1. สื่อกลางประเภทเหนี่ยวนำ (Guided media) หรือ ระบบใช้สาย (Wired System )
เป็นระบบที่รวมสื่อกลางที่เป็นสายทั้งหมด ใช้ได้ทั้งระยะใกล้หรือไกล สายสัญญาณที่มีใช้งานอยู่ในปัจจุบัน ได้แก่ สายเกลียวคู่ สายโคแอกเซียล และ สายใยแก้วนำแสง
1.1 สายคู่พันเกลียว หรือสายคู่ตีเกลียว (Twisted-Pair Cable)
เป็นสายที่มีราคาถูกที่สุด ประกอบด้วยสายทองแดงขนาดบาง (1 มิลลิเมตร) ที่มีฉนวนหุ้ม 2 เส้น นำมาพันกันเป็นเกลียว ทำให้สามารถลดการรบกวนจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าได้ จะใช้กันแพร่หลายในระบบโทรศัพท์ เป็นสายที่ใช้เดินในผนังเพื่อเชื่อมต่อโทรศัพท์เข้าไปยังชุมสายโทรศัพท์ต่าง ๆ ที่ให้บริการระบบโทรศัพท์ เช่น บริษัท ทศท คอร์ปอเรชั่น จำกัด (มหาชน) บริษัท เทเลคอมเอเชีย จำกัด (มหาชน) และ บริษัท ไทยเทเลโฟน แอนด์ เทเลคอมมูนิเคชั่น จำกัด (มหาชน) เป็นต้น ตามปกติสายเคเบิลประเภทนี้ มักจะถูกนำมาใช้ในระบบเครือข่ายแบบอีเธอร์เน็ต (Ethernet LAN)
สายคู่พันเกลียว มี 2 ประเภท คือ
1. สายคู่พันเกลียวแบบไม่มีสิ่งห่อหุ้ม (Unshielded Twisted Pair – UTP)
สาย UTP เป็นสายที่พบเห็นกันมาก มักจะใช้เชื่อมโยงคอมพิวเตอร์ไปยังอุปกรณ์สื่อสารตามมาตรฐานที่กำหนด สำหรับสายประเภทนี้จะมีความยาวไม่เกิน 100 เมตร และสาย UTP มีจำนวนสายบิดเกลียวภายใน 4 คู่
คู่สายในสายคู่ตีเกลียวไม่หุ้มฉนวนคล้ายสายโทรศัพท์ มีหลายเส้น ซึ่งแต่ละเส้นก็จะมีสีแตกต่างไปและตลอดทั้งสายนั้นจะถูกหุ้มด้วยพลาสติก (Plastic Cover) ซึ่งการตีเกลียวลักษณะนี้จะช่วยให้มันมีคุณสมบัติในการป้องกันสัญญาณรบกวนจากอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ เช่น จากเครื่องถ่ายเอกสารที่อยู่ใกล้ๆ เป็นต้น ปัจจุบันเป็นสายที่ได้รับความนิยมมากที่สุด เนื่องจากราคาถูกและติดตั้งได้ง่าย แสดงดังรูปที่ 1
รูปที่ 1 UTP (Unshielded Twisted Pair)
ข้อดีของ UTP
- ราคาถูก
- ติดตั้งง่ายเนื่องจากน้ำหนักเบา
- มีความยืดหยุ่น และสามารถโค้งงอได้มาก
ข้อเสียของ UTP
- ไม่เหมาะในการเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ที่ห่างไกลมาก เพราะสัญญาณที่วิ่งบนสายจะถูกลดทอนลงไปตามความยาวของสาย (สายควรยาวน้อยกว่า 100 ฟุต)
2. สายคู่พันเกลียวแบบมีสิ่งห่อหุ้ม (Shielded Twisted pair – STP)
สายสัญญาณ STP มีการนำสายคู่พันเกลียวมารวมอยู่และมีการเพิ่มฉนวนป้องกันสัญญาณรบกวน ซึ่งร่างแหนี้จะมีคุณสมบัติเป็นเกราะในการป้องกันสัญญาณรบกวนต่างๆ ภาษาเทคนิคเรียกเกราะนี้ว่า ชิลด์ (Shield) ทำให้มีอิมพีแดนซ์ 150 โอห์ม และเป็นสัญญาณที่ได้รับการพัฒนาต่อจากสาย UTP โดยเพิ่มการชีลด์กันสัญญาณรบกวนเพื่อทำให้คุณสมบัติโดยรวมของสัญญาณดีมากขึ้น
คุณลักษณะของสาย STP ก็เหมือนกับสาย UTP คือมีเรื่องเกี่ยวกับอัตราการบั่นทอนครอสทอร์ก และอิมพีแดนซ์ (150 โอห์ม) แต่สาย STP จะใช้ในกรณีที่เชื่อมต่อเป็นระยะทางไกลเกินกว่าระยะทางที่จะใช้สาย UTP แสดงดังรูปที่ 2
รูปที่ 2 สายคู่ตีเกลียวหุ้มฉนวน (Shielded Twisted Pair)
ข้อดีของ STP
- ส่งข้อมูลด้วยความเร็วสูงกว่า UTP
- ป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า และคลื่นวิทยุ
- เดินได้ไกลกว่า UTP
ข้อเสียของ STP
- มีขนาดใหญ่และไม่ค่อยยืดหยุ่นในการงอพับสายมากนัก
- ราคาแพงกว่าสาย UTP
ตารางแสดงการแบ่งแยกประเภทของสาย UTP, STP และประเภทการใช้งาน การแยก
ประเภทการใช้งานเพราะการรองรับความเร็วและการตอบสนองต่อสัญญาณแตกต่างกัน
| ประเภทสาย | การประยุกต์ใช้ |
| ชนิด 1 (Category 1) | ครอบคลุมสาย UTP Voice-grade ใช้กับงานโทรศัพท์ สัญญาณเสียงแบบอนาล็อก เสียงแบบดิจิตอล (ไม่ใช่สัญญาณข้อมูล) |
| ชนิด 2 (Category 2) | ครอบคลุมสาย UTP Data-grade ที่ส่งสัญญาณข้อมูลด้วยความเร็ว 4 Mbps สายเคเบิลประเภทนี้ใช้ใน Topology แบบวงแหวนบางประเภทใช้ ISDN แบบ 1.44 Mbps เสียงแบบดิจิตอล, IMB 3207, IBM SYSTEM 31X AS /400 |
| ชนิด 3 (Category 3) | ครอบคลุมสาย UTP Data-grade ที่ส่งสัญญาณข้อมูลด้วยความเร็ว 10 Mbps ใช้ในระบบเครือข่าย 10 BASE-T, 4 Mbps Token Ring IBM 3207, SYSTEM /36, AS /400, ISDN, VOICE |
| ชนิด 4 (Category 4) | ครอบคลุมสาย UTP Data-grade ที่ส่งสัญญาณข้อมูลด้วยความเร็ว 16 Mbps ใช้ในระบบเครือข่าย 10 BASE-T, 16 Mbps Token Ring |
| ชนิด 5 (Category 5) | ครอบคลุมสาย UTP Data-grade ที่ส่งสัญญาณข้อมูลด้วยความเร็ว 100 Mbps ใช้ในระบบเครือข่าย 100 BASE-X Ethernet (10 BASE-T 16 Mbps Token Ring 100 Mbps) |
| สาย STP 150 โอห์ม | 16 Mbps Token Ring 100 Mbps สายสัญญาณวิดีโอ |
เหตุที่ต้องพันสายให้เป็นเกลียว เพราะเนื่องจากการพันเป็นเกลียวของสายไฟนี้จะปกป้องสายสัญญาณรบกวนที่เรียกว่า ครอสทอล์ก (Crosstalk) และจากสัญญาณบิดเบือนซึ่งถูกสร้างขึ้นจากแหล่งอื่นที่อยู่ใกล้กับสายเคเบิล เช่น จากแหล่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า และคลื่นความถี่วิทยุที่เกิดขึ้นจากมอเตอร์และหม้อแปลงไฟฟ้า เป็นต้น ส่วนจำนวนของเกลียวที่พันเข้าด้วยกัน ขึ้นอยู่กับความสามารถในการต่อต้านสัญญาณรบกวนต่าง ๆ เนื่องจากสายคู่พันเกลียวนี้ยอมให้สัญญาณไฟฟ้าความถี่สูงถึง 105 เฮิรตซ์ หรือ 106 เฮิรตซ์ ผ่านได้ สายคู่พันเกลียวสามารถใช้ส่งข้อมูลได้หลายเมกะบิตต่อวินาที ในระยะทางได้ไกลหลายกิโลเมตร (สำหรับอัตราการส่งข้อมูลผ่านสายคู่พันนี้จะขึ้นอยู่กับความหนาของสายด้วย คือสายทองแดงที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางโต จะสามารถส่งสัญญาณไฟฟ้ากำลังแรงได้ ทำให้สามารถส่งข้อมูล ด้วยอัตราการส่งสูง)
หัวเชื่อมต่อ (Connector) คือ จุดปลายของสาย UTP หัวเชื่อมต่อ (Connector) แบบที่เรียกว่า RJ-45 ซึ่งมีเอาไว้เป็นหัวเชื่อมต่อกับอุปกรณ์เครือข่ายต่าง ๆ สังเกตว่า RJ-45 มีหน้าตาคล้ายกับแจ็กของสายโทรศัพท์ (RJ-11) ที่เราใช้กัน การเข้าหัวสาย UTP นั้นมีอยู่สองมาตรฐาน คือ TIA/EIA 568A และ 586B
วิธีเข้าหัวต่อ RJ45
1. ปลอกเปลือกนอก
2. จัดเรียงสายตามลำดับ
3. ตัดสายให้มีขนาดพอดี
4. แล้วใส่สายที่เตรียมเอาไว้เข้ากับหัวต่อ
5. ใช้เครื่องมือเข้าหัวย้ำสาย
ตารางการเข้าหัว
EIA/TIA 586-A
| ช่องที่ | สาย (สี) |
| 1 | ขาวของเขียว |
| 2 | เขียว |
| | ขาวของส้ม |
| 3 | |
| 4 | น้ำเงิน |
| 5 | ขาวของน้ำเงิน |
| 6 | ส้ม |
| 7 | ขาวของน้ำตาล |
| 8 | น้ำตาล |
EIA/TIA 586-B
| ช่องที่ | สาย (สี) |
| 1 | ขาวของส้ม |
| 2 | ส้ม |
| 3 | ขาวของเขียว |
| 4 | น้ำเงิน |
