Thitiwat Sroysonthawornkul

หน่วยการเรียนรู้ที่ 3 การสื่อสารข้อมูล
3.1 ระบบการสื่อสารข้อมูล
การสื่อสารข้อมูล (Data Communications) หมายถึง กระบวนการถ่ายโอนหรือแลกเปลี่ยนข้อมูลกันระหว่างผู้ส่งและผู้รับ โดยผ่านช่องทางสื่อสาร เช่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ หรือคอมพิวเตอร์เป็นตัวกลางในการส่งข้อมูลเพื่อให้ผู้ส่งและผู้รับเกิดความเข้าใจซึ่งกันและกัน
วิธีการส่งข้อมูล จะแปลงข้อมูลเป็นสัญญาณ หรือรหัสเสียก่อนแล้วจึงส่งไปยังผู้รับ และเมื่อถึงปลายทางหรือผู้รับก็จะต้องมีการแปลงสัญญาณนั้น กลับมาให้อยู่ในรูปที่มนุษย์ สามารถที่จะเข้าใจได้ ในระหว่างการส่งอาจจะมีอุปสรรค์ที่เกิดขึ้นก็คือ สิ่งรบกวน (Noise) จากภายนอกทำให้ข้อมูลบางส่วนเสียหาย หรือผิดเพี้ยนไปได้ซึ่งระยะทางก็มีส่วนเกี่ยวข้อง ด้วยเพราะถ้าระยะทางในการส่งยิ่งมากก็อาจจะทำให้เกิดสิ่งรบกวนได้มากเช่นกัน จึงต้องมีหาวิธีลดสิ่งรบกวน เหล่านี้ โดยการพัฒนาตัวกลางในการสื่อสารที่จะทำให้เกิดการรบกวนน้อยที่สุด
องค์ประกอบในการสื่อสารข้อมูล
1. ผู้ส่ง (Sender) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการส่งข่าวสาร (Message) เป็นต้นทางของการสื่อสารข้อมูลมีหน้าที่เตรียมสร้างข้อมูล เช่น ผู้พูด โทรทัศน์ กล้องวิดีโอ เป็นต้น
2. ผู้รับ (Receiver) เป็นปลายทางการสื่อสาร มีหน้าที่รับข้อมูลที่ส่งมาให้ เช่น ผู้ฟัง เครื่องรับโทรทัศน์ เครื่องพิมพ์ เป็นต้น
3. สื่อกลาง (Medium) หรือตัวกลาง เป็นเส้นทางการสื่อสารเพื่อนำข้อมูลจากต้นทางไปยังปลายทาง สื่อส่งข้อมูลอาจเป็นสายคู่บิดเกลียว สายโคแอกเชียล สายใยแก้วนำแสง หรือคลื่นที่ส่งผ่านทางอากาศ เช่น เลเซอร์ คลื่นไมโครเวฟ คลื่นวิทยุภาคพื้นดิน หรือคลื่นวิทยุผ่านดาวเทียม
4. ข้อมูลข่าวสาร (Message) คือสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ที่ส่งผ่านไปในระบบสื่อสาร ซึ่งอาจถูกเรียกว่า สารสนเทศ (Information) โดยแบ่งเป็น 5รูปแบบ ดังนี้
4.1 ข้อความ (Text) ใช้แทนตัวอักขระต่าง ๆ ซึ่งจะแทนด้วยรหัสต่าง ๆ เช่น รหัสแอสกี เป็นต้น
4.2 ตัวเลข (Number) ใช้แทนตัวเลขต่าง ๆ ซึ่งตัวเลขไม่ได้ถูกแทนด้วยรหัสแอสกีแต่จะถูกแปลงเป็นเลขฐานสองโดยตรง
4.3 รูปภาพ (Images) ข้อมูลของรูปภาพจะแทนด้วยจุดสีเรียงกันไปตามขนาดของรูปภาพ
