บทที่ 3

การส่งผ่านข้อมูล

การสื่อสารข้อมูลระหว่างตัวรับตัวส่งที่ต้องอาศัยสัญญาณส่งผ่านตัวกลางหรือสื่อกลางนำส่งสัญญาณข้อมูล ซึ่งสัญญาณอาจจะอยู่ในรูปของสัญญาณทางไฟฟ้า สัญญาณแสง สัญญาณคลื่นแม่เหล็กหรือคลื่นวิทยุ จะต้องส่งผ่านสื่อกลางไปยังตัวรับทั้งสิ้น โดยชั้นสื่อสารฟิสิคัลจะทำหน้าที่แปลงสัญญาณข้อมูลให้เป็นสัญญาณแล้วส่งผ่านสื่อกลางไปยังตัวรับปลายทาง โดยสื่อกลางที่ใช้สำหรับนำส่งสัญญาณจะมีด้วยกัน 2 กลุ่มคือกลุ่มใช้สายตัวนำ (Guided Media) ซึ่งเป็นส่งผ่านตัวนำประเภททองแดงบิดตีเกลียว สายโคแอ๊กเชียล และสายใยแก้วนำแสงเป็นต้น และกลุ่มที่สองคือกลุ่มไร้สาย (Unguided Media) ซึ่งเป็นลักษณะใช้คลื่นสนามแม่เหล็กแพร่ผ่านอากาศ หรือชั้นบรรยากาศโดยไม่ต้องอาศัยตัวนำทางไปยังตัวรับปลายทาง ซึ่งการพิจารณาคุณสมบัติและคุณภาพของการสื่อสารข้อมูลนั้นจะต้องพิจารณาถึงคุณสมบัติของสื่อกลางและคุณสมบัติของสัญญาณ ซึ่งในกลุ่มใช้สายตัวนำจะมีค่าคุณสมบัติความสามารถในการนำสัญญาณเป็นคุณสมบัติประจำตัวของแต่ละประเภทสื่อกลางแต่ในส่วนของกลุ่มไร้สายสิ่งที่ต้องพิจารณานั่นคือในส่วนของแบนด์วิดซ์ และ ความสามารถของสายอากาศของตัวส่งสัญญาณ มากกว่าจะพิจาณาคุณสมบัติของสื่อกลาง ซึ่งหากใช้ในความถี่ต่ำจะเป็นลักษณะการแพร่สัญญาณรอบทิศทาง แต่หากใช้ความถี่สูงจะสามารถควบคุมทิศทางของการแพร่สัญญาณได้

ความเร็วการส่งสัญญาณผ่านสื่อกลาง

ข้อพิจารณาสำหรับการออกแบบระบบการส่งผ่านข้อมูล คืออัตราความเร็วการส่งข้อมูล (Rate Data) และระยะทาง (Distance) ซึ่งในการแข่งขันทางการค้าของการให้บริการอินเตอร์เน็ตมีการแข่งขันกันในเรื่องของใครมีความเร็วกว่ากัน และสามารถส่งผ่านข้อมูลได้ไกลกว่า โดยมีปัจจัยที่ผลกระทบต่อความเร็วและระยะทางในการส่งสัญญาณผ่านสื่อกลางขึ้นอยู่กับปัจจัยดังนี้

1. แบนด์วิดธ์ (Bandwidth) คือย่านความถี่สำหรับการส่งสัญญาณ หากมีความสามารถใน การส่งสัญญาณที่ย่านความถี่สูงกว่าได้ ก็จะทำให้นำส่งจำนวนสัญญาณได้มากกว่าต่อหน่วยเวลาเดียวกัน ซึ่งหมือนถนนจำนวนหลายๆเลน ย่อมรองรับปริมาณการเดินทางของรถได้ปริมาณที่มากกว่า

2. ความสูญเสีย (Transmission Impairments) คือความอ่อนค่าลงของสัญญาณ หรือเป็น ความสูญเสียของระดับสัญญาณซึ่งเกิดจากระยะทางที่ไกลมากขึ้น ทำให้สัญญาณที่ปลายทางมีระดับสัญญาณอ่อนลง หากเป็นการส่งผ่านสายตัวนำประเภททองแดงซึ่งจะมีความต้านทานประจำตัวของสายทองแดงประเภท ทำให้เกิดแรงดันตกคร่อมหรือเกิดเป็นความสูญเสียภายในสายนำสัญญาณ โดยค่าความสูญเสียนี้จะเป็นค่าคงที่สามารถคำนวณออกมาแล้วใช้วิธีการชดเชยความสูญเสียที่เกิดขึ้นจากสายตัวนำได้

3. การรบกวนของสัญญาณ (Interface) การส่งสัญญาณผ่านตัวกลางมักจะถูกสัญญาณ รบกวนอยู่เสมอ ทั้งแบบส่งผ่านสายตัวนำ หรือแบบไร้สายก็ตาม โดยสัญญาณรบกวนที่เกิดขึ้นหากมีผลทำให้สัญญาณไปถึงฝั่งรับเกิดผิดเพี้ยนไป ตัวรับก็จะตีความหมายของสัญญาณผิดพลาดไป จะมีผลต่ออัตราความเร็ว และประสิทธิภาพของการส่งข้อมูล เนื่องจากฝังรับจะมีการขอให้ตัวส่งต้องส่งข้อมูลซ้ำ อยู่ตลอดเวลา ซึ่งมีผลทำให้การสื่อสารข้อมูลช้าลง