| 5 | ขาวของน้ำเงิน |
| 6 | เขียว |
| 7 | ขาวของน้ำตาล |
| 8 | น้ำตาล |
1.2 สายโคแอกเซียล ( Coaxial Cable)
เรียกสั้น ๆ ว่า "สายโคแอก" เป็นสายสื่อสารที่มีคุณภาพดีกว่าและราคาแพงกว่าสายเกลียวคู่ สายโคแอกเป็นสายส่งที่มีการใช้งานกันมาก ไม่ว่าจะเป็นสายเชื่อมโยงระบบแลนบางชนิด สายเคเบิลทีวี หรือการส่งข้อมูลสัญญาณวีดิโอ มีส่วนประกอบ 4 อย่าง โดยที่มีศูนย์กลางเป็นลวดทองแดงที่ทำหน้าที่เห็นสื่อนำสัญญาณห่อหุ้มด้วยชั้นของฉนวนที่ไม่เป็นสื่อนำไฟฟ้าทำจากพลาสติกพีวีซี ถัดจากชั้นของฉนวนจะเป็นส่วนที่ทำหน้าที่ปกป้องสายนำสัญญาณ โดยมีสักษณะเป็นโลหะ ทองแดง หรืออะลูมิเนียมถัดเป็นตะแกรง ชั้นนี้จะปกป้องสัญญาณที่ทำการส่งจากการรบกวนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เรียกว่าสัญญาณรบกวน หรือ Noise ซึ่งจะทำให้สัญญาณถูกบิดเบือน และสุดท้าย คือ ชั้นนอกสุดเป็นสิ่งห่อหุ้มภายนอก หรือแจ๊กเก็ตที่ทำจาก PVC หรือวัสดุที่ทนไฟอย่างเทฟลอน เป็นต้น
สายโคเอ็กเชียล เป็นสายชีลด์ที่หุ้มส่วนของตัวนำไว้ คุณลักษณะเด่นของสาวโคเอ็กเชียล คือ มีภูมิต้านทานต่อสัญญาณรบกวนโดยเฉพาะคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ดังนั้นสายโคเอ็กเชียลจึงเป็นสายที่เหมาะที่จะใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมที่มีสัญญาณรบกวนมาก
สายโคเอ็กเชียล เป็นสายที่นิยมใช้งานในระบบโทโปโลยีแบบบัส เพราะการใช้โทโปโลยีแบบบัสทำให้ใช้จำนวนสายโคเอ็กเชียลน้อยกว่าแบบสตาร์ นอกจากนี้การใช้สายโคเอ็กเชียลยังทำให้ได้ระยะทางมากกว่า
สายโคเอ็กเชียล มีรูปแบบที่แตกต่างกันมากมายเช่นเดียวกับสายคู่พันเกลียว แต่ในเรื่องของระบบเครือข่ายแล้ว สายที่รู้จักกันดีที่สุดคือสายเคเบิลที่ใช้สำหรับระบบเครือข่าย Thin Ethernet และ Thick Ethernet
- Thin Ethernet หรือเรียกว่า ThinNet ใช้สายโคเอ็กเชียลขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 3/8 นิ้ว หรือที่เรียกว่าสาย RG-58 ระบบสายเคเบิลของ ThinNet นี้สามารถนำสัญญาณไปได้ระยะทาง 185 เมตร ก่อนที่สัญญาณจะค่อย ๆ ลดคุณภาพลง
- Thick Ethernet หรือเรียกว่า ThickNet ใช้สายฌคเอ็กเชียลที่มีความสามารถในการโค้งงอได้น้อยกว่า โดยมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง ½ นิ้ว หรือเรียกว่าสาย RG-8 สายเคเบิล ThickNet สามารถนำสัญญาณไปได้ไกลกว่าสายเคเบิล ThinNet คือ ประมาณ 500 เมตร
ข้อแตกต่างระหว่าง Thin Ethernet และ Thick Ethernet
ตามหลัการนำสัญญาณ สายที่ใหญ่กว่าย่อมนำสัญญาณได้ดีกว่าทั้งทางด้านคุณภาพของสัญญาณและการส่งที่สามารถส่งได้ไกลกว่า แต่ ThickNet มีการติดตั้งที่ยุ่งยากเนื่องจากเป็นสายทีแข็งโค้งงอได้น้อยและมีราคาแพงทำให้เป็นที่นิยม และในขณะที่ ThinNet มีความยีอหยุ่นกว่าทำให้ง่ายในน็็ฯ็็้สีนนษษสการติดตั้ง และที่สำคัญราคาถูกกว่ามาก
หัวเชื่อมต่อ (Connector) ทั้งสายแบบ ThinNet และ ThickNet จะใช้หัวเชื่อมต่อชนิดเดียวกัน ซึ่งเรียกว่า BNC โดยมีหลายหลากรูปแบบ ต่อไปนี้
- หัวเชื่อมสาย BNC (BNC Cable Connector) เป็นหัวที่ใช้เชื่อมปลายสาย
- หัวเชื่อมสายรูปตัว T (BNC T-connector) เป็นหัวที่ใช้เชื่อมต่อระหว่างสายกับ
เน็ตเวิร์คการ์ด
- หัวเชื่อมสายแบบ Barrel (BNC Barrel Connector) เป็นหัวที่ใช้เชื่อมต่อให้สายมีความ
ยาวเพิ่มขึ้น
- ตัวสิ้นสุดสัญญาณ (BNC Terminator) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ตัดสัญญาณที่เดินทางมาจน
สุดสายแล้วไม่ให้สะท้อนกลับไปรบกวนสัญญาณอื่น ๆ นิยมใช้กับโทโปโลยีแบบบัส
รูปที่ 3 สายโคแอกเชียล
1.3 สายใยแก้วนำแสง (Fiber optic cable)
คือ เส้นใยโปร่งแสงทรงกระบอกขนาดเล็กตัน โดยทั่วไปวัสดุที่ใช้ทำเส้นใยแก้วนำแสงมักเป็นสารประกอบประเภท ซิลิกา หรือ ซิลิกอนไดออกไซด์ ( SIO2 ) ซึ่งก็คือ แก้วบริสุทธิ์นั่นเอง
ในอาคารบ้านเรือน ที่อยู่อาศัย สำนักงาน อาคารอุตสาหกรรมต่าง ๆ ล้วนแล้วแต่ต้องใช้สายสัญญาณเพื่อเชื่อมโยงระบบสื่อสาร แต่เดิมสายสัญญาณที่นำมาใช้ได้แก่สายตัวนำทองแดง
ปัจจุบันสายสัญญาณระบบสื่อสารมีความจำเป็นมากขึ้น โดยเฉพาะระบบการเชื่อมโยงเครือข่ายคอมพิวเตอร์ และมีแนวโน้มที่จะรวมระบบสื่อสารอย่างอื่นประกอบเข้ามาในระบบด้วย เช่น ระบบเคเบิลทีวี ระบบโทรศัพท์ ระบบการบริการข้อมูลข่าวสารเฉพาะของบริษัทผู้ให้บริการต่าง ๆ ความจำเป็นในลักษณะนี้จึงมีผู้ตั้งคำถามว่า ถึงเวลาแล้วหรือยังที่จะให้อาคารที่สร้างใหม่มีระบบเครือข่ายสายสัญญาณด้วยเส้นใยแก้วนำแสง
หากพิจารณาให้ดีพบว่า เวลานั้นได้มาถึงแล้ว ปัจจุบันราคาของเส้นใยแก้วนำแสงที่เดินในอาคารมีราคาใกล้เคียงกับสายยูทีพีแบบเกรดที่ดี เช่น แคต 5 ขณะเดี่ยวกันสายเส้นใยแก้วนำแสงให้ประสิทธิภาพที่สูงกว่ามากและรองรับการใช้งานในอนาคตได้มากกว่า
สายยูทีพีแบบแคต 5 รองรับความเร็วสัญญาณได้ 100 เมกะบิตต่อวินาที และมีข้อจำกัดในเรื่องความยาวเพียง 100 เมตร ขณะที่เส้นใยแก้วนำแสงรองรับความถี่สัญญาณได้หลายร้อยเมกะเฮิรตซ์ และยังใช้ได้กับความยาวถึง 2000 เมตร การพัฒนาในเรื่องต่าง ๆ ของเส้นใยแก้วนำแสงได้ก้าวมาถึงจุดที่จะนำมาใช้กันอย่างกว้างขวางแล้ว
รูปที่ 4 สายใยแก้วนำแสง
1.3.1 ข้อดี ข้อเสีย ของเส้นใยแก้วนำแสง
จุดเด่นของเส้นใยแก้วนำแสงมีหลายประการ โดยเฉพาะจุดที่ได้เปรียบสายตัวนำทองแดง ที่จะนำมาใช้แทนตัวนำทองแดง จุดเด่นเหล่านี้มีการพัฒนามาอย่างต่อเนื่องและดีขึ้นเรื่อย ๆ ซึ่งประกอบด้วย
ข้อดี
- ความสามารถในการรับส่งข้อมูลข่าวสาร
เส้นใยแก้วนำแสงที่เป็นแท่งแก้วขนเหล็ก มีการโค้งงอได้ ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางที่ใช้กันมากคือ 62.5/125 ไมโครเมตร เส้นใยแก้วนำแสงขนาดนี้เป็นสายที่นำมาใช้ภายในอาคารทั่วไป เมื่อใช้กับคลื่นแสงความยาวคลื่น 850 นาโนเมตร จะส่งสัญญาณได้มากกว่า 160 เมกะเฮิรตซ์ ที่ความยาว 1 กิโลเมตร แล้วถ้าใช้ความยาวคลื่น 1300 นาโนเมตร จะส่งสัญญาณได้กว่า 500 นาโนเมตร ที่ความยาว 1 กิโลเมตร และถ้าลดความยาวเหลือ 100 เมตร จะใช้กับความถี่สัญญาณมากกว่า 1 กิกะเฮิรตซ์ ดังนั้นจึงดีกว่าสายยูทีพีแบบแคต 5 ที่ใช้กับสัญญาณได้ 100 เมกะเฮิรตซ์
-กำลังสูญเสียต่ำ
เส้นใยแก้วนำแสงมีคุณสมบัติในเชิงการให้แสงวิ่งผ่านได้ การบั่นทอนแสงมีค่าค่อนค่างต่ำ ตามมาตรฐานของเส้นใยแก้วนำแสง การใช้เส้นสัญญาณนำแสงนี้ใช้ได้ยาวถึง 2000 เมตร หากระยะทางเกินกว่า 2000 เมตร ต้องใช้รีพีตเตอร์ทุก ๆ 2000 เมตร การสูญเสียในเรื่องสัญญาณจึงต่ำกว่าสายตัวนำทองแดงมาก ที่สายตัวนำทองแดงมีข้อกำหนดระยะทางเพียง 100 เมตร