4.4 เสียง (Audio) ข้อมูลเสียงจะแตกต่างจากข้อความ ตัวเลข และรูปภาพเพราะข้อมูลเสียงจะเป็นสัญญาณต่อเนื่องกันไป
4.5 วิดีโอ (Video) ใช้แสดงภาพเคลื่อนไหว ซึ่งเกิดจากการรวมกันของรูปภาพหลาย ๆ รูป
5. โปรโตคอล (Protocol) คือ วิธีการหรือกฎระเบียบที่ใช้ในการสื่อสารข้อมูลเพื่อให้ผู้รับและผู้ส่ง สามารถเข้าใจกันหรือคุยกันรู้เรื่อง โดยทั้งสองฝั่งทั้งผู้รับและผู้ส่งได้ตกลงกันไว้ก่อนล่วงหน้าแล้ว ในคอมพิวเตอร์โปรโตคอลอยู่ในส่วนของซอฟต์แวร์ที่มีหน้าที่ทำให้การดำเนินงาน ในการสื่อสารข้อมูลเป็นไปตามโปรแกรมที่กำหนดไว้ ตัวอย่างเช่น X.25, SDLC, HDLC, และ TCP/IP เป็นต้น
3.1.1 ทิศทางการสื่อสาร

1.แบบทิศทางเดียว (Simplex) เป็นทิศทางการสื่อสารข้อมูล แบบที่ข้อมูลจะถูกส่งจากทิศทางหนึ่งไปยังอีกทิศทางโดยไม่สามารถส่งข้อมูล ย้อนกลับมาได้เช่นระบบวิทยุหรือโทรทัศน์
2. แบบกึ่งสองทิศทาง (Half Duplex) เป็นทิศทางการสื่อสารข้อมูลแบบที่ข้อมูลสามารถส่งกลับกันได้ 2 ทิศทาง แต่จะไม่สามารถส่งพร้อมกันได้ โดยต้องผลัดกันส่งครั้งละทิศทางเท่านั้น เช่น วิทยุสื่อสารแบบผลัดกันพูด
3. แบบสองทิศทาง (Full Duplex) เป็นทิศทางการสื่อสารข้อมูลแบบที่ข้อมูลสามารถส่งพร้อม ๆ กันได้ทั้ง 2 ทิศทาง ในเวลาเดียวกัน เช่น ระบบโทรศัพท์

1. สัญญาณอนาลอก (Analog signal) คือ เป็นสัญญาณแบบต่อเนื่อง ที่มีลักษณะเป็นคลื่นไซน์(Sine Wave) โดยหน่วยวัดสัญญาณแบบนี้คือ เฮิรตซ์(Hertz) โดยมีลักษณะสมบัติ 2 ประการคือ
-ความถี่ของคลื่น (Frequency) คือ จำนวนครั้งที่คลื่นทวนซ้ำระหว่างช่วงเวลาที่กำหนด หมายถึง จำนวนครั้งที่คลื่นจะเสร็จสิ้นหนึ่งรอบในหนึ่งวินาที ความถี่ที่ถูกเพิ่มขึ้นจะถูกแทนด้วย 1
-ช่วงกว้างของคลื่น (Ampitude) คือ ความสูงของคลื่นภายในคาบเวลาที่กำหนด ความกว้าง หมายถึง ความดังของสัญญาณเสียง โดยกำหนดให้เสียงที่ดังเพิ่มขึ้นถูกแทนด้วย 1
2.สัญญาณดิจิตอล (Digital signal) คือ สัญญาณที่ไม่ต่อเนื่อง โดยรูปแบบของสัญญาณมีความเปลี่ยนแปลง ที่ไม่ปะติดปะต่อกัน อัตราการส่งข้อมูลมีหน่วยเป็น bps หรือ Bit Per Second
3.2 การถ่ายโอนข้อมูล
3.2.1 รูปแบบของการถ่ายโอนข้อมูล

เป็นการส่งสัญญาณออกจากเครื่องและรับสัญญาณเข้าไปในเครื่อง การถ่ายโอนข้อมูลสามารถจัดจำแนกได้ 2 แบบ คือ การถ่ายโอนข้อมูลแบบขนานและการถ่ายโอนข้อมูลแบบอนุกรม