4. จำนวนโหนดการเชื่อมต่อ (Number of Receivers) เป็นจำนวนของอุปกรณ์สื่อสารหรือ คอมพิวเตอร์ที่ต่ออยู่ในระบบ ซึ่งจะมีผลต่อความเร็วในการสื่อสารข้อมูล เนื่องจากใช้ตัวกลางในการส่งสัญญาณเดียวกัน ยิ่งมีจำนวนโหนดการเชื่อมต่อมากจะทำให้ความเร็วในการสื่อสารลดลง เนื่องจากต้องมีการแบ่งเวลาสำหรับการใช้สื่อกลางของแต่ละคู่รับส่งในสื่อกลางตัวเดียวกัน เป็นต้น

3.1 การส่งผ่านตัวกลางแบบใช้สายนำ

การส่งสัญญาณผ่านสื่อกลางที่ใช้สายนำนั้น มีหลายประเภท รองรับการส่งสัญญาณทั้งในระยะใกล้และระยะไกล รวมทั้งตอบสนองต่อระดับความเร็วของแบนด์วิดธ์ที่ผู้ออกแบบต้องการ ซึ่งอาจจะเป็นสายที่มีจำนวนคู่สัญญาณน้อยๆ จนถึงระดับเป็นพันคู่สัญญาณในรูปแบบสายเคเบิล โดยสื่อกลางแบบใช้สายนำที่ใช้งานปัจจุบันคือ สายคู่บิดเกลียว สายโคแอ็กเชียล และสายใยแก้วนำแสง เป็นต้น สายแต่ละแบบจะมีคุณสมบัติในการส่งผ่านสัญญาณแตกต่างกันไปดังนี้

3.1.1 สายคู่บิดเกลียว

สายคู่บิดเกลียว (Twisted Pair Cable) เป็นสายที่ทำมาจากทองแดง (Copper Wire) หุ้ม ด้วยฉนวนโดยมีรหัสสีแยกแต่ละเส้น และให้แต่ละคู่นำมาบิดไขว้กันดังแสดงในรูปที่ 3.1 ซึ่งการบิดเกลียวกันเป็นคู่ๆต่อหน่วยความยาว 1 ฟุตของสายตัวนำ จึงถูกเรียกว่าสายคู่บิดเกลียว (Twisted Pair) โดยมีเหตผลเพื่อลดสัญญาณรบกวนจากคลื่นสนามแม่เหล็กไฟฟ้าและสัญญาณรบกวนแบบครอสทอล์ก (Crosstalk) ยิ่งจำนวนรอบของการบิดเกลียวมากขึ้น จะทำให้มีความสามารถในการลดสัญญาณรบกวนได้ดียิ่งขึ้น

สายคู่บิดเกลียวใช้ได้กับทั้งสัญญาณอนาล๊อกและสัญญาณดิจิตอล ซึ่งเมื่อก่อนนิยมใช้กับเครือข่ายโทรศัพทภายในอาคารที่ใช้ตู้ชุมสายขนาดเล็กหรือเรียกว่าตู้ PBX ซึ่งสามารถใช้งานกับระบบสัญญาณเสียง และการส่งผ่านข้อมูลด้วยโมเด็มด้วยอัตราการส่งข้อมูล 64 kbps ซึ่งปัจจุบันจะนิยมนำมาใช้สำหรับการสื่อสารข้อมูลในรูปแบบสัญญาณดิจิตอลระหว่างคอมพิวเตอร์ หรือทำหน้าที่สื่อกลางในการส่งผ่านข้อมูลของเครือข่ายคอมพิวเตอร์ท้องถิ่น หรือระบบ LAN ภายในอาคารที่มีอัตราการส่งข้อมูลสูงถึง 100 Mbps ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับจำนวนอุปกรณ์เชื่อมต่อและระยะทางของสาย แต่หากระยะทางมากขึ้นอัตราการส่งข้อมูลจะลดต่ำลงเป็น 4 Mbps

สายคู่บิดเกลียวจะมีต้นทุนที่ต่ำสุดหากเปรียบการส่งผ่านข้อมูลในกลุ่มแบบมีสายนำ มีความสามารถในทั้งการส่งข้อสัญญาณอนาล๊อกและดิจิตอล ซึ่งหากต้องส่งสัญญาณในระยะทางไกลๆ สำหรับสัญญาณอนาล๊อกจะต้องมีแอมปลิไฟเออร์ขยายสัญญาณทุกๆ 5 - 6 กิโลเมตร แต่หากส่งสัญญาณดิจิตอลจะต้องมีรีพีตเตอร์ทวนสัญญาณทุกๆ 2-3 กิโลเมตร การส่งสัญญาณผ่านสายคู่บิดเกลียวจะมีคุณสมบัติการลดทอนสัญญาณดังในรูปที่ 3.2