หากพิจารณาในแง่ความถี่ที่ใช้ ผลตอบสนองทางความถึ่มีผลต่อกำลังสูญเสีย โดยเฉพาะในลวดตัวนำทองแดง เมื่อใช้เป็นสายสัญญาณ คุณสมบัติของสายตัวนำทองแดงจะเปลี่ยนแปลงเมื่อใช้ความถี่ต่างกัน โดยเฉพาะเมื่อใช้ความถึ่ของสัญญาณที่ส่งในตัวนำทองแดงสูงขึ้น อัตราการสูญเสียก็จะมากตามแต่กรณีของเส้นใยแก้วนำแสงเราใช้สัญญาณความถี่มอดูเลตไปกับแสง การเปลี่ยนสัญญาณรับส่งข้อมูลจึงไม่มีผลกับกำลังสูญเสียทางแสง
- คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไม่สามารถรบกวนได้
ปัญหาที่สำคัญของสายสัญญาแบบทองแดงคือการเหนี่ยวนำโดยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ปัญหานี้มีมาก ตั้งแต่เรื่องการรบกวนระหว่างตัวนำหรือเรียกว่าครอสทอร์ค การำม่แมตซ์พอดีทางอิมพีแดนซ์ ทำให้มีคลื่นสะท้อนกลับ การรบกวนจากปัจจัยภายนอกที่เรียกว่า EMI ปัญหเหล่านี้สร้างให้ผู้ใช้ต้องหมั่นดูแล
แต่สำหรับเส้นใยแก้วนำแสงแล้วปัญหาเรื่องเหล่านี้จะไม่มี เพราะแสงเป็นพลังงานที่มีพลังงานเฉพาะและไม่ถูกรบกวนของแสงจากภายนอก
- น้ำหนักเบา
เส้นใยแก้วนำแสงมีน้ำหนักเบากว่าเส้นลวดตัวนำทองแดง น้ำหนักของเส้นใยแก้วนำแสงขนาด 2 แกนที่ใช้ทั่วไปมีน้ำหนักเพียงประมาณ 20 ถึง 50 เปอร์เซ็นต์ของสายยูทีพีแบบแคต 5
- ขนาดเล็ก
เส้นใยแก้วนำแสงมีขนาดทางภาคตัดขวางแล้วเล็กกว่าลวดทองแดงมาก ขนาดของเส้นใยแก้วนำแสงเมื่อรวมวัสดุหุ้มแล้วมีขนาดเล็กกว่าสายยูทีพี โดยขนาดของสายใยแก้วนี้ใช้พื้นที่ประมาณ 15 เปอร์เซ็นต์ของเส้นลวดยูทีพีแบบแคต 5
- มีความปลอดภัยในเรื่องข้อมูลสูงกว่า
การใช้เส้นใยแก้วนำแสงมีลักษณะใช้แสงเดินทางในข่าย จึงยากที่จะทำการแท๊ปหรือทำการตัดฟังข้อมูล
- มีความปลอดภัยต่อชีวิตและทรัพย์สิน
การที่เส้นใยแก้วเป็นฉนวนทั้งหมด จึงไม่นำกระแสไฟฟ้า การลัดวงจร การเกิดอันตรายจากกระแสไฟฟ้าจึงไม่เกิดขึ้น
ข้อเสีย
- ความเข้าใจผิดบางประการ
แต่เดิมเส้นใยแก้วนำแสงมีใช้เฉพาะในโครงการใหญ่ หรือใช้เป็นเครือข่ายแบบแบ็กโบน เทคโนโลยีเกี่ยวกับเส้นใยแก้วนำแสงก็ยังไม่เป็นที่เปิดเผยมากนัก ทำให้เกิดความเข้าใจผิดบางประการเกี่ยวกับคุณสมบัติและการประยุกต์ใช้งาน
- แตกหักได้ง่าย
ด้วยความคิดที่ว่า "แก้วแตกหังได้ง่าย" ความคิดนี้จึงเกิดขึ้นกับเส้นใยแก้วด้วย เพราะวัสดุที่ทำเป็นแก้ว ความเป็นจริงแล้วเส้นใยแก้วมีความแข็งแรงและทนทานสูงมาก การออกแบบใยแก้วมีเส้นใยห้อมล้อมไว้ ทำให้ทนแรงกระแทก นอกจากนี้แรงดึงในเส้นใยแก้วยังมีความทนทานสูงกว่าสายยูทพี หากเปรียบเทียบเส้นใยแก้วกับสายยูทีพีแล้วจะพบว่า ข้อกำหนดของสายยูทีพีคุณสมบัติหลายอย่างต่ำกว่าเส้นใยแก้ว เช่น การดึงสาย การหักเลี้ยวเพราะลักษณะคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ความถี่สูงเปลี่ยนแปลงได้ง่ายกว่า
- เส้นใยแก้วนำแสงมีราคาแพง
แนวโน้มทางด้านราคามีการเปลี่ยนแปลงราคาของเส้นใยแก้วนำแสงลดลง จนในขณะนี้ยังแพงกว่าสายยูททีพีอยู่บ้าง แต่ก็ไม่มากนักนอกจากนี้หลายคนยังเข้าใจว่า การติดตั้งเส้นใยแก้วนำแสงมีข้อยุ่งยาก และต้องใช้คนที่มีความรู้ความชำนาญ เสียค่าติตั้งแพง ความคิดนี้ก็คงไม่จริง เพราะการติดตั้งทำได้ไม่ยากนักเนื่องจากมีเครื่องมือพิเศษช่วยได้มาก เครื่องมือพิเศษนี้สามารถเข้าหัวสายได้โดยง่ายกว่าแต่เดิมมาก อีกทั้งราคาเครื่องมือก็ถูกลงจนมีผู้รับติดตั้งได้ทั่วไป
- เส้นใยแก้วนำแสงยังไม่สามารถใช้กับเครื่องที่ตั้งโต๊ะได้
ปัจจุบันพีซีที่ใช้ส่วนใหญ่ต่อกับแลนแบบอีเธอร์เน็ต ซึ่งได้ความเร็ว 10 เมกะบิต การเชื่อมต่อกับแลนมีหลายมาตรฐาน โดยเฉพาะปัจจุบันหากใช้ความเร็วเกินกว่า 100 เมกะบิต สายยูทีพีรองรับไม่ได้ เช่น เอทีเอ็ม 155 เมกะบิต แนวโน้มของการใช้งานระบบเครือข่ายมีทางที่ต้องใช้แถบกว้างสูงขึ้นมาก โดยเฉพาะเมื่อต้องการให้พีซีเป็นมัลติมีเดียเพื่อแสดงผลเป็นภาพวิดีโอ การใช้เส้นใยแก้วนำแสงดูจะเป็นทางออก พัฒนการของการ์ดก็ได้พัฒนาไปมากเอทีเอ็มการ์ดใช้ความเร็ว 155 เมกะบิต ย่อมต้องใช้เส้นใยแก้วนำแสงรองรับ การใช้เส้นใยแก้นำแสงยังสามารถใช้ในการส่งรับวิดีโอคอนเฟอเรนซ์ หรือสัญญาณประกอบอื่น ๆ ได้ดี
1.3.2 เส้นใยแก้วนำแสงมี 2 แบบ
คุณสมบัติของเส้นใยแก้วนำแสงแบ่งแยกได้ตามลักษณะคุณสมบัติของตัวนำแสงที่มีลักษณะการให้แสงส่องทะลุในลักษณะอย่างไร คุณสมบัติของเนื้แก้วนี้จะกระจายแสงออก ซึ่งในกรณีนี้การสะท้อนของแสงกลับต้องเกิดขึ้น โดยผนังแก้วด้านข้างต้องมีดัชนีหักเหของแสงที่ทำให้แสงสะท้อนกลับ เพื่อลดการสูญเสียของพลังงานแสง วิธีการนี้เราแบ่งแยกออกเป็นสองแบบคือ แบบซิงเกิลโหมด และมัลติโหมด
1. ซิงเกิลโหมด
เป็นการใช้ตัวนำแสงที่บีบลำแสงให้พุ่งตรงไปตามท่อแก้ว โดยมีการกระจายแสงออกทางด้านข้างน้อยที่สุด ซิงเกิลโหมดจึงเป็นเส้นใยแก้วนำแสงที่มีกำลังสูญเสียทางแสงน้อยที่สุด เหมาะสำหรับในการใช้กับระยะทางไกล ๆ การเดินสายใยแก้วนำแสงกับระยะทางไกลมาก เช่น เดินทางระหว่างประเทศ ระหว่างเมือง มักใช้แบบซิงเกิลโหมด
รูปที่ 5 เส้นใยแก้วนำแสงแบบซิงเกิลโหมด
2. มัลติโหมด
เป็นเส้นใยแก้วนำแสงที่มีลักษณะการกระจายแสงออกด้านข้างได้ ดังนั้นจึงต้องสร้างให้มีดัชนีหักเหของแสงกับอุปกรณ์ฉาบผิวที่สัมผัสกับเคล็ดดิงให้สะท้อนกลับหมด หากการให้ดัชนีหักเกของแสงมีลักษณะทำให้แสงเลี้ยวเบนทีละน้อยเราเรียกว่าแบบเกรดอินเด็กซ์ หากให้แสงสะท้อนดยไม่ปรับคุณสมบัติของแท่งแก้วให้แสงค่อยเลี้ยวเบนก็เรียกว่าแบบ สเต็ปอินเด็กซ์
เส้นใยแก้วนำแสงที่ใช้ในเครือข่ายแลน ส่วนใหญ่ใช้แบบมัลติโหมด โดยเป็นขนาด 62.5/125 ไมโครเมตร หมายถึงเส้นผ่าศูนย์กลางของท่อแก้ว 62.5 ไมโครเมตร และของแคล็ดดิงรวมท่อแก้ว 125 ไมโครเมตร
คุณสมบัติของเสันใยแก้วนำแสงแบบสแต็ปอินเด็กซ์มีการสูญเสียสูงกว่าแบบเกรดอินเด็กซ์
รูปที่ 6 เส้นใยแก้วนำแสงแบบมัลติโหมด
1.3.3 ตัวส่งแสงและรับแสง
การใช้เส้นใยแก้วนำแสงจำเป็นต้องมีอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่รับและส่งสัญญาณแสงอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ในการส่งสัญญาณแสงหรือเป็นแหล่งกำเนิดแสงคือ LED หรือเลเซอร์ไดโอด อุปกรณ์ส่งแสงนี้ทำหน้าที่เปลี่ยนคลื่นไฟฟ้าให้เป็นคลื่นแสง ส่วนอุปกรณ์รับแสงและเปลี่ยนกลับมาเป็นสัญญาณไฟฟ้า คือโฟโต้ไดโอด
อุปกรณ์ส่งแสงหรือ LED ใช้พลังงานเพียง 45 ไมโครวัตต์ สำหรับใช้กับเส้นใยแก้วนำแสงแบบ 62.5/125 การพิจารณาอุปกรณ์นี้ต้องดูที่แถบคลื่นแสง โดยปกติใช้คลื่นแสงย่านความยาวคลื่นประมาณ 830 ถึง 850 นาโนเมตร หรือมีแถบกว้างประมาณ 25-40 นาโนเมตร ดังนั้นข้อกำหนดเชิงพิกัดของเส้นใยแก้วนำแสงจึงกล่าวถึงความยาวคลื่นแสงที่ใช้ในย่าน 850 นาโนเมตร