1. การถ่ายโอนข้อมูลแบบขนาน ทำได้โดยการส่งข้อมูลออกมาทีละ 1 ไบต์ หรือ 8 บิต จากอุปกรณ์ส่งไปยังอุปกรณ์รับ ตัวกลางระหว่างสองเครื่องจึงต้องมีช่องทางให้ข้อมูลเดินทางอย่างน้อย 8 ช่องทาง เพื่อให้กระแสไฟฟ้าผ่านโดยมากจะเป็นสายสัญญาณแบบขนาน ระยะทางของสายสัญญาณแบบขนานระหว่างสองเครื่องไม่ควรยาวเกิน 100 ฟุต เพราะอาจทำให้เกิดปัญหาสัญญาณสูญหายไปกับความต้านทานของสาย นอกจากการส่งข้อมูลหลักแล้วอาจจะมีทางเดินของสัญญาณควบคุมอื่นๆ อีก เช่น บิตพาริตี ที่ใช้ในการตรวจสอบความผิดพลาดของการรับสัญญาณที่ปลายทางหรือสายที่ควบคุม การโต้ตอบ ( hand-shake)
2. การถ่ายโอนข้อมูลแบบอนุกรม ข้อมูลจะถูกส่งออกมาทีละบิต ระหว่างจุดส่งและจุดรับ การส่งข้อมูลแบบนี้จะช้ากว่าแบบขนาน การถ่ายโอนข้อมูลแบบอนุกรมต้องการตัวกลางสำหรับการสื่อสารเพียงช่องเดียว หรือสายเพียงคู่เดียว ค่าใช้จ่ายจะถูกกว่าแบบขนานสำหรับการส่งระยะทางไปไกลๆ โดยเฉพาะเมื่อเรามีระบบสื่อสารทางโทรศัพท์ไว้ใช้งานอยู่แล้ว ย่อมจะเป็นการประหยัดกว่าที่จะทำการติดต่อสื่อสารทีละ 8 ช่อง เพื่อการถ่ายโอนข้อมูลแบบขนาน การถ่ายโอนข้อมูลแบบอนุกรมจะเริ่มโดยข้อมูลจากจุดส่งจะถูกเปลี่ยนให้เป็น สัญญาณอนุกรมเสียก่อน แล้วค่อยทยอยส่งออกทีละบิตไปยังจุดรับ และที่จุดรับจะต้องมีกลไกในการเปลี่ยนข้อมูลที่ส่งมาทีละบิต ให้เป็นสัญญาณแบบขนานซึ่งลงตัวพอดี เช่น บิตที่ 1 ลงที่บัสข้อมูลเส้นที่ 1 ดังแสดงในรูป
การติดต่อแบบอนุกรมอาจจะแบ่งตามรูปแบบรับ-ส่ง ได้ 3 แบบคือ
2.1) สื่อสารทางเดียว (simplex) ข้อมูลส่งได้ทางเดียวเท่านั้น บางครั้งก็เรียกว่า การส่งทิศทางเดียว (unidirectional data bus) เช่น การส่งข้อมูลไปยังเครื่องพิมพ์ การกระจายเสียงของสถานีวิทยุ เป็นต้น
2.2) สื่อสารสองทางครึ่งอัตรา (half duplex) ข้อมูลสามารถส่งได้ทั้งสองสถานี แต่จะต้องผลัดกันส่งและผลัดกันรับ จะส่งและรับพร้อมกันไม่ได้ เช่น วิทยุสื่อสารของตำรวจ เป็นต้น
2.3) สื่อสารสองทางเต็มอัตรา (full duplex) ทั้งสองสถานีสามารถรับและส่งได้ในเวลาเดียวกัน เช่น การสนทนาทางโทรศัพท์เป็นต้น
3.2.2 ตัวกลาง

