เทคโนโลยีสารสนเทศ

สื่อกลางในการสื่อสารข้อมูล

สื่อกลางในการสื่อสารข้อมูล

เป็นส่วนที่ทำให้เกิดการเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์ต่าง ๆ เข้าด้วยกัน และอุปกรณ์นี้ยอมให้ข่าวสารข้อมูลเดินทางผ่านจากผู้ส่งไปยังผู้รับ สื่อกลางที่ใช้ในการสื่อสารข้อมูลมีอยู่หลายประเภท แต่ละประเภทมีความแตกต่างกันในด้านของปริมาณข้อมูลที่สื่อกลางนั้น ๆ สามารถนำผ่านไปได้ในเวลาขณะใดขณะหนึ่ง การวัดปริมาณหรือความจุในการนำข้อมูล หรือที่เรียกกันว่า “แบนด์วิดท์” (Bandwidth) มีหน่วยเป็นจำนวนบิตข้อมูลต่อวินาที (Bit Per Second : BPS) ลักษณะของตัวกลางต่างๆ มีดังต่อไปนี้

1. สื่อกลางประเภทมีสาย (wired system)

สื่อกลางประเภทมีสาย หมายถึง สื่อกลางที่เป็นสายซึ่งใช้ในการเชื่อมโยงโดยอุปกรณ์ต่าง ๆ เพื่อใช้ในการส่งผ่านข้อมูลระหว่างอุปกรณ์

1) สายคู่บิดเกลียว (Twisted Pair)

สายคู่บิดเกลียว ประกอบด้วยเส้นลวดทองแดงที่หุ้มด้วยฉนวนพลาสติก 2 เส้นพันบิดเป็นเกลียว ทั้งนี้เพื่อลดการรบกวนจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากคู่สายข้างเคียงภายในสายเดียวกันหรือจากภายนอกเนื่องจากสายคู่บิดเกลียวนี้ยอมให้สัญญาณไฟฟ้าความถี่สูงผ่านได้ สำหรับอัตราการส่งข้อมูลผ่าน สายคู่บิดเกลียวจะขึ้นอยู่กับความหนาของสายด้วย กล่าวคือ สายทองแดงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางกว้าง จะสามารถส่งสัญญาณไฟฟ้ากำลังแรงได้ ทำให้สามารถส่งข้อมูลด้วยอัตราส่งสูง โดยทั่วไปแล้วสำหรับการส่งข้อมูลแบบดิจิตอล สัญญาณที่ส่งเป็นลักษณะคลื่นสี่เหลี่ยม สายคู่บิดเกลียวสามารถใช้ส่งข้อมูลได้ถึงร้อย เมกะบิตต่อวินาที ในระยะทางไม่เกินร้อยเมตร เนื่องจากสายคู่บิดเกลียวมีราคาไม่แพงมาก ใช้ส่งข้อมูลได้ดี จึงมีการใช้งานอย่างกว้างขวาง ตัวอย่างเช่น

ก. สายคู่บิดเกลียวชนิดหุ้มฉนวน (Shielded Twisted Pair : STP) เป็นสายคู่บิดเกลียวที่หุ้มด้วยลวดถักชั้นนอกที่หนาอีกชั้นเพื่อป้องกันการรบกวนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

ข. สายคู่เกลียวชนิดไม่หุ้มฉนวน (Unshielded Twisted Pair : UTP) เป็นสายคู่บิดเกลียวมีฉนวนชั้นนอกที่บางอีกชั้น ทำให้สะดวกในการโค้งงอ แต่สามารถป้องกันการรบกวนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้น้อยกว่าชนิดแรก แต่ก็มีราคาต่ำกว่าจึงนิยมใช้ในการเชื่อมต่ออุปกรณ์ในเครือข่าย ตัวอย่างของสายคู่บิดเกลียวชนิดไม่หุ้มฉนวน ที่เห็นในชีวิตประจำวันคือ สายโทรศัพท์ที่ใช้อยู่ในบ้าน

2) สายโคแอกเซียล (coaxial cable)

