อุปกรณ์เครือข่ายและสื่อนำสัญญาณ

อุปกรณ์เครือข่ายและสื่อนำสัญญาณ

 อุปกรณ์เครือข่าย

ฮับ (hub)

เป็นอุปกรณ์ที่รวมสัญญาณที่มาจากอุปกรณ์รับส่งหลายๆ สถานี เข้าด้วยกัน ฮับเปรียบเสมือนเป็นบัสที่รวมอยู่ที่จุดเดียวกัน ฮับที่ใช้งานอยู่ภายใต้มาตรฐานการรับส่งแบบอีเทอร์เน็ต หรือ IEEE802.3 ข้อมูลที่รับส่งผ่านฮับจากเครื่องหนึ่งจะกระจายไปยังทุกสถานีที่ต่ออยู่บนฮับนั้น ดังนั้น ทุกสถานีจะรับสัญญาณข้อมูลที่กระจายมาได้ทั้งหมด แต่จะเลือกคัดลอกเฉพาะข้อมูลที่ส่งมาถึงตนเท่านั้น การตรวจสอบข้อมูลจึงต้องดูที่แอดเดรส (address) ที่กำกับมาในกลุ่มของข้อมูลหรือแพ็กเก็ต

อุปกรณ์สวิตซ์ (switch)

เป็นอุปกรณ์รวมสัญญาณที่มาจากอุปกรณ์รับส่งหลายสถานีเช่นเดียวกับฮับ แต่มีข้อแตกต่างจากฮับ คือ การรับส่งข้อมูลจากสถานี(อุปกรณ์) ตัวหนึ่ง จะไม่กระจายไปยังทุกสถานี (อุปกรณ์) เหมือนฮับ ทั้งนี้เพราะสวิตช์จะรับกลุ่มข้อมูล(แพ็กเก็ต) มาตรวจสอบก่อน แล้วดูว่าแอดเดรสของสถานีปลายทางไปที่ใด สวิตช์จะนำแพ็กเก็ตหรือกลุ่มข้อมูลนั้นส่งต่อไปยังสถานี (อุปกรณ์) เป้าหมายให้อย่างอัตโนมัติ สวิตช์จะลดปัญหาการชนกันของข้อมูลเพราะไม่ต้องกระจายข้อมูลไปทุกสถานี และยังมีข้อดีในเรื่องการป้องกันการดักจับข้อมูลที่กระจายไปในเครือข่าย

อุปกรณ์จัดเส้นทาง (router)

ในการเชื่อมโยงเครือข่ายหลายๆ เครือข่ายเข้าด้วยกัน หรือเชื่อมโยงอุปกรณ์หลายอย่างเข้าด้วยกัน จะมีเส้นทางการเข้าออกของข้อมูลได้หลายเส้นทาง และแต่ละเส้นทางอาจใช้เทคโนโลยีเครือข่ายที่ต่างกัน อุปกรณ์จัดเส้นทางจะหาเส้นทางที่เหมาะสมให้ เพื่อให้การส่งข้อมูลเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ การที่อุปกรณ์จัดหาเส้นทางเลือกเส้นทางได้ถูกต้องเพราะแต่ละสถานีภายในเครือข่ายมีแอดเดรสกำกับ อุปกรณ์จัดเส้นทางต้องรับรู้ตำแหน่งและสามารถนำข้อมูลออกทางเส้นทางได้ถูกต้องตามตำแหน่งแอดเดรสที่กำกับอยู่ในเส้นทางนั้น

สื่อนำสัญญาณ

สื่อกลางการสื่อสาร (Transmission media) 

การส่งข้อมูลจากผู้ส่งไปยังผู้รับให้ครบถ้วนและถูกต้องจำเป็นต้องอาศัยสื่อกลางในการเชื่อมต่อซึ่งสื่อกลาง (Medium) ทำ หน้าที่เป็นเส้นทางเดินของข้อมูล โดยคุณภาพของสัญญาณที่ถูกส่งออกไปจะเกิดการสูญเสียความเข้มของสัญญาณระหว่าง เส้นทางการสื่อสารทำให้ข้อมูลฝั่งรับเกิดข้อผิดพลาดและเป็นการลดทอน ประสิทธิภาพของการสื่อสารลง ซึ่งสื่อที่ใช้ในการส่งผ่านข้อมูล (Transmission medium) จึงส่งผลต่อประสิทธิภาพในการส่งด้วย โดยสื่อกลางในการส่งแบ่งออกเป็น 2 ประเภท

