สื่อกลางในการส่งข้อมูล

วัตถุประสงค์

1. เพื่อให้นักศึกษาสามารถอธิบายความสำคัญของสื่อกลางในการส่งข้อมูล

2. เพื่อให้นักศึกษาสามารถระบุประเภทของสื่อกลางในการส่งข้อมูลได้

ตัวกลางการสื่อสารข้อมูล (Transmission Media)

ตัวกลางการสื่อสารข้อมูล คือ เส้นทางทางกายภาพในการนำข้อมูลจากผู้ส่งไปยังผู้รับ ซึ่งถือว่าเป็นองค์ประกอบสำคัญของการสื่อสารข้อมูล เพราะการเลือกใช้สื่อที่เหมะสมทำให้เกิดประสิทธิภาพในการสื่อสารข้อมูลและประหยัดต้นทุน

ประเภทของสื่อ

สื่อที่ใช้ในการสื่อสารแบ่งได้เป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ ดังนี้

1. สื่อกลางที่กำหนดเส้นทางได้ หรือสื่อกลางที่ใช้สาย (Guided/ Wired Transmission media) ตัวกลางเป็นสิ่งสำคัญ

2. สื่อกลางที่กำหนดเส้นทางไม่ได้ หรือสื่อกลางไร้สาย (Unguided/ Wireless Transmission Media) ความกว้างของช่องสัญญาณ (Bandwidth) เป็นสิ่งสำคัญ

ปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับความเร็วในการส่งข้อมูล

1. จำนวนโหนดหรืออุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ (Number of Receivers)

2. ความสูญเสียต่อการส่งผ่าน (Transmission Impairments) คือการอ่อนกำลังของสัญญาณ

3. การรบกวนของสัญญาณ (Interference) คือ การรบกวนของสัญญาณภายนอก

4. แบนด์วิดธ์ (Bandwidth) คือ ความกว้างของช่องสัญญาณ บอกถึงความสามารถของการส่งข้อมูล ยิ่งกว้างยิ่งส่งข้อมูลได้เร็ว

สื่อกลางที่กำหนดเส้นทางได้ หรือ สื่อกลางที่ใช้สาย (Guided/ Wired Transmission Media)

1. สายคู่บิดเกลียว (Twisted Pair Cable)

2. สายโคแอคเชียล (Coaxial Cable)

3. สายเคเบิลใยแก้วนำแสง หรือไฟเบอร์ออปติกส์ (Fiber Optical Cable)

1. สายคู่บิดเกลียว (Twisted Pair Cable)

1. นำสาย 2 เส้นมาถักเป็นเกลียว เพื่อลดสัญญาณรบกวน

2. สายคู่บิดเกลียวเป็นสายสัญญาณที่มีราคาถูกที่สุดและนิยมใช้มากที่สุด

3. ประกอบด้วยสายทองแดง (Copper) หุ้มด้วยฉนวนพลาสติก (Outer Insulator)

4. สายคู่บิดเกลียวเป็นสายสัญญาณไฟฟ้านำข้อมูลได้ทั้งแอนะล็อกและดิจิตอล ลักษณะคล้ายสายไฟทั่วไป

5. โดยส่วนมากจะใช้ในเครือข่ายโทรศัพท์และการติดต่อสื่อสารในอาคารเดียวกัน

ประเภทของสายคู่บิดเกลียว

1. แบบไม่มีฉนวนหุ้ม (Unshielded Twisted Pair Cable – UTP)

2. แบบมีฉนวนหุ้ม (Shielded Twisted Pair Cable – STP)

สายคู่บิดเกลียวแบบไม่มีฉนวนหุ้ม (Unshielded Twisted Pair Cable – UTP)

คุณสมบัติโดยทั่วไปของสายคู่บิดเกลียวแบบไม่มีฉนวนหุ้ม (Unshielded Twisted Pair Cable – UTP)

1. ถูกรบกวนจากสัญญาณรบกวนได้ง่าย

2. ใช้ในสายโทรศัพท์

3. ราคาถูกที่สุด

4. ง่ายต่อการติดตั้ง

สายคู่บิดเกลียวแบบมีฉนวนหุ้ม (Shielded Twisted Pair Cable – STP)

คุณสมบัติโดยทั่วไปของสายคู่บิดเกลียวแบบมีฉนวนหุ้ม (Shielded Twisted Pair Cable – STP)