ตัวรับแสงหรือโฟโต้ไดโอดเป็นอุปกรณ์ที่ใช้รับสัญญาณแสงและมีความไวต่อความเข้มแสง คลื่นแสงที่ส่งมามีการมอดูเลตสัญญาณข้อมูลเข้าไปร่วมด้วย
อุปกรณ์ตัวรับและตัวส่งแสงนี้มักทำมาสำเร็จเป็นโมดูล โดยเฉพาะเชื่อมต่อเข้ากับสัญญาณข้อมูลที่เป็นไฟฟ้าได้โดยตรง และทำให้สะดวกต่อการใช้งาน
รูปที่ 7 โครงสร้างของเส้นใยแก้วนำแสง
1.3.4 การเชื่อมต่อ และหัวต่อ
ที่ปลายสายแต่ละเส้นจะมีหัวต่อที่ใช้เชื่อมต่อกับเส้นใยแก้วนำแสง แสงจะผ่านหัวต่อไปยังอีกหัวต่อโดยเสมือนเชื่อมต่อกันเป็นเส้นเดียวได้
เมื่อเอาเส้นใยแก้วมาเข้าหัวที่ปลายแก้วจะมีลักษณะที่ส่งสัญญาณแสงออกมาได้ และต้องให้กำลังสูญเสียต่ำที่สุด ดังนั้นจึงมีวิธีที่จะทำให้ปลายท่อแก้วราบเรียบที่จะเชื่อมสัญญาณแสงต่อไปได้
ดังนั้นก่อนที่จะเข้าหัวต่อจึงต้องมีการฝนปลายท่อแก้ว วิธีการฝนปลายท่อแก้วนี้มีหลายวิธี เช่น การฝนแบบแบนราบ (Flat) การฝนแบบ PC และแบบ APC แต่ละแบบแสดงได้ดังรูปที่ 8
รูปที่ 8 การฝนปลายก่อนเข้าหัวสาย
การกระทำแต่ละแบบจะให้การลดทอนสัญญาณต่างกัน และยังต้องให้มีแสงสะท้อนกลับน้อยที่สุดเท่าที่จะน้อยได้ ลักษณะของหัวต่อเมื่อเชื่อมถึงกันแล้วจะต้องให้ผิวสัมผัสการส่งแสงทะลุถึงกัน เพื่อให้กำลังสูญเสียความเข้มแสงน้อยสุด โดยปกติหัวต่อที่ทำการฝนแก้วแบบแบนราบมีกำลังสูญเสียสูงกว่าแบบอื่น คือประมาณ -30 dB แบบ PC มีการสูญเสียประมาณ -40dB และแบบ APC มีการสูญเสียความเข้มน้อยสุดคือ -50 dB
ลักษณะของหัวต่อเมื่อเชื่อมต่อถึงกันแสดงดังรูปที่ 9
รูปที่ 9 เมื่อให้ปลายหัวต่อเชื่อมกันระหว่างแบบตัวผู้และตัวเมีย
1.3.5 การประยุกต์ใช้เส้นใยแก้วนำแสง
แนวโน้มการใช้งานเส้นใยแก้วนำแสงได้เป็นรูปธรรมที่เด่นชัดขึ้น ทั้งนี้เพราะมีผู้พัฒนาเทคโนโลยีให้รองรับกับการใช้เส้นใยแก้วนำแสง โดยเน้นที่ความเร็วของการรับส่งสัญญาณ เส้นใยแก้วนำแสงมีข้อเด่นในเรื่องความเชื่อถือสูง เพราะปราศจากการรบกวน อีกทั้งยังสามารถใช้กับเทคโนโลยีได้หลากหลายและรองรับสิ่งที่จะเกิดใหม่ในอนาคตได้มาก
รูปที่ 10 หัวต่อเส้นใยแก้วนำแสงแบบ ST
ตัวอย่างการใช้งานต่อไปนี้ เป็นรูปแบบให้เห็นตัวอย่างของการประยุกต์ใช้ในอาคารในสำนักงาน โดยสามารถเดินสายสัญญาณด้วยเส้นใยแก้นำแสงตามมาตรฐานสากล คือมีสายในแนวดิ่ง และสายในแนวราบ สายในแนวดิ่งเชื่อมโยงระหว่างชั้น ส่วนสายในแนวราบเป็นการเชื่อมจากผู้ใช้มาที่ชุมสายแต่ละชั้น
รูปแบบไดอะแกรมการเดินสายทั่วไปประกอบด้วยโครงสร้างดังรูปที่ 11
รูปที่ 11 โครงสร้าการเดินสายสัญญาณตามมาตรฐาน EIA 568
จากลักษณะของการเดินสายตามมาตรฐาน EIA 586 นี้ สามารถนำมาใช้กับเทคโนโลยี ต่าง ๆ ได้มาก เช่น
การใช้เทคโนโลยี 10BASE F
การใช้อีเธอร์เน็ตแบบ 10BASE F เป็นมาตรฐานที่ออกแบบมาให้ใช้แบบเทคโนโลยีอีเธอร์เน็ตโดยตรง ความเร็วสัญญาณยังคงอยู่ที่ 10 เมกะบิต และหากเป็น 10BASE F ก็เป็นความเร็ว 10 เมกะบิต ขณะนี้มีการพัฒนาระบบอีเธอร์เน็ตให้เป็นแบบกิกะบิตอีเธอร์เน็ต หรือความเร็วสัญญาณอยู่
ที่ 1,000 เมกะบิต การเดินสายด้วยเส้นใยแก้วนำแสงมีลักษณะเหมือนกับสายยูทีพี โดยใช้ชิปเป็นตัวกระจายพอร์ตต่าง ๆ ดังแสดงในรูปที่ 12
รูปที่ 12 โครงสร้างการเดินสายสัญญาณเพื่อใช้กับเส้นใยแก้วนำแสง
FDDI
เทคโนโลยีนี้มีใช้มานานแล้ว เป็นเทคโนโลยีที่มีความเร็วของสัญญาณที่ 100 เมกะบิต และใช้สายสัญญาณเป็นเส้นใยแก้วนำแสง มีโครงสร้างเป็นวงแหวนสองชั้นและแตกกระจายออก การเดินสายสัญญาณตามมาตรฐาน EIA 568 ก็จัดให้เข้ากับ FDDI ได้ง่าย FDDI มีข้อดีคือสามารถเชื่อมโยงเครือข่ายระยะไกลได้ มีจำนวนโหนดบน FDDI ได้ถึง 1,000 โหนด การจัดโครงสร้างต่าง ๆ ของ FDDI สามารถทำผ่านทางแพตช์ที่เชื่อมต่อให้ได้รูปตามที่ FDDI ต้องการ ในลูปวงแหวนหลักของ FDDI ต้องการวงแหวนสองชั้น ซึ่งก็ต้องใช้เส้นใยแก้วนำแสงจำนวนทั้งหมด 4 ลำแสง FDDI ยังเป็นเครือข่ายหลักหรือแบ็กโบนเพื่อเชื่อมต่อไปยังเครือข่ายอื่นได้ เช่น เชื่อมต่อกับอีเธอร์เน็ต กับโทเค็นริง ไดอะแกรมของ FDDI แสดงดังรูปที่ 13
รูปที่ 13 ไดอะแกรมการเชื่อมโยงของ FDDI
ATM
เป็นเทคโนโลยีที่พัฒนามาเพื่อรองรับการใช้งานที่ความเร็วสูงมาก เอทีเอ็มสามารถใช้ได้กับความเร็ว 155 เมกะบิต 622 เมกะบิต และสูงเกินกว่ากิกะบิตในอนาคต โครงสร้างการเดินสายเอทีเอ็มมีลักษณะแบบดาว เป็นโครงสร้างการกระจายสายสัญญาณซึ่งตรงกับสภาพการใช้เส้นใยแก้วนำแสงอยู่แล้ว
ลักษณะของแพตช์และการกระจายสายสัญญาณเพื่อใช้กับเส้นใยแก้วนำแสงในลักษณะที่ปรับเปลี่ยนเข้ากับเทคโนโลยีต่าง ๆ ได้แสดงไว้ในรูปที่ 14 การวางโครงสร้างของสายสัญญาณเส้นใยแก้วจึงไม่แตกต่างกับสายยูทีพี
รูปที่ 14 การวางโครงสร้างสายเพื่อเชื่อมต่อเข้ากับอุปกรณ์ต่าง ๆ
1.3.6 การใช้เส้นใยแก้วนำแสงในอนาคต
ถึงแม้ว่าเทคโนโลยีในปัจจุบันมีการใช้งานสายยูทีพีอย่างแพร่หลายและได้ประโยชน์มหาศาสล แต่จากการพัฒนาเทคโนโลยีที่ต้องการให้ถนนของข้อมูลข่าวสารเป็นถนนขนาดใหญ่ที่เรียกว่าซูเปอร์ไฮเวย์ การรองรับข้อมูลจำนวนมากและการประยุกต์ในรูปแบบมัลติมีเดียที่กำลังจะเกิดขึ้นย่อมต้องทำให้สภาพการใช้ข้อมูลข่าวสารต้องพัฒนาให้รองรับกับจำนวนปริมาณข้อมูลที่จะมีมากขึ้น
จึงเชื่อแน่ว่า เส้นใยแก้วนำแสงจะเป็นสายสัญญาณที่ก้าวเข้ามาในยุคต่อไป และจะมีบทบาทเพิ่มสูงขึ้น ซึ่งเมื่อถึงเวลานั้นแล้วเราคงจะได้เห็นอาคารบ้านเรือน สำนักงาน หรือโรงงาน มีเส้นใยแก้วนำแสงเดินกระจายกันทั่วเหมือนกับที่เห็นสายไฟฟ้ากำลังอยู่ในขณะนี้และเหตุการณ์เหล่านี้คงจะเกิดขึ้นในอีกไม่นานัก
2. สื่อกลางที่กำหนดเส้นทางไม่ได้ (Unaided media) หรือระบบไร้สาย (Wireless System)
เป็นระบบที่ไม่ใช้สายสัญญาณเป็นตัวนำข้อมูล เช่น ระบบไมโครเวฟ ระบบดาวเทียม ระบบอินฟราเรด ระบบวิทยุ เป็นต้น
สื่อประเภทกระจายคลื่น (Unguided Media)
ความพิเศษของการใช้สื่อประเภทกระจายคลื่น คือ ความสะดวกสบายในเรื่องสถานที่ตั้งและสามารถติดตั้งได้อย่างรวดเร็ว จึงได้รับความนิยมจากผู้ใช้อย่างรวดเร็วในปัจจุบัน โดยมากมักจะแบ่งการใช้สื่อประเภทกระจายคลื่นเป็น 3 กลุ่มตามการใช้งาน คือ
1. ระบบเครือข่ายไร้สายแบบท้องถิ่น (Wireless LAN) ประกอบด้วย อุปกรณ์ไร้สายตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไป เพื่อรับสัญญาณจากเครื่องคอมพิวเตอร์เข้าสู่ระบบเครือข่ายท้องถิ่น โดยมากมักจะใช้เพื่อเสริมกับอุปกรณ์เครือข่ายแบบมีสาย เพราะว่าราคาของอุปกรณ์ไร้สายยังมีราคาค่อนข้างสูงอยู่