1. สื่อกลางแบบมีสาย (Guide media)

เป็นสื่อซึ่งอาศัยวัสดุที่จับต้องได้เป็นตัวส่งผ่านสัญญาณ เช่น สายทองแดง สายคู่ตีเกลียว (Twisted pair)

    1.1 Twisted Pair (สายคู่ตีเกลียว)

            สายคู่ตีเกลียวแบ่งออกเป็นสายคู่ตีเกลียวไม่หุ้มฉนวนเรียกสั้นๆ ว่า UTP (Unshielded Twisted Pair)และสายคู่ตีเกลียวหุ้มฉนวน (Shielded Twisted Pair)

- UTP (Unshielded Twisted Pair)

คู่ สายในสายคู่ตีเกลียวไม่หุ้มฉนวนคล้ายสายโทรศัพท์ มีหลายเส้น ซึ่งแต่ละเส้นก็จะมีสีแตกต่างไปและตลอดทั้งสายนั้นจะถูกหุ้มด้วยพลาสติก(Plastic Cover) ซึ่งการตีเกลียวลักษณะนี้จะช่วยให้มันมีคุณสมบัติในการป้องกันสัญญาณรบกวน จากอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ เช่น จากเครื่องถ่ายเอกสารที่อยู่ใกล้ๆ เป็นต้น ปัจจุบันเป็นสายที่ได้รับความนิยมมากที่สุด เนื่องจากราคาถูกและติดตั้งได้ง่าย แสดงดังรูปที่ 7

- STP (Shield Twisted Pair)

   เป็นสายคู่ลักษณะคล้ายกันกับสาย UTP แต่ มีฉนวนป้องกันสัญญาณรบกวน สายคู่ตีเกลียวหุ้มฉนวนที่เป็นโลหะถักเป็นร่างแหโลหะหรือฟอยส์ ซึ่งร่างแหนี้จะมีคุณสมบัติเป็นเกราะในการป้องกันสัญญาณรบกวนต่างๆ ภาษาเทคนิคเรียกเกราะนี้ว่า ชิลด์ (Shield) จะใช้ในกรณีที่เชื่อมต่อเป็นระยะทางไกลเกินกว่าระยะทางที่จะใช้สาย UTP แสดงดังรูปที่ 8

1.2 สายโคแอกเชียล (Coaxial Cable)

       ลักษณะ แกนกลางของสายโคแอกเชียลเป็นทองแดงแล้วหุ้มด้วยพลาสติกส่วนชั้นนอกหุ้มด้วย โลหะหรือฟอยล์ที่ถักเป็นร่างแหเพื่อป้องกันสัญญาณรบกวน สายโคแอกเชียลมี 2 แบบ คือ แบบหนา (thick)และแบบบาง (thin) ส่วนใหญ่ใช้กับระบบเครือข่ายแบบ Ethernet แบบเดิม ซึ่งใช้เชื่อมต่อระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์โดยตรงไม่ต้องใช้อุปกรณ์รวมสาย (Hub) แต่ในปัจจุบันมีการใช้น้อยลงเนื่องจากถูกแทนที่ด้วยสาย UTP ที่มีราคาถูกกว่าและสามารถติดตั้งได้ง่ายกว่า แสดงดังรูปที่ 9

1.3  ใยแก้วนำแสง (Fiber-Optic)

ลักษณะ ใยแก้วนำแสงจะส่งสัญญาณแสงวิ่งผ่านท่อแก้วหรือท่อพลาสติกเล็กๆซึ่งท่อแก้ว นี้จะถูกหุ้มด้วยเจลหรือพลาสติก เพื่อป้องกันความเสียหายและการสูญเสียของสัญญาณ มีข้อดีตรงที่ส่งสัญญาณได้ระยะทางไกลโดยไม่มีสัญญาณรบกวน แสดงดังรูปที่ 10