1. สาย UTP (Unshielded Twisted Pair) เป็นกลุ่มที่ได้รับความนิยมมากกว่า เนื่องจากได้มีการปรับปรุงพัฒนาเพื่อรองรับการงานที่หลากหลาย ง่ายต่อการใช้งานและติดตั้ง ซึ่งสามารถใช้งานทั้งระบบโทรศัพท์ และการสื่อสารข้อมูลระหว่างคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์เครือข่าย ภายหลังสาย UTP ได้ถูกพัฒนาขึ้นมาเพื่อรองรับความเร็วในการสื่อสารข้อมูลที่มากขึ้น โดยในปี 1991 สมาคมอิเล็กทรอนิกส์อุตสาหกรรม (Electronic Industry Association ) ได้กำหนดมาตรฐาน EIA-568 เกี่ยวกับมาตรฐานของสายสัญญาณสื่อสารสำหรับอาคาร ซึ่งได้แบ่งสาย UTP ออกเป็น กลุ่ม(Category) ดังนี้

- ชนิด CAT 3 เป็นสายคู่บิดเกลียวอย่างน้อย 3 รอบทุกๆระยะ 1 ฟุต รองรับการส่งผ่าน ข้อมูล 16 Mbps จะเหมาะกับระบบสัญญาณเสียงที่ใช้สำหรับระบบโทรศัพท์ภายในอาคารทั้งระบบอะนาล๊อกและระบบดิจิตอล สมัยก่อนนิยมนำมาใช้เป็นสายนำสัญญาณของเครือข่ายอีเทอร์เน็ต ที่มีอัตราความเร็ว 10 Mbps ปัจจบันไม่เป็นที่นิยมใช้ ถูกทดแทนด้วยสาย CAT5 เนื่องจากมีประสิทธิภาพดีกว่า

- ชนิด CAT 4 เป็นสายคู่บิดเกลียวที่รองรับการส่งผ่านข้อมูล 20 Mbps ถูกออกแบบให้ ป้องกันสัญญาณรบกวนได้ดีกว่า CAT 3 แต่ปัจจุบันก็ไม่เป็นที่นิยมเนื่องจากไม่สามารถรองรับอัตราความเร็วของการสื่อสารข้อมูลของเครือข่ายที่มีความเร็วสูงขึ้นได้

- ชนิด CAT 5 เป็นสายคู่บิดเกลียวจำนวน 4 คู่หรือ 8 เส้นบิดเกลียวจำนวน 12 รอบทุกๆระยะ 1 ฟุต ขนาดสายทองแดง 0.50 มิลลิเมตร หรือเบอร์ 24 AWG หุ้มด้วยฉนวนเทอร์โมพลาสติกโพลีโอลีฟิน และปลอกเป็นพีวีซี (PVC) ที่มีคุณสมบัติทนไฟสามารถรองรับการส่งผ่านข้อมูล 100 Mbps ใช้สำหรับการสื่อสารข้อมูลภายในอาคาร ซึ่งปัจจุบันนิยมใช้สำหรับการวางระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ภายในอาคาร เป็นมาตรฐานขั้นต่ำสำหรับการติดตั้งระบบเครือข่ายท้องถิ่น

- ชนิด CAT 5 E (Enhance CAT 5) เป็นสายคู่บิดเกลียวจำนวน 4 คู่ ขนาดสาย ทองแดง 0.50 มิลลิเมตร หรือเบอร์ 24 AWG หุ้มด้วยฉนวนเทอร์โมพลาสติกโพลีโอลีฟิน และปลอกเป็นพีวีซี (PVC) ที่มีคุณสมบัติทนไฟ เช่นเดียวกับกับ CAT 5 แต่มีการปรับปรุงให้สามารถป้องกันสัญญาณรบกวนแบบครอสทอล์กได้ดีกว่า ใช้ลวดตัวนำที่มีคุณภาพมากกว่าและอายุการใช้งานที่นานกว่า รองรับการสื่อสารข้อมูลที่ความเร็ว 100 Mbps

- ชนิด CAT 6 เป็นสายคู่บิดเกลียวจำนวน 4 คู่ ขนาดสายทองแดง 0.53 มิลลิเมตร หรือเบอร์ 24 AWG หุ้มด้วยฉนวนเทอร์โมพลาสติกโพลีโอลีฟิน และปลอกเป็นพีวีซี (PVC) ที่มีคุณสมบัติทนไฟ เป็นสายคู่ที่มีการเพิ่มฉนวนแบบฟอยล์ (Foil) เป็นโลหะบางๆใช้ป้องกันสัญญาณบกวนจากภายนอก สามารถนำมาใช้กับอัตราความเร็วการสื่อสารข้อมูลถึง 1 Gbps (1,000 Mbps)

- ชนิด CAT 7 (SSTP) เป็นสายที่มีคุณภาพสูงมาก มีฉนวนฟอยล์ป้องกันสัญญาณ รบกวนหุ้มแต่ละคู่สาย แล้วยังมีชีลด์ที่เป็นเส้นใยโลหะถักหุ้มอีกชั้น และมีฉนวนชั้นนอกสุดเป็นฉนวนพีวีซี ดังลักษณะในรูปที่ 3.9 จะเหมาะสำหรับการสื่อสารสัญญาณความถี่สูงๆรองรับอัตราความเร็วการสื่อสารข้อมูลได้ถึง 1 GHz (1,000 Mbps)

2. สาย STP (Shielded Twisted Pair)