2. ระบบเครือข่ายไร้สายแบบขยาย (Extended Local Networks) จะเป็นการใช้สื่อสัญญาณไร้สายเชื่อมต่อระหว่างเครือข่ายท้องถิ่น เช่น บริษัททีทมีสำนักงานอยู่ระหว่าง 2 อาคาร และต้องการเชื่อมเครือข่ายหากันก็อาจจะใช้สื่อประเภทกระจายคลื่น เช่น ไมโครเวฟ หรือดาวเทียมมาเชื่อมระหว่างอาคารทั้งสองก็ได้
3. ระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ (Mobile Computing) จะเป็นการใช้คอมพิวเตอร์เชื่อมต่อเข้าระบบเครือข่ายผ่านโทรศัพท์เคลื่อนที่ หรือผ่านระบบดาวเทียม VSAT เป็นต้น
2.1 ระบบไมโครเวฟ ( Microwave )
เป็นระบบที่ใช้วิธีส่งสัญญาณที่มีความถี่สูงกว่าคลื่นวิทยุเป็นทอด ๆ จากสถานีหนึ่งไปยังอีกสถานีหนึ่ง บางที เราอาจเรียกสัญญาณของไมโครเวฟว่า สัญญาณแบบเส้นสายตา ( Line of Sight ) สัญญาณของไมโครเวฟ จะเดินทางเป็นเส้นตรง ในการตั้งสถานีทวนสัญญาณนั้น ส่วนใหญ่จะนิยมตั้งในพื้นที่สูง ๆ เช่น บนภูเขา ตึกสูง ๆ เพื่อช่วยให้ส่งสัญญาณไปได้ไกลขึ้น
เทคโนโลยีของไมโครเวฟนั้นได้ถูกนำมาใช้กับการสื่อสารแบบกระจายคลื่นทั้นสามรูปแบบ คือ ระบบเครือข่ายไร้สายแบบท้องถิ่น (Wireless LAN) ระบบเครือข่ายไร้สายแบบขยาย (Extended Local Networks) ระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ (Mobile Computing)
รูปที่ 15 การทำงานของไมโครเวฟภาคพื้นดิน
รูปที่ 16 การทำงานของไมโครเวฟเชื่อมต่อผ่านดาวเทียม
ระบบไมโครเวฟภาคพื้นดิน (Terrestrial Microwave) หรือเรียกสั้น ๆ ว่าว ไมโครเวฟ เป็นการสื่อสารโดยใช้จานไมโครเวฟเป็นอุปกรณ์รับส่งของข้อมูล โดยจะใช้ความถี่ในย่าน กิ๊กกะเฮิร์ด และจะต้องอยู่ในระยะที่สามาถมองเห็นจานไมโครเวฟ ในจุดถัดไปก่อน (Line-of-Sight) จึงจะสามารถใช้งานได้
โดยส่วนมากจะมีโอกาสได้เห็นจานไมโครเวฟที่ติดตั้งอยู่บนเสาสูง เพราะการติดตั้งในเสาสูงจะทำให้ระยะของ Line-of-Sight ไกลออกไปมากขึ้น (สิ่งที่จะกีดขวางระหว่างจานไมโครเวฟทั้งสองจะพบเห็นได้ยากขึ้นเมื่อเราติตตั้งในที่สูง) ส่วนมากมักจะพบเห็นเสาที่ติตตั้งจานไมโครเวฟนี้ในต่างจังหวัดมากกว่าในกรุงเทพฯ
วิธีการส่งของไมโครเวฟนั้นจะใช้วิธีการบีบลำคลื่น (Beam) ให้แคบ ๆ เพื่อจะได้เพิ่มแบนด์วิธในการสื่อสารข้อมูลได้มากยิ่งขึ้น ดังนั้นในการติดตั้งจานไมโครเวฟจึงต้องมีการคคำนวณระยะทางและตอนติดตั้งก็ต้องใช้ความระมัดระวังด้วย โดยจะต้องเล็งจานไมโครเวฟให้เห็นปลายทางอีกฝั่ง นอกจากนี้ในบางครั้งถ้าพายุเข้า ฝนตก ก็จะทำให้เกิดสัญญาณขาดหายไปได้ด้วยจนบางครั้งอาจจะต้องมีการบิดจานใหม่เพื่อแก้ไขปัญหาที่เกิดขึ้น
ไมโครเวฟมักจะถูกใช้เพื่อแทนที่การส่งของสายเคเบิลในเส้นทางท่ทไม่สะดวกในการติดตั้ง หรือถ้าติดตั้งก็จะไม่ทันการณ์ เช่น ต้องการเชื่อมการติดต่อระหว่างสองอารที่อยู่สองฝั่งของถนน แต่ไม่สามารถเดินสายเคเบิลเองได้ ก็จะนำจานไมโครเวฟไปติดตั้งที่ดาดฟ้าของอาคารทั้งสองแทน (โดยมากการติดตั้งไมโครเวฟในลักษณะนี้จะไม่ได้มีการขออนุญาตกับกรมไปรษณีย์ทำให้บางครั้งอาจจะไปแทรกซ้อนกับความถี่ของคนอื่นที่ใช้งานอยู่ในบริเวณข้างเคียงได้) หรือแม้แต่ผู้ให้บริการอย่าง ทศท หรือ ทีทีแอนด์ที ที่ยังมีการใช้ไมโครเวฟในการเชื่อมต่อในบางเส้นทาง เช่น ในพื้นที่ที่เป็นภูเขา เป็นต้น
ความถี่ที่ใช้งานของไมโครเวฟจะอยู่ในช่วง 4-6 GHz และ 21-23 GHz ส่วนในการติดตั้งและใช้งานไมโครเวฟนั้นจะต้องมีการขออนุญาตจากหน่วยงานของรัฐในแต่ละประเทศที่นำมาใช้นั้นก่อน เพราะว่าจะได้มีการควบคุมไม่ให้ใช้ความถี่ซ้ำซ้อนกับที่มีอยู่แล้ว เช่น ใน ประเทศไทยก็ต้องขอจากกรมไปรษณีย์ (กำลังจะเปลี่ยนให้ กสช. เป็นผู้อนุญาตในอนาคตอันใกล้) หรือในประเทศอเมริกาก็จะต้องขอจาก FCC เป็นต้น และในประเทศไทยเองก็มีข้อกำหนดว่าผู้ที่จะนำเข้าอุปกรณ์ความถี่อย่างเช่น ไมโครเวฟ จะต้องได้รับหนังสือยืนยันจากกรมไปรษณีย์ก่อนจึงจะสามารถนำเข้ามาในราชอาณาจักรไทยได้ (ถ้าหากหนังสืออนุญาตนั้นให้ใช้เป็นการชั่วคราว เมื่อเสร็จงานก็ต้องส่งออกนอกประเทศตามที่กำหนดด้วย)
ค่าใช้จ่ายในการใช้งานไมโครเวฟอาจจะดูว่ามีราคาค่อนข้างแพง ตี่หากเปรียบเทียบกับค่าเช่าของวงจรเช่าที่จะต้องจ่ายเดือนละหลาย ๆ หมื่นแล้ว จะพบว่าไม่แพงเลยทีเดียวและยังสามารถใช้งานในแบนด์วิธที่กว้างกว่าวงจรเช่าด้วย (บางครั้งค่าใช้จ่ายในการทำให้ได้รับใบอนุญาตใช้งานก็อาจจะแพงจนไม่คุ้มค่าก็ได้ จึงมักจะพบผู้ที่ลักลอบติดตั้งใช้งานอยู่มากมายในปัจจุบัน)
2.2 ระบบดาวเทียม ( Satellite System )
หลักการคล้ายกับระบบไมโครเวฟในส่วนของการยิงสัญญาณจากแต่ละสถานีต่อกันไปยัง
จุดหมายที่ต้องการ โดยอาศัยดาวเทียมที่โคจรอยู่รอบโลก
หลักการทั่วไปของระบบสื่อสารผ่านดาวเทียมคือ ทำการส่งดาวเทียมขึ้นไปโคจรอยู่ในอวกาศ เพื่อทำหน้าที่เป็นเครื่องทวนสัญญาณ (Repeater) ติดต่อรับส่งสัญญาณกับสถานีถาคพื้นดินซึ่งติดตั้งอยู่ภายใต้พื้นที่ครอบคุม (Coverage Area) ของดาวเทียม โดยสถานีภาคพื้นดินจะทำหน้าที่เป็นสถานีต่อผ่าน (Gateway) เชื่อมต่อกับเครือข่ายสื่อสารภาคพื้นดินส่วนประกอบหลักของระบบสื่อสารดาวเทียม ได้แก่
- ดาวเทียม (Satellite หรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า Spacecraft)
- สถานีควบคุมภาคพื้นดิน (Telemetry Tracking and Command หรือ TT&C)
- สถานีเชื่อมต่อเครือข่ายสื่อสารภาคพื้นดิน (Earth Station หรือ Gateway)
ส่วนประกอบพื้นฐานที่จำเป็นของดาวเทียมประกอบด้วย ระบบติดต่อสื่อสารกับสถานีควบคุมภาคพื้นดิน ระบบที่ช่วยรักษาตำแหน่งในวงโคจร ระบบช่วยในการทรงตัว ระบบรับและเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ ระบบเชื้อเพลิงจรวด นอกจากนี้ยังมีอุปกรณ์เฉพาะตามลักษณะการใช้งานของดาวเทียม เช่น ระบบวงจรช่องสัญญ ในกรณีเป็นดาวเทียมเพื่อการสื่อสาร หรือระบบเครื่องมือตรวจวัดและเก็บข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ สำหรับดาวเทียมที่ใช้วิจัยทางวิทยาศาสตร์ เป็นต้น สำหรับการแบ่งประเภทของดาวเทียม สามารถแบ่งโดยใช้หลักกาณฑ์ 3 ประการ ได้แก่
1. แบ่งประเภทตามขนาดของดาวเทียมได้ดังต่อไปนี้
| ประเภท | น้ำหนักดาวเทียม (กิโลกรัม) | ราคาโดยประมาณ (ล้านเหรียญสหรัฐ) |
| Large Satellite (ขนาดใหญ่) Small Satellite Mini – Satellite Micro – Satellite Nano – Satellite | มากกว่า 1,000 500-1,000 100-500 10-100 น้อยกว่า 10 | มากกว่า 100 50-100 10-20 2-3 น้อยกว่า 1 |