ตัวกลางการสื่อสาร เป็นสื่อที่ต่อเชื่อมการสื่อสารระหว่างผู้ส่งและผู้รับข้อมูล ตังกลางที่ใช้ในการสื่อสารแบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลัก คือสื่อนำข้อมูลแบบมีสาย (wired media) และสื่อนำข้อมูลแบบไร้สาย ( wireless media )
1. สื่อนำข้อมูลแบบมีสาย ( wired media )
สื่อข้อมูลแบบมีสายที่นิยมใช้ มี 3 ชนิดดังนี้
1.1 สายคู่บิดเกลียว ( twisted-pair cable ) เป็นสายสัญญาณนำข้อมูลไฟฟ้า สายแต่ละเส้นมีลักษณะคล้ายสายไฟทั่งไป จำนวนสายจะมีเป็นคู่ เช่น 2 ,4 หรือ 6 เส้น แต่ละคู่จะมีการพันบิดกันเป็นเกลียว การบิดเกลียวนี้จะช่วยลดสัญญาณรบกวนที่เกิดขึ้นในการส่งข้อมูล ทำให้สามารถส่งข้อมูลได้ไกลกว่าปกติ สายสัญญาณคู่บิดเกลียวมีความถี่ในการส่งข้อมูลประมาณ 100 Hz ถึง 5 MHz ลักษณะของสายสัญญาณชนิดนี้มี 2 ลักษณะ คือ สายคู่บิดเกลียว แบบไม่มีชั้นโลหะห่อหุ้ม(unshielded twisted-pair หรือ UTP ) และสายคู่บิดเกลียวแบบมีชั้นโลหะห่อหุ้ม ( shielded twisted-pair หรือ STP ) สำรับสายคู่บิดเกลียวแบบมีชั้นดลหะห่อหุ้มจะมีชั้นโลหะที่ทำหน้าที่เป็น เกราะหุ้มเพื่อป้องกันสัญญาณรบกวนจากภายนอกได้
1.2 สายโคแอกเชียล (coaxial cable) เป็นสายสัญญาณนำข้อมูลไฟฟ้า มีความถี่ในการส่งข้อมูลประมาณ 100 MHz ถึง 500 MHz สายโคแอกเชียลมีความเร็ว ในการส่งข้อมูลและมีราคาสูงกว่าสายคู่บิดเกลียว ลักษณะของสายโคแอกเชียลเป็นสายนำสัญญาณที่มีฉนวนหุ้มเป็นชั้นๆ หลายชั้นสลับกับตัวโลหะ ตัวนำโลหะชั้นในทำหน้าที่ส่งสัญญาณ ส่วนตัวนำโลหะชั้นนอกทำหน้าที่เป็นสายดิน และเป็นเกราะป้องกันสัญญาณรบกวนจากภายนอก ทำให้มีสัญญาณรบกวนตัวนำชั้นในน้อย จึงส่งข้อมูลได้ในระยะไกล
1.3 สายใยแก้วนำแสง (optical fiber cable) สายสัญญาณทำจากใยแก้วหรือสารนำแสงห่อหุ้มวัสดุป้องกันแสง มีความเร็วในการส่งข้อมูลเท่ากับความเร็วแสง สามารถใช้ในการส่งข้อมูล ที่มีความถี่สูงได้ สัญญาณที่ส่งผ่านสายใยแก้วนำแสง คือแสง และสัญญาณรบกวนจากภายนอกมีเพียงอย่างเดียว คือ แสงจากภายนอก ดังนั้นสายใย แก้วนำแสงที่มีสภาพดี จะมีสัญญาณรบกวนน้อยมาก สายใยแก้วนำแสงมีราคาค่อนข้างสูงและดูแลรักษายากจึงไม่ค่อยเป็นที่นิยมสำหรับ การใช้งานสื่อสารทั่วๆ ไปในองค์การขนาดเล็ก หรือในการสื่อสารที่ไม่ต้องการความเร็วสูง
2. สื่อนำข้อมูลแบบไร้สาย (wireless media) การสื่อสารข้อมูลแบบไร้สาย จะใช้อากาศเป็นตัวกลางของการสื่อสาร ลักษณะของการสื่อสารข้อมูลประเภทนี้ เช่น