สายโคแอกเซียลมีลักษณะเช่นเดียวกับสายที่ต่อจากแผงรับสัญญาณมายังโทรทัศน์ มีอยู่ 2 ชนิด คือ 50 โอห์ม ใช้ส่งข้อมุลประเภทดิจิทัล และชนิด 75 โอห์ม ใช้ส่งข้อมูลประเภทแอนะล็อก สายโคแอกเซียลจะมีลวดทองแดงพันเป็นเกลียวอยู่ถัดจากชั้นฉนวนพลาสติดนอกสุด เพื่อป้องกันการรบกวนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า และสัญญาณรบกวนอื่น ๆ สายโคแอกเซียลสามารถให้ความถี่สัญญาณไฟฟ้าได้กว้างถึง 500 MHz จึงเหมาะสำหรับใช้เชื่อมโยงผ่านใต้ทะเลและใต้ดิน

3)สายใยแก้วนำแสง (Optic Fiber)

ทำจากแก้วหรือพลาสติกมีลักษณะเป็นเส้นบางๆ คล้าย เส้นใยแก้วจะทำตัวเป็นสื่อในการส่งแสงเลเซอร์ที่มีความเร็วในการส่งสัญญาณเท่ากับ ความเร็วของแสง หลักการทั่วไปของการสื่อสารในสายไฟเบอร์ออปติกคือการเปลี่ยนสัญญาณ (ข้อมูล) ไฟฟ้าให้เป็นคลื่นแสงก่อน จากนั้นจึงส่งออกไปเป็นพัลส์ ของแสง ผ่านสายไฟเบอร์ออปติกสายไฟเบอร์ออปติกทำจากแก้วหรือพลาสติกสามารถส่งลำแสง ผ่านสายได้ทีละหลาย ๆ ลำแสงด้วยมุมที่ต่างกัน ลำแสงที่ส่งออกไปเป็นพัลส์นั้นจะสะท้อนกลับไปมาที่ผิวของสายชั้นในจนถึงปลายทาง จากสัญญาณข้อมูลซึ่งอาจจะเป็นสัญญาณอนาล็อกหรือดิจิตอล จะผ่านอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่มอดูเลตสัญญาณเสียก่อน จากนั้นจะส่งสัญญาณมอดูเลต ผ่านตัวไดโอดซึ่งมี 2 ชนิดคือ LED ไดโอด (light Emitting Diode) และเลเซอร์ไดโอด หรือ ILD ไดโอด (Injection Leser Diode) ไดโอดจะมีหน้าที่เปลี่ยนสัญญาณมอดูเลตให้เป็นลำแสงเลเซอร์ซึ่งเป็นคลื่นแสงในย่านที่มองเห็นได้หรือเป็นลำแสงในย่านอินฟราเรดซึ่งไม่สามารถมองเห็นได้ ความถี่ย่านอินฟราเรดที่ใช้จะอยู่ในช่วง 1014-1015 เฮิรตซ์ ลำแสงจะถูกส่งออกไปตามสายไฟเบอร์ออปติก เมื่อถึงปลายทางก็จะมีตัวโฟโต้ไดโอด (Photo Diode)ที่ทำหน้าที่รับลำแสงที่ถูกส่งมาเพื่อเปลี่ยนสัญญาณแสงให้กลับไปเป็นสัญญาณมอดูเลตตามเดิม จากนั้นก็จะส่งสัญญาณผ่านเข้าอุปกรณ์ดีมอดูเลต เพื่อทำการดีมอดูเลตสัญญาณมอดูเลตให้เหลือแต่สัญญาณข้อมูลที่ต้องการ สายไฟเบอร์ออปติกสามารถมีแบนด์วิดท์ (BW) ได้กว้างถึง 3 จิกะเฮิรตซ์ (1 จิกะ = 109) และมีอัตราเร็วในการส่งข้อมูลได้ถึง 1 จิกะบิต ต่อวินาที ภายในระยะทาง 100 กม. โดยไม่ต้องการเครื่องทบทวนสัญญาณเลย สายไฟเบอร์ออปติกสามารถมีช่องทางสื่อสารได้มากถึง 20,000-60,000 ช่องทาง สำหรับการส่งข้อมูลในระยะทางไกล ๆ ไม่เกิน 10 กม. จะสามารถมีช่องทางได้มากถึง 100,000 ช่องทางทีเดียว

2. สื่อกลางประเภทไร้สาย 

1) ไมโครเวฟ (Microwave)