จะเห็นได้ว่า ยิ่งดาวเทียมมีขนาดใหญ่มากขึ้นเท่าใด ราคาก็จะยิ่งสูงขึ้นมาก ปัจจัยที่มีผลต่อขนาดของดาวเทียม ก็คือ จำนวนอุปกรณ์ที่เป็นส่วนประกอบในตัวดาวเทียมตามที่กล่าวมาในข้างต้น ส่วนดาวเทียมขนาดเล็ก เช่น TMSAT ซึ่งเป็น Micro Satellite ที่โคจร โดยอาศัยหลักแรงดึงดูดจากโลกและแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางขณะที่ดาวเทียมโคจรรอบโลก จึงไม่จำเป็นต้องมีระบบเชื้อเพลิงจรวด ทำให้ดาวเทียมมีราคาที่ไม่สูงมากเมื่อเทียบกับดาวเทียมประเภทอื่น
รูปที่ 17 ดาวเทียม
2. แบ่งประเภทตามระดับวงโคจรของดาวเทียม ก่อนที่จะไปทำความรู้จักดาวเทียมที่ระดับวงโคจรต่าง ๆ ซึ่งมี 3 ระดับ คือ ระดับต่ำ (LEO) ระดับกลาง (MEO) และระดับวงโคจรค้างฟ้า (GEO) จะขอกล่าวถึงปรากฏการณ์ที่เรียกว่า วงแหวน แวน แอลเลน (Van Allen Belts) ซึ่งตั้งชื่อตาม นักดาราศาสตร์ชื่อ เจมส์ แวน แอลเลน (James Van Allen) ที่ได้ทำการศึกษาและค้นพบปรากฏการณ์นี้ กล่าวคือ ที่ความสูงขึ้นไปจากพิ้นผิวโลกจะมีบริเวณที่เรียกว่าวงแหวนแวน แอลเลน ซึ่งจะเป็นบริเวณที่มีอนุภาคโปรตอนและอิเล็กตรอนพลังงานสูงอยู่เป็นจำนวนมาก อนุภาคเหล่านี้จะมีผละทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่อยู่ในดาวเทียมทำงานผิดพลาด หรือจนถึงขั้นทำให้เสียหายได้ ดังนั้นจึงไม่เหมาะที่จะส่งดาวเทียมขึ้นไปโคจรอยู่ในบริเวณดังกล่าว วงแหวนนี้จะมี 2 วงอยู่รอบโลก
2.1 ดาวเทียมระดับวงโคจรต่ำ (LEO หรือ Low Earth Orbit) เป็นวงโคจรที่มีระดับความสูงจากพื้นโลกประมาณ 500-2,000 กิโลเมตร หรือไม่เกินบริเวณที่เรียกว่าวงแหวน แวน แอลเลน วงในดาวเทียมที่โคจรอยู่ในระดับนี้ ได้แก่ ดาวเทียมของระบบ Iridium, ระบบ Global star เป็นต้น
2.2 ดาวเทียมระดับวงโคจรปานกลาง (MEO หรือ Medium Earth Orbit) เป็นวงโคจรที่มีระดับความสูงจากพื้นผิวโลกประมาณ 10,000 กิโลเมตร หรืออยู่ระหว่าง วงแหวน แวน แอลเลน วงในและวงนอก ดาวเทียมที่โคจรอยู่ในระดับ MEO เช่น ดาวเทียมในระบบ ICO
2.3 ดาวเทียมระดับวงโคจรค้างฟ้า (GEO หรือ Geostationary Orbital) ดาวเทียมในระดับวงโคจรนี้อยู่สูงจากพื้นผิวโลกประมาณ 36,000 กิโลเมตร โดยโคจรด้วยความเร็วเชิงมุมเท่ากับความเร็วในการหมุนรอบตัวเองของโลก จึงทำให้ดาวเทียมเสมือนอยู่นิ่งกับที่เมื่อสังเกตจากจุดใด ๆ บนพื้นผิวโลก เป็นระดับวงโคจรที่นิยมใช้งานกันมากที่สุด โดยเฉพาะดาวเทียมเพื่อการสื่อสาร เช่น ดาวเทียาอินเทลแซท, ดาวเทียมไทยคม, ดาวเทียมปาลาปา เป็นต้น
เมื่อเปรียบเทียบเทคโนโลยีดาวเทียมระดับวงโคจรจะพบว่า ดาวเทียมวงโคจรต่ำมีข้อได้เปรียบ คือ จะใช้พลังงานในการรับส่งสัญญาณระหว่างสถานีภาคพื้นดินกับตัวดาวเทียมน้อยกว่า การหน่วงของสัญญาณ (Propagation Delay) น้อยกว่า ส่วนข้อด้อย คือ ดาวเทียมวงโคจรต่ำ ต้องใช้ดาวเทียมจำนวนมาก เพื่อให้ครอบคลุมพื้นที่บริการเท่ากับดาวเทียมระดับวงโคจรสูง และดาวเทียมจะมีการเคลื่อนที่ตลอดเวลา ทำให้การติดต่อระหว่างดาวเทียมกับสถานีภาคพื้นดินต้องมีการเปลี่ยนช่องสัญญาณหรือเปลี่ยนดาวเทียมที่ติดต่ดบ่อย ๆ ซึ่งอาจทำให้การติดต่อขาดหายได้ง่าย อีกทั้งตัวดาวเทียมก็มีอายุการใช้งานที่สั้นประมาณ 5 ปี ทำให้ต้องส่งดาวเทียมดวงใหม่ขึ้นไปทดแทนบ่อย ๆ และข้อสำคัญคือดาวเทียมวงโคจรต่ำ เป็นเทคโนโลยีที่สลับซับซ้อน ฉะนั้นจึงมีความเสี่ยงทางเทคโนโลยีที่ค่อนข้างสูง
สำหรับดาวเทียมที่โคจรอยู่ระหว่างวงแหวน แวน แอลเลน วงนอกกับวงโคจร GEO มักจะเป็นดาวเทียมที่ใช้งานเฉพาะด้าน เช่น ระบบดาวเทียมสำหรับการระบุตำแหน่ง หรือที่เรียกว่า ระบบ GPS (Global Positioning System) เป็นต้น
3. แบ่งประเภทตามลักษณะของการโคจร
3.1 Polar Orbit มีวงโคจรเป็นวงกลมโดยมีเส้นผ่าศูนย์กลางอยู่ในแนวขั้วโลก อาจกล่าวได้ว่าเป็นวงโคจรลักษณะเดียวที่สามารถครอบคลุมพื้นที่ให้บริการได้ทั่วโลกจริง ๆ โดยใช้กลุ่มดาวเทียมจำนวนมากโคจรในวงโคจร Polar Orbit ให้มีตำแหน่งทางเวลาและมุมที่ผสมผสานสอดคล้องกัน อย่างไรก็ตามการที่จะทำให้การทำงานประสานกันอย่างลงตัวเช่นนี้ยังถูกจำกัดในเรื่องทางเทคนิคอีกหลายประการ เช่น ความคุ้มค่าในการลงทุน ความยุ่งยากสลับซับซ้อนทั้งการควบคุมดาวเทียมและตัวสถานีภาคพื้นดิน ดังนั้นวงโคจรประเภทนี้จึงยังไม่ได้ถูกนำมาใช้งานในด้านดาวเทียมเพื่อการสื่อสารโทรคมนาคมมากนัก แต่มีการนำมาใช้งานกับดาวเทียมเพื่อการนำร่อง (Navigation) การอุตุนิยมวิทยา และการสำรวจทรัพยากรธรณี
3.2 Equatorial Orbit เป็นวงโคจรที่อยู่บนระนาบเดียวกันกับแนวเส้นศูนย์สูตรของโลก โดยมีลักษณะการโคจรเป็นรูปวงกลม ตัวอย่างเช่น วงโคจรค้างฟ้า (Geostationary Orbit) ซึ่งมีบทบาทสำคัญต่อโลกสื่อสารโทรคมนาคมเป็นอย่างมาก
3.3 Inclined Orbit วงโคจรลักษณะนี้มีอยู่ด้วยกันหลายแบบ แตกต่างกันไปตามความเอียง (Incline) หรือมุมที่ระนาบวงโคจรทำกับระนาบศูนย์สูตรและความรีของวงโคจรว่ามากน้อยต่างกันเพียงใด วงโคจรประเภทนี้มีคุณสมบัติเฉพาะตัวตรงที่สามารถครอบคลุมพื้นที่บริการที่บริเวณละติจูดสูงหรือต่ำมาก ๆ ได้ หรืออาจครอบคลุมพื้นที่ขั้วโลกได้ด้วย ในขณะที่วงโคจรระนาบศูนย์สูตรจะไม่สามารถครอบคลุมถึงเนื่องจากถูกส่วงโค้งของโลกบดบังไว้ ในอดีตสหภาพโซเวียตเป็นประเทศที่ใช้ดาวเทียมวงโคจรประเภทนี้มากที่สุด เนื่องจากพื้นที่ของประเทศโดยส่วนใหญ่จะอยู่ในบริเวณละติจูดสูงมาก โดยใช้งานในด้านของการนำร่อง อุตุนิยมวิทยา การสำรวจทรัพยากรธรณี และการสื่อสารในภูมิประเทศแถบขั้วโลก
จากการแบ่งประเภทของดาวเทียมด้วยหลักเกณฑ์ 3 ประการดังกล่าว จะเห็นว่าระดับของวงโคจร และลักษณะวงโคจรของดาวเทียมจะต้องถูกออกแบบให้สอดคล้องกับวัตถุประสงค์การใช้งาน โดยลักษณะของดาวเทียมเหล่านั้นจะเป็นปัจจัยในการกำหนดขนาด และราคาของดาวเทียมที่จะสร้าง ตลอดจนมีผลต่ออายุใช้งาน ราคาค่าก่อสร้างดาวเทียม ราคาค่าก่อสร้างสถานีควบคุมภาคพื้นดิน รวมทั้งจะมีผลในด้านการใช้เครือข่ายได้อย่างเต็มประสิทธิภาพด้วย
สถานีควบคุมภาคพื้นดิน (TT&T)
TT&T ย่อมาจาก Telemetry Tracking and Command คำว่า Telemetry, Tracking ซึ่งมีความหมายถึง การวัด ซึ่งประกอบด้วย การวัดระยะความสูงขณะใด ๆ ของดาวเทียม, ความเร็วของการเคลื่อนที่, แรงต่าง ๆ ที่กระทำต่อดาวเทียม เช่น แรงดึงดูดระหว่างมวล, อุณหภูมิ, ภาวะการใช้พลังงานของอุปกรณ์ต่าง ๆ บนดาวเทียม เป็นต้น ส่วนคำว่า Command คือ การควบคุมอุปกรณ์ในดาวเทียมให้ทำงานได้ตามปกติตลอดอายุการใช้งาน การรักษาตำแหน่งของวงโคจรให้เหมาะสม ดังนั้น ดาวเทียมทุก ๆ ระบบจึงต้องมีสถานีควบคุมภาคพื้นดิน (TT&T) คอยทำหน้าที่ดังกล่าวเพื่อควบคุมการทำงานของดาวเทียมเสมอ
สถานีเชื่อมต่อกับระบบสื่อสารภาคพื้นดิน (Earth Station หรือ Gateway)