เป็นสายคู่บิดเกลียวที่มีการป้องกันสัญญาณรบกวนด้วยอลูมิเนียมฟอยล์ แต่บางชนิดพิเศษ ด้วยการนำแต่ละคู่บิดเกลียวมาห่อหุ้มด้วยฟอยล์ และเพิ่มชีลด์โลหะถักเข้าไปอีกชั้นก่อนห่อหุ้มด้วยเปลือกภายนอก เพื่อช่วยป้องกันสัญญาณรบกวนแบบครอสทอล์กได้เป็นอย่างดี โดยทั่วไปสายนำสัญญาณชนิด STP นี้ใช้มาตรฐาน Category 5 ที่มีการพันเกลียวถี่กว่าแบบ UTP และสามารถรองรับการสื่อสารข้อมูลได้สูงถึง 100 Mbps ส่วนใหญ่จะใช้กับเครือข่าย LAN แบบโทเค็นริง ถึงแม้สาย UTP จะมีคุณภาพดีกว่าสาย UTP แต่ในการวางระบบส่วนใหญ่จะนิยมใช้สาย UTP เนื่องจากมีราคาและความง่ายต่อการใช้งานดีกว่า ซึ่วสาย STP จะใช้งานเมื่อจำเป็นต้องเดินสายผ่านจุดที่มีสัญญาณรบกวนสูงๆเท่านั้นเนื่องจากมีราคาสูงกว่า

3.1.2 การเชื่อมต่อสายคู่บิดเกลียว

การเชื่อมต่อสายคู่บิดเกลียว เพื่อเชื่อมต่อการสื่อสารข้อมูลของเครือข่ายคอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่โดยทั่วไปจะใช้วิธีการเข้าหัวต่อชนิด RJ-45 ชนิดตัวผู้ที่ปลายสายทั้งสองด้านของสายคู่บิดเกลียวทำหน้าที่เชื่อมต่อกับอุปกรณ์เครือข่ายซึ่งส่วนใหญ่ไม่ว่าจะเป็นการ์ดเครือข่าย อุปกรณ์ฮับ หรือสวิตช์ พอร์ตของอุปกรณ์เหล่านี้จะเป็นลักษณะ RJ-45 ตัวเมีย และหากเป็นการติดตั้งฝาผนัง (Outlet) หรือรางเพื่อเป็นจุดรองรับการการต่อใช้งานก็จะใช้ ชุดหัวต่อ RJ-45 ตัวเมีย ไว้ที่ผนังหรือราง ซึ่งหัว RJ-45 มีลักษณะดังแสดงในรูป 3.9

การเข้าหัว RJ-45 สำหรับสายคู่บิดเกลียว จะมีมาตรฐานการเข้าหัวสาย 2 แบบ คือ แบบสายตรงและแบบสายไขว้

1. การเข้าหัวสายแบบตรง (Straight through) ใช้สำหรับการเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่าง ชนิดกันเช่นการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์กับสวิตช์หรือฮับเป็นต้น ซึ่งลักษณะของโค้ดสีของปลายสายเมื่อนำมาเรียงกันในหัวต่อ RJ-45 โค้ดสีจะเรียงเป็นลักษณะเดียวกัน ซึ่งเป็นการเชื่อมต่อแบบมาตรฐาน EIA/TIA 568B หรือ EIA/TIA 568A ทั้งสองข้าง นั่นคือปลายสายทั้งสองด้านมีการเรียงโค้ดสีของสายเพื่อการเข้าหัวต่อที่เหมือนกัน

2. การเข้าหัวสายแบบสายไขว้ (Crossover) ใช้สำหรับการเชื่อมต่ออุปกรณ์ชนิด เดียวกันเช่นคอมพิวเตอร์กับคอมพิวเตอร์โดยตรง หรือกับโน๊ตบุ๊ค ระหว่างฮับกับฮับ เป็นต้น โดยปลายสายที่เข้าหัว RJ-45 จะมีการเรียงโค้ดสีที่ต่างกันเนื่องจากทั้งสองข้างใช้มาตรฐานคนละแบบ โดยปลายสายจะมีการเข้าหัวสายมาตรฐานแบบ EIA/TIA 568A และ EIA/TIA 568B

โดยลักษณะการเรียงโค้ดสีของการเข้าหัวสายตามมาตรฐานทั้งมาตรฐาน EIA/TIA 568A และ มาตรฐาน EIA/TIA 568B มีการเรียงลำดับของสายในรูปที่ และการเรียงโค้ดสีดังตารางที่ 3.1

เมื่อเรียงลำดับสายและโค้ดสีตามมาตฐาน EIA/TIA 568A หรือ EIA/TIA 568B แล้ว ก็นำหัวต่อ RJ-45 มาสวมให้สายเข้าไปสุดหัวต่อ แล้วจึงใช้คีมย้ำหัวต่อให้โลหะตัวนำของหัวต่อไปสัมผัสและยึดติดกับลวดตัวนำของสาย UTP ดังในรูปที่ 3.14

