไปยังอีกหอหนึ่ ง การส่งสัญญาณข้อมูลไมโครเวฟ มักใช้กนในกรณีที่การติดตั้งสายเคเบิลทา
ได้ไม่สะดวก เช่น ในเขตเมืองใหญๆหรือในเขตที่ป่าเขาแต่ละสถานี ไมโครเวฟจะติดตั้งจาน
ส่ง-รับสัญญาณข้อมูล ซึ่งมีเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 10 ฟุต สัญญาณไมโครเวฟเป็ นคลื่น
ู ้
ย่านความถี่สง (2-10 จิกะเฮิรตซ์) เพื่อปองกันการแทรกหรือรบกวนจาก สัญญาณอื่น ๆ
ั
แต่สญญาณอาจจะอ่อนลง หรือหักเหได้ในที่มีอากาศร้อนจัด พายุหรือฝน ดังนั้นการติดตั้ง
ั ่
จาน ส่ง-รับสัญญาณจึงต้องให้หนหน้าของจานตรงกัน และหอยิงสูงยิ่งส่งสัญญาณได้ไกล
ั
ปั จจุบนมีการใช้การส่งสัญญาณข้อมูลทางไมโครเวฟกันอย่างแพร่หลาย สาหรับการสื่อสาร
ข้อมูลในระยะทางไกลๆหรือระหว่างอาคาร โดยเฉพาะในกรณีที่ไม่สะดวกที่จะใช้สายไฟเบอร์
ออปติก หรือการสื่อสารดาวเทียม อีกทั้งไมโครเวฟยังมีราคาถูกกว่า และติดตั้งได้ง่าย
กว่า และสามารถส่งข้อมูลได้คราวละมากๆด้วย อย่างไรก็ตามปั จจัยสาคัญที่ทาให้สื่อกลาง
ู
ไมโครเวฟเป็ นที่นิยม คือราคาที่ถกกว่า
การสื่อสารด้วยดาวเทียม (Satellite Transmission)
่
ดาวเทียมคือ สถานี ไมโครเวฟลอยฟ้ านันเอง ซึ่งทาหน้าที่ขยายและทบทวนสัญญาณข้อมูล รับและส่ง
่
สัญญาณข้อมูลกับสถานี ดาวเทียมที่อยูบนพื้ นโลก สถานี ดาวเทียมภาคพื้ นจะทาการส่งสัญญาณข้อมูล
ไปยังดาวเทียมซึ่งจะหมุนไปตามการหมุนของโลกซึ่งมีตาแหน่ งคงที่เมื่อเทียมกับตาแหน่ งบนพื้ นโลก
่ ู
ดาวเทียมจะถูกส่งขึ้ นไปให้ลอยอยูสงจากพื้ นโลกประมาณ 23,300 กม.เครื่องทบทวนสัญญาณของ
ดาวเทียม (Transponder) จะรับสัญญาณข้อมูลจากสถานี ภาคพื้ นซึ่งมีกาลังอ่อนลงมากแล้วมา
ขยาย จากนั้นจะทาการทบทวนสัญญาณ และตรวจสอบตาแหน่ งของสถานี ปลายทาง แล้วจึงส่ง
สัญญาณข้อมูลไปด้วยความถี่ในอีกความถี่หนึ่ งลงไปยังสถานี ปลายทาง การส่งสัญญาณข้อมูลขึ้ นไป
ยังดาวเทียมเรียกว่า "สัญญาณอัปลิงก์" (Up-link) และการส่งสัญญาณข้อมูลกลับลงมายังพื้ นโลก
เรียกว่าสัญญาณ
ดาวน์-ลิงก์ (Down-link) ลักษณะของการรับส่งสัญญาณข้อมูลอาจจะเป็ นแบบจุดต่อจุด
ั
(Point-to-Point)หรือแบบแพร่สญญาณ (Broadcast) สถานดาวเทียม 1 ดวง สามารถมี
เครื่องทบทวนสัญญาณดาวเทียมได้ถึง 25 เครื่อง และสามารถครอบคลุมพื้ นที่การส่งสัญญาณได้ถึง
1 ใน 3 ของพื้ นผิวโลก ดังนั้นถ้าจะส่งสัญญาณข้อมูลให้ได้รอบโลกสามารถทาได้โดยการส่งสัญญาณ
ผ่านสถานี ดาวเทียมเพียง 3 ดวงเท่านั้น
ข้อเสีย ของการส่งสัญญาณข้อมูลทางดาวเทียมคือ สัญญาณข้อมูล
สามารถถูกรบกวนจากสัญญาณภาคพื้ นอื่นๆได้อีกทั้งยังมี
เวลาประวิง (Delay Time) ในการส่งสัญญาณเนื่ องจากระยะทางขึ้ น-ลง
่
ของสัญญาณ และที่สาคัญคือ มีราคาสูงในการลงทุนทาให้คาบริการสูงตาม
ขึ้ นมาเช่นกัน
แบบทดสอบ
1. ให้นักศึกษาอธืบาย องค์ประกอบขั้นพื้นฐานของระบบสื่อสาร
โทรคมนาคม มาโดยละเอียด
2. ให้นักศึกษาอธิบาย ระบบการสื่อสารข้อมูล ประเภทมีสาย
และ ประเภทไม่มีสาย มาโดยละเอียด
Thank You…
Get documents about "