สถานีภาคพื้นดินจะมีหน้าที่หลักในการรับ-ส่งข้อมูลระหว่างดาวทัยมกับเครือข่ายการสื่อสารภาคพื้นดิน ประกอบด้วย อุปกรณ์ระบบต่าง ๆ เช่น ระบบควบคุมและดูแลการทำงาน (Monitor & Control System), ระบบการจัดสรรวงจรใช้งาน (Resource Management), อุปกรณ์แปลงความถี่ (Up/Down Converter), อุปการณ์ขยายความแรงสัญญาณ (Power Amplifier) และจานดาวเทียม (Antenna) เป็นต้น
องค์ประกอบทั้ง 3 ได้แก่ ดาวเทียม สถานีควบคุมและสถานีเชื่อมต่อฯ จะเชื่อมโยงกันเป็นเครือข่ายสื่อสารทั่วพื้นที่ครอบคลุมของดาวเทียม (Coverage Area) เมื่อเราต้องการทำการติดต่อกับพื้นที่บริเวณใด ๆ ภายใต้พื้นที่ครอบคลุมของดาวเทียมสามารถทำได้อย่างง่ายดายโดยเพียงแค่ติดตั้งสถานีเชื่อมต่อภาคพื้นดินเท่านั้น ซึ่งกล่าวได้ว่าการสื่อสารผ่านดาวเทียมเป็นระบบสื่อสารที่มีความคล่องตัวสูง เนื่องจากสามารถติดตั้งเครือข่ายที่มีพื้นที่ให้บริการที่กว้างขวางได้ในเวลาที่รวดเร็ว เมื่อเทียบกับเครือข่ายระบบสื่อสารประเภทอื่น ๆ
ย่านความถี่ที่ใช้ในระบบการสื่อสารผ่านดาวเทียม (Satellite Frequency Spectrum)
สื่อกลางในการส่งสัญญาณระหว่างดาวเทียมกับสถานีภาคพื้นดินก็คือ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าหรือที่เรียกว่าคลื่นวิทยุ ปัจจุบันคลื่นวิทยุที่ใช้สำหรับการสื่อสารผ่านดาวเทียมถูกกำกับดูแลโดยสหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศ (International Telecommunication Union : ITU) ซึ่งอยู่ภายใต้องค์การสหประชาชาติ โดยมีข้อตกลงระหว่างประเทศที่ได้จัดทำขึ้น ในการประชุมเพื่อบริหารการใช้งานความถี่วิทยุโลกสำหรับการโทรคมนาคมในอวกาศ (World Administrative Radio Conference for Space Telecommunication : WARC-ST) ซึ่งได้แบ่งคลื่นความถี่วิทยุสำหรับการสื่อสารผ่านดาวเทียมไว้คร่าว ๆ ดังที่แสดงในตาราง
ตารางแสดงย่านความถี่วิยุที่จัดสรรสำหรับการสื่อสารผ่านดาวเทียม
| ย่านความถี่ | ช่วงความถี่ กิกกะเฮิร์ซ (GHz) (109 HZ) |
| L-Band | 1 – 2 |
| S-Band | 2 – 4 |
| C-Band | 4 – 8 |
| X-Band | 8 – 12 |
| Ku-Band | 12 – 18 |
| K-Band | 18 – 27 |
| Ka-Band | 27 – 40 |
| Millimeter | 40 – 300 |
คลื่นวิทยุในแต่ละย่านความถี่จะมีคุณสมบัติการเดินทางผ่านตัวกลางที่ต่างกัน โดยเฉพาะผลกระทบของความสูญเสียจากการเดินทางของคลื่น ซึ่งมีผลโดยตรงต่อคุณภาพสัญญาณ และโอกาสการเชื่อมต่อสัญญาณ เช่น ที่ความถี่ 22.2 GHz สัญญาณคลื่นมักจะถูกลดทอนจากไอน้ำในอาศ หรือที่ความถี่ในช่วง 60 GHz และในช่วง 18.8 GHz สัญญาณของคลื่นจะถูกลดทอนโดยออกซิเจน และในย่านความถี่ Ku-Band สัญญาณมักจะถูกลดทอนโดยฝน ตัวอย่างเช่น การแพร่ภาพส่งสัญญาณโทรทัศน์ในระบบ DTH (Direct To Home) ซึ่งใช้ย่านความถี่ Ku-Band บางครั้งอาจรับสัญญาณได้ไม่ชัดเจนในขณะที่มีฝนตกหนัก
จะเห็นได้ว่าย่านความถี่สำหรับการสื่อสารดาวเทียมเป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่มีผลต่อคุณภาพการให้บริการของเครือข่ายดาวเทียม ซึ่งในการใช้งานความถี่ของดาวเทียมนี้จะมีการประสานงานกันระหว่าผู้ให้บริการระบบสื่อสารดาวเทียมต่าง ๆ ที่มีวงโคจรในตำแหน่งที่ใกล้เคียงกัน หรือมีพื้นทีให้บริการเดียวกัน หรือมีการใช้ความถี่ในย่านเดียวกัน ที้นี้เพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนกัน (Interference) ของสัญญาณ และให้สามารถใช้งานความถี่ได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ
ข้อดีของระบบดาวเทียม
- ใช้เวลาในการติดตั้งน้อย
- สามารถติดต่อได้กับทุกตำแหน่งที่อยู่ในพื้นที่ให้บริการของดาวเทียม (Reaching Multi Location)
- ไม่มีสัญญาณรบกวน (Noise) เนื่องจากเป็นการส่งที่ความถี่สูงมาก
- ค่าใช้จ่ายในการติดตั้งต่อจุดคงที่
ข้อเสียของระบบดาวเทียม
- ความปลอดภัยของข้อมูลต่ำ เพราะว่าเป็นการส่งผ่านอากาศทำให้ใคร ๆ ก็สามารถดักจับได้
- สัญญาณที่รับ-ส่ง มี Propagation Delay เนื่องจากระยะทางระหว่างดาวเทียมกับโลกไกลกันมาก
- ราคาลงทุนเริ่มต้นค่อนข้างสูง
- ความแปรปรวนของอากาศมีผลทำให้สัญญาณผิดเพื้ยนจากปกติได้
เปรียบเทียบการทำงานของดาวเทียมกับไมโครเวฟ
1. ไมโครเวฟสามาราถใช้ได้กับสถานีที่สามารถมองเห็นกันเท่านั้น (Line of Sight) แต่ดาวเทียมจะสามารถใช้ได้กับทุกสถานีที่สามารถมองเห็นดาวเทียมได้ ซึ่งจะมีพื้นที่ให้บริการที่มากกว่า
2. ไมโครเวฟจะทำงานแบบอาศัยสถานีต่าง ๆ เป็นตัวกลางในการส่งผ่านไปยังปลายทาง ดังนั้น หากมีการเสียหายที่สถานีกลางทางก็จะใช้งานต่อไปไม่ได้ แต่ถ้าเป็นดาวเทียมหากมีสถานีใดเสียหายก็จะใช้ไม่ได้เฉพาะสถานีนั้นเท่านั้น
3. การติดตั้งจานดาวเทียมสามารถทำได้ง่ายและรวดเร็ว เมื่อติดตั้งเสร็จแล้วก็ใช้งานได้เลย ในขณะที่ไมโครเวฟจะต้องติดตั้งสถานีทั้งหมดตลอดเส้นทางก่อนจึงสามารถใช้งานได้
4. ทั้งสองระบบจะถูกรบกวนจากสภาพอากาศไม่ดี เช่น ฝนตก พายะพัดผ่าน เป็นต้น ทำห้ำม่สามารถใช้งานได้ตามปกติ
2.3 ระบบอินฟราเรด (Infrared Transmission)
ระบบอินฟราเรด (Infrared Transmission) เป็นระบบที่ใช้เทคโนโลยีเช่นเดียวกับ Remote control ของเครื่องรับโทรทัศน์ ที่สามารถเปลี่ยนช่องโทรทัศน์ผ่านทางรีโมตที่ใช้คลื่นแสงอินฟราเรดเป็นตัวสั่งงานไปที่โทรทัศน์ให้เปลี่ยนช่องให้ อย่างไรก็ดีระบบนี้จะมีข้อจำกัดที่ต้องใช้งานเป็นเส้นตรงระหว่างเครื่องรับและเครื่องส่ง ทำให้มีระยะทางรับส่งที่ไม่ไกลนัก รวมทั้งไม่อาจมีสิ่งกีดขวางด้วย ในปัจจุบันมีการนำมาใช้เป็นระบบเครือข่ายระยะใกล้ๆ อยู่บ้างสำหรับพื้นที่ที่การเดินสายกระทำได้ไม่สะดวก รวมทั้งมีการนำไปใช้ในการส่งข้อมูลจากเครื่องคอมพิวเตอร์ไปยังเครื่องพิมพ์ด้วย ซึ่งเทคนิคนี้ก็ถูกนำมาใช้ในระบบเครือข่ายไร้สายด้วยแนวคิดในการทำงานแบบเดียวกันนั่นเอง
วิธีการสื่อสารด้วยอินฟราเรดนั้นแบ่งเป็น 4 แบบ ดังนี้
1. Broadband Optical Telepoint วิธีนี้จะใช้เทคนิคของบอร์ดแบนด์ อัตราเร็วในการส่งข้อมูลนั้นสามารถเทียบเคียงได้กับระบบเครือข่ายแบบมีสายได้ทีเดียว
2. Line-of-Sight Infrared เทคนิคการส่งแบบนี้จะต้องทำให้อุปกรณ์รับส่งทั้งสองฝั่งสามารถมองเห็นกันได้ชัดเจน (Line-of-Sight)
3. Reflective Infrared คอมพิวเตอร์ที่จะใช้งานต้องส่งไปยังจุดเดียวกัน (Central Unit) และที่จุดนี้จะรวมสัญญาณเข้าไปยังโหนดที่ต้องการติดต่อด้วย
4. Scatter Infrared การส่งแบบนี้จะสามารถสะท้อนกำแพง ผนัง พื้น ก่อนจะเดินทางไปถึงอุปกรณ์ปลายทางก็ได้ สามารถส่งไปถึงปลายทางที่อยู่ไกลถึง 100 ฟุตได้ แต่ก็ต้องยอมรับเช่นกันว่าความเร็วในการส่งนั้นจะค่อนข้างต่ำมาก เพราะว่ามีการกระจายของคลื่นมากกว่าแบบอื่น ๆ