เพื่อให้การเข้าหัวมีความสวยงามและป้องกันการแตกหักจากการกระแทก จึงควรใช้ปลอกสวมที่หัวต่อ ซึ่งมีหลากหลายสีให้เลือกใช้ และควรสวมมาร์กเกอร์เพื่อระบุโค้ดสาย UTP เนื่องจากจุดศูนย์รวมบริเวณสวิตช์หรือฮับจะมีสาย UTP จำนวนมาก จะทำให้ยากต่อการระบุได้ว่าเป็นสายเชื่อมต่อมาจากจุดใด

ทั้งนี้จากลักษณะการเข้าหัวสายตามมาตรฐานทั้งแบบ EIA/TIA 568A และ EIA/TIA 568B จะเห็นว่ามีคู่สายที่ไม่ได้ระบุเพื่อใช้งาน (Not Assigned) ใดๆ ซึ่งบางกรณีอาจจะสามารถนำไปประยุกต์สำหรับงานอื่นได้เช่น เป็นคู่สายโทรศัพท์จากตู้ชุมสายโทรศัพท์ (PBX) ไปยังโต๊ะทำงาน ซึ่งต้องเดินสาย UTP อยู่แล้ว โดยที่ไม่ต้องเดินสายโทรศัพท์ประจำโต๊ะ หรือเป็นสายเพาเวอร์ซัพพลายไปให้อุปกรณ์เครื่อข่ายประเภทเอ็กเซสพอยน์ (Access point) ของตัวกระจายสัญญาณอินเตอร์เน็ตไร้สายโดยที่ไม่ต้องเดินสายไฟเพิ่มเติม หรือที่มีขายกันตามท้องตลาดคืออุปกรณ์ประเภท POE (Power over Ethernet) เป็นเทคโนโลยีจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์เครือข่ายผ่านสาย UTP โดยหากเป็นชนิดพาสซีฟ จะใช้สายที่ไม่ได้ใช้งานคือ สายลำดับที่ 4 และ 5 หรือ 7 และ 8 สำหรับเป็นสายนำกระแสจากแหล่งจ่ายของอุปกรณ์พาสซีพ POE หรืออาจจะเป็นการประยุกต์ใช้อะแด๊ปเตอร์ (Adapter) เป็นแหล่งจ่ายให้กับอุปกรณ์เครือข่าย ดังลักษณะในรูปที่ 3.17

3.1.3 สายโคแอ๊กเชียล

สายโคแอ๊กเชียล (Coaxial Cable) เป็นสายเคเบิลกลมทรงกระบอกยาว มีตัวนำ 2 เส้นโดยเส้นในจะเป็นทองแดงกลมเป็นแกนกลางหุ้มด้วยฉนวนไดอิเล็กทริก อีกเส้นจะมีลักษณะของโลหะถักห่อหุ้มตัวนำเส้นใน แล้วหุ้มอีกชั้นด้วยพลาสติกฉนวน ซึ่งมีลักษณะโครงสร้างของสายดังรูปที่ 3.13 การใช้ถักตัวนำเส้นนอกมีจุดประสงค์เพื่อการป้องกันสัญญาณรบกวนจากภายนอก และไม่ให้มีการแพร่สัญญาณไปสู่ภายนอกของสายส่ง สายโคแอ๊กเชียลจะมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 – 2.5 เซ็นติเมตร โดยสามารถรับส่งสัญญาณได้ระยะไกลกว่า และจำนวนของการเชื่อมต่ออุปกรณ์เครือข่ายได้มากกว่าการใช้สายคู่บิดเกลียว จึงมีการนำไปใช้งานได้หลายด้าน เช่นสายนำสัญญาณของระบบโทรทัศน์ ระบบกล้องวงจรปิด ระบบสายนำสัญญาณทีวีในโรงแรมหรือรีสอร์ท การสื่อสารระบบโทรศัพท์ระยะไกล ระบบเครือข่าย LAN โทโพโลยีแบบบัส และการเชื่อมต่อระหว่างโฮสต์ที่ต้องการความเร็วสูงเป็นต้น

สายโคแอ๊กเชียลสามารถส่งสัญญาณทั้งในรูปแบบอนาล๊อกและสัญญาณดิจิตอล มีแบนด์วิธ สูงทำให้สามารถส่งสัญญาณข้อมูลได้สูงกว่าสายคู่บิดเกลียว และสามารถป้องกันสัญญาณรบกวนประเภทคลอสทอร์กได้ดีกว่า แต่ก็ยังมีปัญหาของสัญญาณรบกวนแบบเทอร์มอลนอย (Thermal Noise) และอินเตอร์มอแลชั่น (Intermodulation) อยู่บ้าง หากต้องใช้สายโคแอ็กชียลส่งสัญญาณ อนาล๊อกในระยะทางไกลจะต้องมีเครื่องขยายสัญญาณทุกๆหลายกิโลเมตร และหากส่งสัญญาณดิจิตอลต้องมีเครื่องทวนสัญญาณทุกๆ 1 กิโลเมตร โดยหากส่งสัญญาณในระยะทางใกล้จะสามารถส่งสื่อสารข้อมูลได้ถึง 500 MHz สายโคแอ๊กเชียลที่ใช้งานกันในปัจจุบันบางครั้งจะเรียกกันว่าสาย RG (Radio Guide) ซึ่งแบ่งการใช้งานดังตารางที่ 3.2