1. ช่วยลดสัญญาณรบกวน

2. อัตราการส่งข้อมูลสูงกว่า UTP

3. ราคาสูงกว่า UTP

4. หนาและหนักกว่า UTP

โดยสายทั้งสองประเภทต้องต่อเข้ากับหัว RJ45 เพื่อนำไปใช้งาน โดยปกติเราจะเรียกสายแบบนี้ว่า สาย LAN

สายคู่บิดเกลียว ต่อเข้ากับหัว RJ45

2. สายเคเบิลแกนร่วม หรือ โคแอกเซียล (Coaxial Cable)

มีส่วนของสายส่งข้อมูลเป็นลวดทองแดงอยู่ตรงกลาง ใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบโทรทัศน์บ้านและเคเบิลทีวี ส่งข้อมูลในระบบโทรศัพท์ไกลๆ และระบบ LAN

คุณสมบัติโดยทั่วไปของสายเคเบิลแกนร่วม หรือ โคแอกเซียล (Coaxial Cable)

1. สายโคแอกเชียล เป็นสายสัญญาณไฟฟ้านำข้อมูลได้ทั้ง Analog และ Digital

2. ช่วงความถี่ (Frequency) และแบนด์วิดธ์ (Bandwidth) สูงกว่าสายคู่บิดเกลียว

3. รองรับความถี่และอัตราการส่งข้อมูลสูง

4. ป้องกันสัญญาณรบกวนจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ดี

3. เคเบิลใยแก้วนำแสง หรือไฟเบอร์ออปติกส์ (Fiber Optic Cable)

หลักการทั่วไปของการสื่อสารในสายใยแก้วนำแสง คือการเปลี่ยนสัญญาณข้อมูลหรือสัญญาณไฟฟ้าให้เป็นคลื่นแสงก่อน แล้วส่งผ่านสายใยแก้วนำแสงไปยังปลายทาง ซึ่งเคเบิลใยแก้วนำแสงเป็นตัวกลางที่ใช้ส่งข้อมูลในรูปของแสง

คุณสมบัติโดยทั่วไปของสายเคเบิลใยแก้วนำแสง

1. ทำมาจากพลาสติก และ/หรือ แก้ว

2. ใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบโทรคมนาคม

3. แบนด์วิดธ์ (Bandwidth) กว้างจึงมีอัตราการส่งข้อมูลสูงและเร็ว

4. ไม่มีสัญญาณรบกวน

5. ประสิทธิภาพการทำงานสูง

6. ราคาแพง

คุณสมบัติ และการนำไปใช้งานของสื่อกลางแบบใช้สายชนิดต่างๆ

ชนิดของสื่อกลาง	ความเร็วสูงสุด	ระยะทางที่ใช้งานได้	การนำไปใช้งาน
STP	155 Mbps	ไม่เกิน 100 เมตร	ปัจจุบันไม่นิยมใช้ เนื่องจากราคาสูงเมื่อเทียบกับคุณภาพ
UTP	1 Gbps	ไม่เกิน 100 เมตร	เชื่อมต่ออุปกรณ์คอมพิวเตอร์เข้ากับระบบ LAN
Coaxial	10 Mbps	ไม่เกิน 500 เมตร	ใช้เชื่อมต่อสายสัญญาณภาพโทรทัศน์
Fiber Optic	100 Gbps	มากกว่า 2 กิโลเมตร	ระบบเครือข่ายหลักในปัจจุบัน

ตัวกลางการสื่อสารไร้สาย (Wireless Transmission Media)

สื่อกลางที่กำหนดเส้นทางไม่ได้ หรือ สื่อกลางไร้สาย (Unguided Transmission Media) เป็นสื่อกลางประเภทที่ไม่มีวัสดุใดๆในการนำสัญญาณแต่จะใช้อากาศเป็นสื่อกลาง ซึ่งจะไม่มีการกำหนดเส้นทางให้สัญญาณเดินทางซึ่งเราเรียกว่าการสื่อสารไร้สาย ตัวกลางที่ใช้ในการสื่อสารไร้สายคือ อากาศ สุญญากาศ หรือแม้แต่น้ำ อากาศเป็นตัวกลางที่ใช้อย่างแพร่หลายมากที่สุด

1. คลื่นวิทยุ (Radio Waves)

คลื่นวิทยุเป็นคลื่นที่มีการกระจายตัวรอบทิศทางผ่านเสาอากาศส่งคลื่นวิทยุ โดยลักษณะรอบทิศทางแบบนี้ ทำให้มีประโยชน์สำหรับการสื่อสารแบบ Multicasting ซึ่งมีหนึ่งผู้ส่ง แต่หลายผู้รับ เช่น สถานีวิทยุ ระบบมือถือ โทรทัศน์ แต่อย่างไรก็ตาม คลื่นวิทยุมีความอ่อนไหวต่อการรบกวนจากเสาอากาศอื่นที่ส่งสัญญาณความถี่เดียวกัน