การใช้อินฟราเรดนั้นจะไม่สามารถใช้ได้เกินระยะ 100 ฟุต และสามารถรับส่งได้สูงสุดถึง 10 Mbps. และจะไม่สามารถติดต่อกันได้หากมีอะไรมาบังระหว่างอุปกรณ์อินฟราเรดทั้งสองฝั่ง ปัจจุบันมักจะพบว่ามีการนำอินฟราเรดมาใช้เชื่อมต่อระหว่างคอมพิวเตอร์กับพ็อกเก็ตพีซี หรือโทรศัพท์มือถือ เพื่อแลกเปลี่ยนข้อมูล หรือสำรองข้อมูลลงในคอมพิวเตอร์ มากกว่าจะนำมาใช้เชื่อมต่อในระบบเครือข่าย
2.4 โทรศัพท์เคลื่อนที่ (Cellular Transmission)
จะอาศัยการส่งสัญญาณของโทรศัพท์เคลื่อนที่ในการส่งผ่านข้อมูล
Cellular telephone :(Mobile telephone) อุปกรณชนิดนี้เปนการสื่อสารสัญญาณเลียง ขอมูล โดยใชคลื่นวิทยุในการสื่อสารกับเสาอากาศวิทยุในขอบเขตของพื้นที่ที่กํ าหนดเรียกวา เซล สัญญาณcellular จะเดินทางจากเซลหนึ่งไปยังอีกเซลหนึ่ง
ทฤษฎีระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่เซลลูล่าร์
ระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่เซลลูล่าร์ ของการสื่อสารแห่งประเทศไทยเป็นระบบที่ผลิตโดย บริษัทโมโตโรล่าประเทศสหรัฐอเมริกา ความถี่ 800 MHz AMPS (Avance Mobile Phone Systems) ส่วนประกอบของโทรศัพท์เคลื่อนที่มี 3 ส่วนคือ
1. ชุมสายโทรศัพท์เคลื่อนที่ (Electronic Mobile Exchange) หรือ EMX
2. สถานีเครือข่าย (Cell Site)
3. เครื่องโทรศัพท์เคลื่อนที่ (Mobile Telephone) ดังรูปที่ 18
รูปที่ 18 แสดงระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่เซลลูล่าร์
ชุมสายโทรศัพท์เคลื่อนที่ทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางที่ให้หมายเลขโทรศัพท์เคลื่อนที่ดำเนิน การสลับสายต่อให้ผู้ใช้บริการ ตลอดจนควบคุมสถานีเครือข่ายและโทรศัพท์เคลื่อนที่และ บันทึกการใช้โทรศัพท์ส่วนสถานีเครือข่ายทำหน้าที่เป็นตัวกลางการรับส่งสัญญาณคลื่น วิทยุระหว่างโทรศัพท์เคลื่อนที่กับชุมสายสถานีเครือข่ายหนึ่ง ๆ จะให้บริการแก่โทรศัพท์ เคลื่อนที่ครอบคลุมพื้นที่ที่สัญญาณส่งไปถึง หรือเรียกพื้นที่นี้ว่าพื้นที่ให้บริการ (Service Area) ดังนั้นสถานีเครือข่ายจึงต้องมีหลาย ๆ สถานี เพื่อให้ผู้ใช้บริการสามารถโทรได้ อย่างต่อเนื่อง ดังรูปที่ 19
รูปที่ 19 แสดงส่วนประกอบของระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่เซลลูล่าร์
สถานีเครือข่ายวางอยู่ในเซลที่เรียงต่อกันคล้ายกับรังผึ้ง ซึ่งแต่ละสถานีถูกกำหนดให้ใช้ ความถี่ของช่องสัญญาณจำนวนหนึ่ง
2.1 การจัดเซลและความถี่ช่องสัญญาณ
เซลจะถูกจัดเป็นกลุ่ม ๆ เช่น 4 เซล (K=4) หรือ 7 เซล (K=7) ในแต่ละเซลจะแบ่งเป็น 6 sectors หรือ 3 sectors ดังรูปที่ 20
รูปที่ 20 แสดงการแบ่งกลุ่มของเซล
ในแต่ละ sector จะประกอบด้วยช่องสัญญาณเสียงจำนวน 13-15 ช่องสัญญาณ
2.2 การกำหนดความถี่ช่องสัญญาณ
ระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่เซลลูล่าร์ AMPS 800 MHz กำหนดย่านความถี่ดังนี้
1.) ย่านความถี่ A ให้บริการโดยการสื่อสารแห่งประเทศไทย แบ่งเป็น
1.1) ความถี่ในการส่งของสถานีเครือข่าย (Base Tx) 870.30 - 879.990 MHz ประกอบด้วย
- ช่องสัญญาณเสียง (Voice Channel) หมายเลข 1-312
- ช่องสัญญาณควบคุม (Signaling Channel) หมายเลข 313-333
1.2) ความถี่ในการส่งของ เครื่องโทรศัพท์เคลื่อนที่ (Mobile Tx) 825.30-834.990 MHz
2.) ย่านความถี่ B ให้บริการโดย บริษัท โทเทิ่ลแอคเซสคอมมิวนิเคชั่น จำกัด แบ่งเป็น
2.1) ความถี่ในการส่งของสถานีเครือข่าย (Base-Tx) 880.20-889.980 MHz ประกอบด้วย
- ช่องสัญญาณเสียง (Voice Channel) หมายเลข 355-666
- ช่องสัญญาณควบคุม (Signaling Channel) หมายเลข 334 - 354
2.2) ความถี่ในการส่งของโทรศัพท์เคลื่อนที่ (Mobile Tx) 835.020 - 844.980 MHz
การแปลงหมายเลขของช่องสัญญาณเป็นความถี่ทำได้โดย
ก. ถ้าเป็นความถี่ในการส่งของสถานีเครือข่าย
ความถี่ = (หมายเลขช่องสัญญาณ*0.03MHz) + 870 MHz (1)
ข. ถ้าเป็นความถี่ในการรับของสถานีเครือข่าย
ความถี่ = (หมายเลขช่องสัญญาณ*0.03MHz) + 825 MHz (2)
ความห่างของช่องสัญญาณ (Channel Spacing) 30 MHz
2.3 การติดต่อระหว่างสถานีเครือข่ายกับโทรศัพท์เคลื่อนที่
สัญญาณที่ติดต่อระหว่างโทรศัพท์เคลื่อนที่กับสถานีเครือข่ายมีดังนี้
1. สัญญาณควบคุม (SIGNALING CHANNEL) ใช้ในการส่งข้อมูล
- มอดูเลตแบบ FSK
- อัตราการส่ง 10 kbps
- Peak deviation + 8.0 KHz
- ชนิดการเข้ารหัส Manchester
2. สัญญาณเสียง (VOICE CHANNEL) ใช้ในการสนทนา
- ชนิดการมอดูเลต FM
- Peak - deviation + 12.0 KHz
2.4 สัญญาณรบกวนที่เกิดกับระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่เซลลูล่าร์
สัญญาณรบกวนหรือ Interference เกิดจากสัญญาณมากกว่า 2 สัญญาณ ที่มีความถี่เดียวกันมา แทรกสอดซึ่งเครื่องรับไม่สามารถแยกข้อมูลออกจากสัญญาณได้ การเกิด Interference มี 2 แบบคือ Cochannel interference ซึ่งเกิดจากการแทรกสอดของสัญญาณที่ความถี่เดียวกันนำมา reuse และ Adjacent interference เกิดจากการแทรกสอดของสัญญาณที่มีอยู่ติดกัน ผลของ การเกิด Interference จะทำให้เกิดเสียงแทรกสอดของคลื่นเข้ามาในขณะที่กำลังสนทนาอยู่ จะ ทำให้เกิดเสียงแทรกสอดของคลื่นเข้ามาในขณะที่กำลังสนทนาอยู่จะทำให้คุณภาพสัญญาณต่ำลง ซึ่งจะวัดอยู่ในรูป C/I (C คือระดับสัญญาณคลื่นพาหะ และ I คือระดับของสัญญาณInterference) ซึ่งไม่ควรมีค่าต่ำกว่า 18 dB สำหรับระบบ Analog และ 9 dB สำหรับระบบ Digital
หลักเกณฑ์ในการเลือกสื่อกลาง
หลักเกณฑ์ที่ต้องคำถึงถึงในการเลือกสื่อกลางที่เหมาะสมกับการสื่อสารข้อมูลในรูปแบบต่างๆ สรุปได้ดังนี้
1. อัตราเร็วในการส่งผ่านข้อมูล (Transmission rate) โดยพิจารณาจากปริมาณของข้อมูลที่ส่งผ่านว่ามากน้อยเพียงใด ข้อมูลนั้นมีความเร่งด่วนหรือสำคัญขนาดไหน
2. ระยะทาง (Distance) จะต้องทราบว่าระยะทางระหว่างอุปกรณ์ที่ต้องการเชื่อมต่อนั้น อยู่ห่างกันแค่ไหน เช่น ภายในห้องเดียวกัน จังหวัดใกล้เคียง หรืออยู่ห่างกันคนละประเทศ เป็นต้น
3. ค่าใช้จ่าย (Cost) จะมีค่าใช้จ่ายมากน้อยเพียงใด และต้องจ่ายในส่วนใดบ้าง เช่น ต้องมีค่าติดตั้ง ค่าดูแลรักษาระบบ หรือ มีค่าบริการรายเดือน เป็นต้น
4. ความสะดวกในการติดตั้ง (Easy of install) โดยพิจารณาถึงความเหมาะสมของสถานที่ว่าควรใช้สื่อกลางแบบใด เช่น พื้นที่ที่ไม่สะดวกในการเดินสาย ก็อาจใช้ระบบคลื่นไมโครเวฟ หรือดาวเทียมแทน เป็นต้น
5. ความทนทานต่อสภาพแวดล้อม (Resistance to environmental conditions) โดยเลือกสื่อกลางให้เหมาะสมกับภูมิประเทศ และสิ่งแวดล้อม