โดยทั่วไปจะมีการแบ่งชนิดของสายโคแอ็กเชียลออกเป็น 2 ชนิดตามขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของลวดตัวนำตรงกลาง คือสายโคแอ็กเชียลชนิดหนา (Thick Coaxial) และสายโคแอ็กเชียชนิดบาง (Thin Coaxial)

1. สายโคแอ็กเชี่ยลชนิดหนา เป็นสายที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางของลวดตัวนำ 1 - 2.17 มิลลิเมตร มีค่าอิมพีแดนซ์ (Impedance) 50 โอห์ม (ohms) บางครั้งเรียกว่าสาย RG-8 สามารถรับส่งสัญญาณได้ถึง 500 เมตร ซึ่งนิยมนำมาเป็นสายนำสัญญาณแบบอนาล็อก และจะใช้เป็นสายสื่อสารหลัก (Backbone) ของเครือข่าย แต่มีข้อเสียคือขนาดโต ทำให้การเดินสายและติดตั้งมีความยุ่งยาก

2. สายโคแอ็กเชียบชนิดบาง เป็นสายที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของลวดตัวนำประมาณ มีค่าอิมพีแดนซ์ 50 โอห์ม บางครั้งจะเรียกว่าสาย RG-58 ซึ่งจะใช้กับระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ ส่วนสาย RG-59 เป็นสายที่มีค่าอิมพีแดนซ์ 75 โอห์ม ใช้สำหรับงานสายอากาศโทรทัศน์ หรือเคเบิ้ลทีวี ระยะทางการรับส่งข้อมูลได้สั้นกว่าสายโคแอ็กเชี่ยลชนิดหนาเนื่องจากขนาดตัวนำเล็กกว่า ซึ่งมีระยะทางในการรับส่งข้อมูลประมาณ 200 เมตร เหมาะกับระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์มาตรฐาน 10Base

3.1.4 การเชื่อมต่อสายโคแอ็กเชียล

การเชื่อมต่อสายโคแอ็กเชียลและการเข้าหัวสายโคแอ๊กเชียลนั้นจะใช้หัวต่อชนิด BNC (BNC Connector) สำหรับต่อกับโหนดคอมพิวเตอร์ที่มีการ์ดแลนแบบ BNC หากระหว่างกลางของสายมีการต่อแยกเข้าไปยังโหนดคอมพิวเตอร์ต้องใช้ตัวแยกชนิด T (T Connector) และในส่วนของปลายสายทั้งสองด้านของสายโคแอ๊กเชียลต้องปิดหัวท้ายด้วยตัวสิ้นสุดสัญญาณ (Terminator) เพื่อป้องกันสัญญาณสะท้อนกลับไปรบกวนสัญญาณภายในสาย ซึ่งอุปกรณ์หัวต่อต่างๆมีลักษณะดังรูปที่ 3.20

การใช้สายโคแอ็กเชียลเชื่อมต่อระบบเครือข่ายนั้นเหมาะสำหรับเครือข่ายรูปแบบ โท โปโลยีแบบบัส หรือวงแหวน จะใช้สายโคแอ็กเชียลเพียงเส้นเดียวติดตั้งผ่านจุดคอมพิวเตอร์คอมพิวเตอร์ที่ต้องการเข้าร่วมระบบเครือข่าย ซึ่งต้องตัดสายและแยกด้วยหัวต่อ T-BNC และต่อเข้าการ์ดเครือข่ายด้วยหัวต่อ BNC โดยระยะห่างของแต่ละจุดแยกและจำนวนเครื่องคอมพิวเตอร์ในเครือข่าย ขึ้นอยู่กับแต่ละมาตรฐานเครือข่ายแต่ละประเภทโดยจะมีการระบุตำแหน่งไว้บนสาย ซึ่งจะกล่าวถึงอีกครั้งหนึ่ง และส่วนปลายสายทั้งสองด้านต้องต่อด้วยเทอร์มิเนเตอร์ ดังลักษณะการต่อใช้งานในรูปที่ 3.21

3.1.4 สายใยแก้วนำแสง

สายใยแก้วนำแสง หรือเรียกกันว่าไฟเบอร์ออฟติค (Optic Fiber) เป็นสายนำสัญญาณด้วยแสง มีขนาดเล็กมาก 2 – 125 ไมโครเมตร (เล็กกว่าขนาดของเส้นผม) มีความอ่อนตัวงอได้ง่าย มีลักษณะเป็นแก้วหรือพลาสติกนำแสง หากเป็นใยแก้วจะมีอัตาการลดทอนต่ำ แต่หากเป็นพลาสติกนำแสงจะทำให้ต้นทุนต่ำลง ใช้กับการนำสัญญาณระยะทางไม่ไกลมากนัก สายใยแก้วนำแสงไม่มีผลต่อการรบกวนของคลื่นแม่เหล็ก จึงทำให้สามารถรับส่งสัญญาณได้ในระยะทางไกลและมีแบนด์วิธสูงกว่าสายโคแอ็กเชียล จึงนิยมนำมาใช้เป็นช่องสื่อสารหลักรองรับปริมาณการสื่อสารที่มีแบนด์วิธสูงๆ