 

2. สายกลางแบบไร้สาย (Unguided media)

เป็น สื่อกลางประเภทที่ไม่ใช้วัสดุใดๆ ในการนำสัญญาณ ซึ่งจะไม่มีการกำหนดเส้นทางให้สัญญาณเดินทาง เช่น คลื่นไมโครเวฟ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า        

2.1 ระบบคลื่นไมโครเวฟ

ระบบ สื่อสารด้วยคลื่นไมโครเวฟ มักใช้ในการเชื่อมต่อเครือข่ายที่อยู่ในพื้นที่ที่เชื่อมต่อด้วยสื่อประเภท อื่นลำบาก เช่น มีแม่น้ำขวางกั้นอยู่ หรือการสื่อสารข้ามอาคาร เป็นต้น การส่งสัญญาณข้อมูลไปกับคลื่นไมโครเวฟเป็นการส่งสัญญาณข้อมูลแบบรับช่วงต่อๆ กันจากสถานีรับส่งสัญญาณหนึ่งไปยังอีกสถานีหนึ่ง โดยสามารถเกิดสัญญาณรบกวน ซึ่งสภาพดินฟ้าอากาศมีผลต่อการส่งคลื่นไมโครเวฟพอสมควร เช่นถ้าสภาพอากาศมีฝนหรือควันมาก สัญญาณไมโครเวฟจะถูกรบกวนได้  ด้วยเหตุนี้ทำให้เครื่องส่งรับไมโครเวฟส่วนใหญ่จะถูกออกแบบมาให้ทำงานในสภาพอากาศต่างๆ ที่แตกต่างกัน แสดงดังรูปที่ 11

 

2.2 ระบบดาวเทียม

การสื่อสารผ่านดาวเทียมเป็นการสื่อสารที่สถานีรับ-ส่ง ที่อยู่บนพื้นดิน ส่งตรงไปยังดาวเทียมแล้วส่งกลับมายังตัวรับปลายทางที่พื้นดินอีกครั้งหนึ่ง ลักษณะการสื่อสารระบบดาวเทียมเหมาะสำหรับการติดต่อสื่อสารระยะไกลที่ระบบ สื่อสารอื่นๆ เข้าถึงลำบาก เช่น เดินเรืออยู่กลางทะเล แสดงดังรูปที่ 12

 

สัญญาณ รบกวนและสภาพดินฟ้าอากาศก็นับว่ามีผลต่อการส่งข้อมูลจากสถานีพื้นโลกกับดาว เทียมอยู่พอสมควร เพราะว่าสภาพอากาศที่แปรปรวนจะรบกวนสัญญาณให้ผิดเพี้ยนไปได้  โดยส่วนใหญ่ดาวเทียมจะถูกออกแบบมาให้ชดเชยการรบกวนของสภาพอากาศที่แปรปรวนเหล่านั้นเช่น  ฝน หรือหมอก เป็นต้น

1.5 อุปกรณ์สำหรับการสื่อสาร

การ สื่อสารข้อมูลด้วยคอมพิวเตอร์จำเป็นต้องอาศัยอุปกรณ์ทางอิเล็คโทรนิกค์ช่วย ในการส่งข้อมูล จากผู้ส่งไปยังผู้รับ ไม่ว่าจะเป็นการแปลงข้อมูล เช่น ข้อความในกระดาษ รูปภาพ ที่ไม่อยู่ในรูปสัญญาณทางไฟฟ้าให้เปลี่ยนอยู่ในรูปสัญญาณไฟฟ้าหรือสัญญาณดิ จิทัล อุปกรณ์ในการสื่อสารยังรวมถึงอุปกรณ์ที่ช่วยในการแก้ปัญหาสัญญาณอ่อนกำลัง ปัญหาสัญญาณรบกวนเมื่อมีการส่งสัญญาณ  ดังนั้นระบบการสื่อสาร ข้อมูลจึงต้องมีอุปกรณ์การสื่อสารมาช่วยในการจัดการปัญหาต่างๆ เหล่านี้เพื่อให้สามารถส่งข้อมูลได้อย่างถูกต้องและมีประสิทธิภาพ โดยในหัวข้อนี้จะขอยกตัวอย่างอุปกรณ์ที่มีการใช้กับมากในระบบการสื่อสาร ข้อมูล