สัญญาณไมโครเวฟเป็นสื่อกลางในการสื่อสารที่มีความเร็วสูงส่งข้อมูลโดยอาศัยสัญญาณไมโครเวฟ ซึ่งเป็นสัญญาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไปในอากาศพร้อมกับข้อมูลที่ต้องการส่ง และจะต้องมีสถานีที่ทำหน้าที่ส่งและรับข้อมูลและเนื่องจากสัญญาณไมโครเวฟจะเดินทางเป็นเส้นตรงไม่สามารถเลี้ยวหรือโค้งตามขอบโลกที่มีความโค้งได้ จึงต้องมีการตั้งสถานีรับ-ส่งข้อมูลเป็นระยะ ๆ และส่งข้อมูลต่อกันเป็นทอด ๆ ระหว่างสถานีต่อสถานีจนกว่าจะถึงสถานีปลายทาง แต่ละสถานีจะตั้งอยู่ในที่สูง เช่น ดาดฟ้า ตึกสูง หรือยอดดอย เพื่อหลีกเลี่ยงการชนหากมีสิ่งกีดขวาง เนื่องจากแนวการเดินทางที่เป็นเส้นตรงของสัญญาณดังที่กล่าวมาแล้วการส่งข้อมูลด้วยสื่อกลางชนิดนี้เหมาะกับการส่งข้อมูลในพื้นที่ห่างไกลมากๆและทุรกันดาร

2) ดาวเทียม (satellite system)
ในปัจจุบันมีการส่งสัญญาณผ่านดาวเทียมกันอย่างแพร่หลายทั้งในการส่งข้อมูลคอมพิวเตอร์ งานบริการด้านโทรศัพท์ การส่งสัญญาณโทรทัศน์ ระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์ งานด้านการทหาร งานประชุมทางไกล รวมทั้งระบบเครือข่ายอินเทอร์เน็ต หลักการทำงานของระบบดาวเทียมจะคล้ายกับระบบไมโครเวฟ ซึ่งจะทำการส่งสัญญาณจากแต่ละสถานีต่อกันไปจนถึงจุดหมายปลายทางที่ต้องการโดยสถานีต้นทางจะส่งสัญญาณขึ้นไปยังดาวเทียมที่ลอยอยู่เหนือตำแหน่งพื้นที่ของตนเอง เรียกว่า สัญญาณเชื่อมต่อขาขึ้น และดาวเทียมจะตรวจสอบตำแหน่งของสถานีปลายทาง แต่หากอยู่ในขอบเขตพื้นที่ที่ครอบคลุมอยู่กับจะส่งสัญญาณไปยังสถานีปลายทางทันที เรียกว่า สัญญาณเชื่อมต่อขาลง แต่หากสถานีปลายทางอยู่นอกเขตพื้นที่ที่ดาวเทียมรับสัญญาณครอบคลุมอยู่ ก็จะส่งสัญญาณไปยังดาวเทียมดวงอื่นที่ครอบคลุมสถานีปลายทางต่อไป การส่งสัญญาณผ่านดาวเทียมเป็นการส่งแบบกระจายไปทุกที่ ทุก ๆ สถานีภาคพื้นดินที่อยู่ในรัศมีของลำคลื่นจะสามารถรับสัญญาณได้ทั้งหมด ดังนั้นข้อมูลที่ส่งผ่านดาวเทียมจึงมีการเข้ารหัสข้อมูลเพื่อความปลอดภัยของข้อมูล

3 ) คลื่นวิทยุ (radio)

เป็นการแพร่สัญญาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในคลื่นความถี่ตั้งแต่ 30 เมกกะเฮิตรซ์ (MHz) จนถึง1 กิกะเฮิตรซ์ (GHz) เหมาะสำหรับการกระจายเสียง เนื่องจากคลื่นวิทยุไม่สะท้อนที่ชั้นบรรยากาศ จึงไม่เกิดการรบกวนของคลื่นวิทยุที่ตัวเครื่องรับแม้จะอยู่ในระยะทางไกล แต่คลื่นวิทยุจะแพร่กระจายไปทั้วทุกทิศทาง จึงมีความปลอดภัยของข้อมูลน้อย คลื่นวิทยุถูกนำมาใช้เป็นระบบวิทยุสื่อสารในงานด้านการขนส่ง หรือการสื่อสารในรถแท็กซี่ หรืองานด้านการทหารและตำรวจ เป็นต้น