ใยแก้วนำแสงมีองค์ประกอบที่สำคัญ 3 ส่วน ส่วนแรกคือ คอร์ (Core) เป็นแกนมีหน้าที่ส่งผ่านสัญญาณแสง ส่วนที่สองคือแคลดดิ้ง (Cladding) เป็นทำหน้าที่เป็นตัวสะท้อนกลับหมดเพื่อป้องกันไม่ให้แสงผ่านออกจากคอร์ของใยแก้วได้ และส่วนสุดท้ายคือเปลือกหุ้ม (Coating) ส่วนมากทำด้วยพลาสติก มีหน้าที่เป็นตัวสร้างความแข็งแรงให้แก่ใยแก้วนำแสง ลักษณะที่สำคัญที่ทำให้แสงสามารถเดินทางผ่านใยแก้วนำแสงได้คือหลักการสะท้อนกลับหมดของแสงอันเนื่องมาจากความแตกต่างของดัชนีหักเหของแก้วในส่วนที่เป็นคอร์และแคลดดิ้ง โดยที่คอร์จะต้องมีดัชนีหักเหมากกว่าแคลดดิ้ง ส่วนการออกแบบลักษณะของดัชนีหักเห (reflective indices profile) ของคอร์และ แคลดดิ้งขึ้นอยู่กับความต้องการใช้งานของอุปกรณ์แต่ละประเภท

ปกติธรรมชาติของแสงจะต้องเดินทางเป็นเส้นตรงโดยผ่านตัวกลางที่มีความหนาแน่นคงที่ หากความหนาแน่นของตัวกลางมีค่าไม่เท่ากัน จะทำให้เกิดความหักเหของแสงได้ แต่หากเป็นการหักเหของแสงในสายใยแก้วนำแสงจะเกิดการสะท้อนไปข้างหน้าภายในแท่งแก้วไปเรื่อยๆ จนถึงผู้รับแสงปลายทาง ดังลักษณะการหักเหและสะท้อนไปข้างหน้าของแสงภายในใยแก้วนำแสงในรูปที่ 3.17 ซึ่งเป็นสายที่มีขนาดเล็กมาก และมีนำหนักเบาเมื่อเทียบกับสายตัวนำประเภทอื่นๆ โดยความยาวของคลื่นแสงที่เหมาะสมแก่การใช้ส่งสัญญาณควรใช้ความยาวคลื่นแสงช่วง 1500 นาโนเมตร ถึง 1600 นาโนเมตร เนื่องจากเป็นช่วงความยาวแสงที่มีคุณสมบัติลดทอนสัญญาณน้อยกว่าช่วงอื่นๆ นอกจากนี้ใยแก้วนำแสงมีข้อดีกว่าตัวนำประเภทใช้ตัวนำทองแดง คือไม่มีผลกระทบจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้า และไม่มีปัญหาการครอสทอร์กและการดักจับ หรือขโมย สัญญาณระหว่างทางการส่งสัญญาณ โดยระบบรับส่งสัญญาณผ่านใยแก้วนำแสงประกอบด้วย ตัวส่งเป็นอุปกรณ์กำเนิดแสง ใยแก้วนำแสง และตัวตรวจรับแสงดังในรูปที่ 3.23 ซึ่งตัวกำเนิดแสงหากเป็นชนิดแอลอีดี (LED) จะเหมาะกับงานในระยะทางไม่ไกลมากนัก อัตราความเร็วในการส่งสัญญาณต่ำ หากเป็นเลเซอร์ไดโอด (Laser Diode) จะเหมาะกับงานระยะทางไกล อัตราความเร็วการส่งข้อมูลสูง แต่ราคาจะแพงกว่าแอลอีดี

3.1.5 ชนิดของสายใยแก้วนำแสง

การใช้งานใยแก้วนำแสงแบ่งออกตามลักษณะการส่งผ่านลำแสงได้เป็น 2 ชนิด คือ ใย แก้วนำแสงชนิดมัลติโหมด และชนิดซิงเกิลโหมด

1. ชนิดมัลติโหมด (Multimode) เป็นสายใยแก้วนำแสงที่มีลักษณะ กระจายแสงให้มีการหักเหเป็นมุมต่างๆและสะท้อนไปสัมผัสกับเคล็ดดิงและเกิดการสะท้อนกลับไปมาจนถึงปลายทาง ลักษณะของลำแสงที่ส่งออกไปมีหลายๆลำแสง จึงเรียกว่ามัลติโหมด สายใยแก้วนำแสงที่ใช้ในเครือข่ายแลนส่วนใหญ่ใช้แบบมัลติโหมดเนื่องจากราคาถูกกว่าแบบซิงเกิลโหมด ซึ่งยังสามารถแบ่งตามลักษณะโครงสร้างของแกนกลางที่บังคับการเคลื่อนที่ของลำแสงออกได้อีก 2 รูปแบบ คือ

- แบบ Step Index เป็นสายที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางระหว่างขนาด 62.5/125 หรือ 50/125 ไมโครเมตร หมายถึงเส้นผ่าศูนย์กลางของท่อแก้ว 62.5 ไมโครเมตรหรือ 50ไมโครเมตร และแคล็ดดิงรวมท่อแก้ว 125 ไมโครเมตร (micrometer) มีความหนาแน่นเท่ากันตลอดทั้งแกน ดังนั้นมุมที่ตกแตกต่างกันจะมีผลให้มุมหักเหแตกต่างกันไปด้วย มีผลให้สัญญาณที่ไปถึงปลายทางอาจจะไม่พร้อมกัน จึงมีผลทำให้อัตราความเร็วในการส่งสัญญาณต่ำกว่าแบบอื่น ซึ่งระยะทางการใช้งานไม่ควรเกิน 500 เมตร