1. เครื่องเทอร์มินอล (Terminal)

                เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ต้นทางหรือปลายทางที่ทำหน้าที่ในการส่งและรับข้อมูล ได้แก่ เครื่องคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลทั่วๆไป (Personal Computer) 

2. โมเด็ม (Modem)

                เมื่อต้องการเชื่อมต่อเครื่องคอมพิวเตอร์ตัวหนึ่งที่ไม่ได้เชื่อมต่อกับระบบเครือข่าย ไปยังระบบอินเทอร์เน็ต(Internet) ต้องอาศัยอุปกรณ์ที่เรียกว่า โมเด็ม ซึ่งทำหน้าที่แปลงสัญญาณจากสัญญาณดิจิทัลเป็นสัญญาณอนาล็อกแล้วส่งผ่านไปตามระบบโทรศัพท์

3. เครื่องทวนสัญญาณ (Repeater)

เป็น อุปกรณ์ทบทวนสัญญาณ และป้องกันการขาดหายของสัญญาณ เนื่องจาก การสื่อสารข้อมูลต้องใช้สัญญาณไฟฟ้าในการรับส่งข้อมูล โดยตามปรกติเมื่อสัญญาณทางไฟฟ้าเดินทางจากจุดๆหนึ่งไปยังปลายทางจะเกิดการ สูญเสียแรงดันทางไฟฟ้า และส่งผลให้สัญญาณเกิดออ่อนกำลัง ดังนั้น จึงจำเป็นต้องมีรีพีตเตอร์มาช่วยในการรับส่งข้อมูล โดยรีพีตเตอร์ทำหน้าที่ทบทวนสัญญาณไฟฟ้าขึ้นใหม่ให้เหมือนสัญญาณเดิมที่ถูก ส่ง

4. เครื่องขยายสัญญาณ (Amplifier)

                เป็น อุปกรณ์ขยายสัญญาณ โดยมีหน้าที่การทำงานเหมือนกับรีพีตเตอร์ แต่จะใช้กับสัญญาณอนาล็อก โดยเมื่อสัญญาณอนาล็อกอ่อนกำลังเครื่องขยายสัญญาณจะทำการขยายสัญญาณที่อ่อน กำลังให้มีค่าเพิ่มขึ้นใกล้เคียงหรือมีค่าเท่ากับสัญญาณเดิม แต่ของเสียของเครื่องขยายสัญญาณคือ มันจะขยายสัญญาณรบกวนที่ผสมมากับสัญญาณข้อมูลด้วย

หัวต่อสัญญาณ

ขั้วต่อแบบ BNC และสาย Coax ข้อดี ที่เห็นคือการเข้าสายง่ายด้วยเครื่องมือพื้นฐานธรรมดา ต่อเครื่องเข้าด้วยกันเป็นวงได้ มากกว่า 2 เครื่อง โดยไม่ต้องมี HUB ทำให้ประหยัดมากกว่า ข้อเสีย ถ้ามีสายในจุดใดจุดหนึ่งปลายเปิด จะทำให้ระบบล่มทั้งวงเลยทีเดียว ห้ามลืมปิดท้าย สายด้วย Terminator เด็ดขาด                                                          ขั้วต่อแบบ RJ-45 และสาย UTP ข้อดี ถ้าทำเป็นระบบใหญ่มีหลายเครื่องเชื่อมต่อกัน เมื่อสายใดสายหนึ่งปลายเปิด จะไม่มีผล กระทบต่อระบบเลย ไม่ต้องมีหัวต่อปิดท้าย (Terminator) ข้อเสีย การเข้าสายกับหัว RJ-45 ต้องมีคีมบีบเฉพาะ การจัดเรียงสายต้องทำตามข้อกำหนด เมื่อต้องการระบบใหญ่ต้องใช้อุปกรณ์กระจายสัญญาณ HUB ด้วยทำให้ระบบมีราคาสูงขึ้น