คลื่นวิทยุสามารถส่งในระยะทางได้ทั้งใกล้และไกล โดยมีตัวกระจายสัญญาณ (broadcast) ส่งไปยังตัวรับสัญญาณ และใช้คลื่นวิทยุในช่วงความถี่ต่างๆ กันในการส่งข้อมูล เช่น การสื่อสารระยะไกลในการกระจายเสียงวิทยุระบบเอเอ็ม (Amplitude Modulation : AM ) และเอฟเอ็ม (Frequency Modulation : FM) หรือการสื่อสารระยะใกล้ โดยใช้ไวไฟ (Wi-Fi ) และบลูทูท (Bluetooth)

2. บลูทูธ (Bluetooth)

เทคโนโลยีบลูทูธ มีข้อดีคือใช้พลังงานต่ำ มีความแตกต่างเมื่อเทียบกับการสื่อสารด้วยแสงอินฟราเรดตรงที่สามารถสื่อสารทะลุสิ่งกีดขวางหรือกำแพงได้ อีกทั้งยังเป็นการสื่อสารไร้สายด้วยการแผ่คลื่นออกเป็นรัศมีรอบทิศทางด้วยคลื่นความถี่สูง

3. ไมโครเวฟ (Microwaves)

คลื่นไฟฟ้าที่มีความถี่ระหว่าง 1 GHz ถึง 300 GHz ปกติจะเรียกว่าไมโครเวฟ ไมโครเวฟเป็นคลื่นที่เดินทางในทิศทางเดียว มีความเร็วสูง ใช้สำหรับการเชื่อมต่อระยะไกลโดยการส่งสัญญาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไปในอากาศพร้อมกับข้อมูลที่ต้องการส่ง และต้องมีสถานีที่ทำหน้าที่ส่งและรับข้อมูล และเนื่องจากสัญญาณไมโครเวฟจะเดินทางเป็นเส้นตรงไม่สามารถเลี้ยวตามความโค้งของผิวโลกได้ จึงต้องมีการตั้งสถานีรักส่งข้อมูลเป็นระยะ และส่งข้อมูลต่อกันระหว่างสถานี จนกว่าจะถึงสถานีปลายทาง และแต่ละสถานีจะตั้งอยู่ในที่สูง เช่น ดาดฟ้า ตึกสูง หรือยอดเขา เพื่อหลีกเลี่ยงการชนสิ่งกีดขวางในแนวการเดินทางของสัญญาณ

การส่งข้อมูลผ่านสื่อกลางชนิดนี้เหมาะกับการส่งข้อมูลในพื้นที่ห่างไกลมากๆ และไม่สะดวกในการวางสายสัญญาณ ซึ่งเสาสัญญาณแต่ละเสาสามารถวางห่างไกลได้ถึง 80 กิโลเมตร และการส่งสัญญาณจะต้องอยู่ในระดับเดียวกัน เสาอากาศสามารถวางชิดกัน โดยจะไม่รบกวนกับเสาอากาศอื่นที่ใช้ความถี่เดียวกัน อย่างไรก็ตามคลื่นไมโครเวฟเป็นคลื่นความถี่สูง ไม่สามารถเดินทางทะลุผ่านผนัง ส่งผลให้เสาอากาศที่ได้รับไม่สามารถอยู่ภายในอาคารได้

4. ดาวเทียม (Satellite)

เนื่องจากคลื่นไมโครเวฟมีข้อจำกัดในเรื่องของลักษณะภูมิประเทศที่มีผลต่อการบดบังคลื่น ดังนั้นจึงได้มีการพัฒนาดาวเทียม โดยความเป็นจริงแล้ว ดาวเทียมก็คือสถานีไมโครเวฟนั่นเอง

ดาวเทียมเป็นสถานีไมโครเวฟที่ลอยอยู่บนเหนือพื้นผิวโลก ทำให้สามารถติดต่อสถานีภาคพื้นดินที่อยู่บนพื้นโลก การนำดาวเทียมดังกล่าวขึ้นไปโคจรเหนือพื้นผิวโลกเพียง 3 ดวง ก็สามารถครอบคลุมการสื่อสารได้ทุกหมุนโลก โดยดาวเทียมดวงหนึ่งส่งสัญญาณในบริเวณกว้างเท่ากับ 1 ใน 3 ของโลก (120 องศา) ดังนั้นดาวเทียม 3 ดวงก็ครอบคลุมบริเวณพื้นโลกได้ทั้งหมด (360 องศา)