- แบบเกรดอินเด็กซ์ (Grade Index) มีขนาดสายใกล้เคียงกับขนาด Step Index แต่มีความหนาแน่นไม่เท่ากัน โดยส่วนที่อยู่ตรงกลางของแกนกลางจะมีความหนาแน่นน้อยที่สุด และจากนั้นจะเพิ่มความหนาแน่นขึ้นเรื่อยๆ ของรัศมีแกน เพื่อให้แสงหักเหไปตามความหนาแน่นและสะท้อนกลับทั้งหมดเมื่อถึงแคลดดิ้ง ลักษณะการหักเหของลำแสงจะมีลักษณะเป็นเส้นโค้ง และไปถึงปลายทางได้พร้อมกัน ดังในรูปที่ 3.25

2. ชนิดซิงเกิลโหมด (Single Mode) มีลักษณะการนำแสงด้วยการบีบ ลำแสงให้พุ่งตรงไปตามท่อแก้ว โดยไม่ให้เกิดการหักเหและการสะท้อนของลำแสง ทำให้การกระจายแสงออกทางด้านข้างน้อยมาก จึงเป็นสายใยแก้วนำแสงที่มีกำลังสูญเสียทางแสงน้อยที่สุด มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของใยแก้ว 8-9 ไมโครเมตร ซึ่งขนาดเล็กกว่าแบบมัลติโหมด สามารถส่งสัญญาณได้ไกล 2000 เมตร อัตราการสูญเสียและการบิดเบือนของข้อมูลน้อยที่สุด จึงสามารถส่งสัญญาณได้ไกลกว่าและเร็วกว่าใยแก้วนำแสงแบบมัลติโหมด และบางชนิดสามารถส่งสัญญาณได้ไกลเป็นหลักร้อยกิโลเมตรทั้งนี้ขึ้นกับชนิดของตัวกำเนิดแสงว่าเป็นชนิดแอลอีดี (LED) หรือชนิดเลเซอร์

ข้อมูลที่ต้องการส่งจะถูกผสมสัญญาณให้เป็นลำแสงที่มีความยาวคลื่นแสงในย่านอินฟราเรด คือย่าน 800 -1600 นาโนเมตร และส่งออกไปเป็นพัลส์ (Pulse) เปรียนเสมือนแสงติด ดับ เป็นช่วงๆ แต่ด้วยความเร็วสายตาไม่สามารถตรวจจับการติดดับได้ ลำแสงจะถูกส่งผ่านเข้าไปในใยแก้วนำแสง ทั้งนี้ขึ้นกับชนิดของใยแก้วนำแสงและเมื่อแสงไปถึงปลายทางจะมีตัวรับซึ่งทำหน้าที่รับลำแสงแล้วเปลี่ยนกลับให้เป็นข้อมูลเหมือนดังข้อมูลของต้นทางฝั่งส่งสัญญาณ

3.1.6 การเชื่อมต่อสายใยแก้วนำแสง

การออกแบบเครือข่ายที่ใช้สายใยแก้วนำแสงเป็นสื่อกลางนั้นเหมาะสำหรับการสื่อสารข้อมูลที่มีระยะทางไกลเกินกว่าสื่อกลางแบบสายชนิดอื่นๆ และต้องการสื่อสารด้วยความเร็วสูง ซึ่งจะต้องจัดหาอุปกรณ์เครือข่ายที่รองรับการสื่อสารข้อมูลด้วยใยแก้วนำแสง โดยต้นสายและปลายสายจะมีการเข้าหัวต่อคอนเน็กเตอร์เพื่อทำหน้าที่ยึดสายกับอุปกรณ์เครือข่ายต่างๆ ซึ่งการเข้าหัวสายจะมีความละเอียดอ่อนที่ต้องมีความระมัดระวังมากกว่าแบบอื่น ปัจจุบัยจะมีหัวต่อคอนเน็กเตอร์ชนิด Fast Connector ทำให้การเข้าหัวสายใยแก้วนำแสงมีความสะดวกยิ่งขึ้น โดยหัวต่อคอนเน็กเตอร์มีหลายชนิดเช่น ST, SC, LC และ MR-RJ โดยแต่ละชนิดมีลักษณะดังใน รูปที่ 3.27

กรณีระยะทางของสายใยแก้วนำแสงไกลจนต้องมีการเชื่อมต่อสาย ก็จะมีเครื่องมือเชื่อมต่อสายใยแก้วนำแสงด้วยกระบวนการฟิวชั่น (Fusion) ซึ่งเป็นการเชื่อมต่อแบบถาวรด้วยการหลอมให้ทั้งสองด้านเป็นเนื้อเดียวกัน โดยต้องใช้เครืองมือที่ทันสมัย สามารถบอกค่าความสูญเสียของรอยต่อได้ทันที ซึ่งลักษณะของเครื่องเชื่อต่อสายใยแก้วนำแสงมีลักษณะดังรูปที่ 3.28