ส่วนการสื่อสารสามารถส่งสัญญาณแบบขาขึ้น (Up-link) ซึ่งเป็นการส่งสัญญาณจากสถานีพื้นดินไปยังดาวเทียม และการส่งสัญญาณแบบขาลง (Down-link) ซึ่งเป็นการส่งสัญญาณจากดาวเทียมมายังสถานีภาคพื้นดิน

5. อินฟราเรด (Infrared)

คลื่นอินฟราเรดที่ใช้ในอุปกรณ์ต่างๆ เช่น เมาส์ คีย์บอร์ดไร้สาย และเครื่องพิมพ์ จะใช้สำหรับการสื่อสารระยะสั้น สัญญาณอินฟราเรดมีความถี่สูง และไม่สามารถทะลุผ่านผนัง เนื่องจากระบบการสื่อสารระยะสั้น การใช้งานของระบบการสื่อสารอินฟราเรดในห้องหนึ่งจะไม่ได้รับผลกระทบจากการใช้งานของระบบอื่นในห้องถัดไป นอกจากนี้เราไม่สามารถใช้คลื่นอินฟราเรดนอกอาคารได้ เนื่องจากรังสีของดวงอาทิตย์มีคลื่นอินฟราเรดที่สามารถรบกวนการสื่อสารได้

มาตรฐานเครือข่ายไร้สาย (Wireless Networking Protocols)

ไว-ไฟ (Wi-fi)

ย่อมาจากคำว่า Wireless Fidelity คือมาตรฐานที่รับรองว่าอุปกรณ์ไวร์เลส (Wireless LAN) เป็นเทคโนโลยีที่ได้รับความนิยมที่ช่วยให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในการแลกเปลี่ยนข้อมูล หรือการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตแบบไร้สายโดยใช้คลื่นวิทยุ

ประโยชน์ของ Wi-fi

1. ช่วยลดค่าใช้จ่ายในการเดินระบบเครือข่าย

2. มีความยืดหยุ่นในการใช้งาน

3. ใช้มาตรฐาน IEEE 802 เป็นที่ยอมรับกันทั่วไป

ประเภทของ Wi-fi

Wi-Fi 5G

ข้อดี สามารถรับส่งข้อมูลได้รวดเร็วขึ้น

ข้อเสีย ระยะทางในการส่งสัญญาณสั้นลง เนื่องจากคลื่นความถี่สูงนั้น ระยะทางที่สามารถเดินทางได้จะน้อยกว่ากว่าคลื่นความถี่ต่ำ

การนำไปใช้ สัญญาณอินเทอร์เน็ตความเร็วสูงเหมาะกับการ Streaming สื่อที่มีความระเอียดสูง เล่นเกมออนไลน์

ปัญหาที่พบบ่อย ปล่อยสัญญาณได้อ่อน สัญญาณไม่คลอบคลุมพื้นที่การใช้งาน

Wi-Fi 2.4 G

ข้อดี คลื่นสัญญาณไปได้ไกล

ข้อเสีย มีข้อจำกัดเรื่องช่องสัญญาณ เเละสัญญาณชนกัน

การนำไปใช้ ใช้เล่นโซเชียลมิเดียต่างๆ ที่ไม่ได้ใช้ปริมาณการรับส่งข้อมูลมาก เช่น facebook, Instragram หรือเว็บไซต์ต่างๆ

ปัญหาที่พบบ่อย สัญญาณรบกวนเยอะ

ปัจจัยที่ควรคำนึงถึงในการเลือกตัวกลาง

1. อัตราเร็วในการส่งผ่านข้อมูล (Transmission Rate)

2. ระยะทาง ระหว่างอุปกรณ์ที่ต้องการเชื่อมต่อ

3. ค่าใช้จ่าย ซึ่งเป็นค่าใช้จ่ายในการติดตั้ง ค่าใช้จ่ายประจำ และค่าบำรุงรักษา

4. ความสะดวกในการติดตั้ง บางพื้นที่อาจเหมาะกับการเดินสาย หรือบางพื้นที่อาจจะเหมาะกับสื่อแบบไร้สาย

5. ความทนทานต่อสภาพแวดล้อม

6. วิธีที่ใช้ในการสื่อสาร

https://www.freepik.com/free-photo/beautiful-optical-fiber-detail_20518447.htm