2.1 สัญญาณวิทยุ (radio wave) สัญญาณวิททยุเป็นสื่อประเภทไร้สาย (wireless media) ที่มีการส่งข้อมูลเป็นสัญญาณคลื่นวิทยุไปในอากาศไปยังตัวรับสัญญาณ จึงทำให้ถูกสภาพแวดล้อมรบกวนข้อมูลได้ในช่วงที่สภาพอากาศไม่ดี การส่งสัญญาณวิธีนี้จะช่วยส่งข้อมูลในระยะทางไกล หรือในสภาพภูมิประเทศที่ไม่เอื้ออำนวยในการใช้สายส่งข้อมูล
2.2 ไมโครเวฟภาคพื้นดิน (terrestrial microwave) เป็นการสื่อสารโดยใช้สื่อนำข้อมูลแบบไร้สายอีกประเภทหนึ่ง การสื่อสารประเภทนี้จะมีการส่งสัญญาณไมโครเวฟที่อยู่ห่างๆ กันทำการส่งส่งข้อมูลไปในอากาศไปยังเสารับข้อมูล ในกรณีที่ระยะทางห่างกันมาก หรือมีสิ่งกีดขวางสัญญาณ จะต้องใช้สถานีทวนสัญญาณ (repeater station) เพื่อการส่งสัญญาณเป็นช่วงๆ การสื่อสารประเภทนี้สามารถส่งข้อมูลปริมาณมากได้ แต่ในบางครั้งอาจถูกสภาพแวดล้อมรบกวนได้เช่นกัน โดยเฉพาะในช่วงฝนตกหรือมีพายุ จะทำให้การส่งข้อมูลทำได้ไม่ดีนัก
2.3 การสื่อสารผ่านดาวเทียม (satellite communication) เป็นการสื่อสรจากพื้นโลกที่มีการส่งสัญญาณข้อมูลไปยังดาวเทียม โดยดาวเททียมจะทำหน้าที่เป็นสถานีทวนสัญญาณ เพื่อจัดส่งสัญญาณต่อไปยังสถานีภาคพื้นดินอื่นๆ ระยะทางจากโลกถึงดาวเทียมประมาย 22,000 ไมล์ ซึ่งเป็นระยะทางที่ไกลมาก ทำให้ข้อมูลที่ส่งไปยังดาวเทียมเกิดความล่าช้าขึ้นได้ โดยเฉลี่ยความล่าช้าที่เกิดขึ้นมีค่าประมาณ 2 วินาที การส่งข้อมูลวิธีนี้จะทำให้ส่งข้อมูล ที่มีระยะทางไกลมากๆ ได้ การสื่อสารผ่านดาวเทียมนิยมใช้สำหรับการสื่อสารระหว่างประเทศ
3.2.3 ระบบบัส
ระบบบัส คือเส้นทางที่คอมพิวเตอร์ใช้ในการติดต่อสื่อสารกับอุปกรณ์ต่างๆ เข้าด้วยกันเป็นระบบเดียวกัน ทั้งภายในแผงวงจรหลัก และอุปกรณ์ที่อยู่บน Slot ของระบบบัสส่วนเชื่อมโยงต่างๆ ส่วนประกอบภายในเครื่องคอมพิวเตอร์ จะถูกเชื่อมโยงเข้าด้วยกันโดยวงจรทางไฟฟ้า ที่เรียกว่าระบบบัส
บัสที่ใช้ในระบบคอมพิวเตอร์คือ ชุดของการเชื่อมต่อแบบขนานอย่างง่าย ซึ่งมีอยู่บนแผงวงจรหลักของระบบคอมพิวเตอร์ ชิ้นส่วนการควบคุมต่างๆ เช่น CPU Chip Peripheral ต่างๆ และระบบของหน่วยความจำ เมื่อใดก็ตามที่มีการส่ง หรืออ่านข้อมูลจากหน่วยความจำหรือ พอร์ท อินพุทเอ้าท์พุทต่างๆ ตำแหน่งที่อยู่ของหน่วยความจำ หรือพอร์ท จะถูกกำหนดโดยค่าของตัวเลข หรือหมายเลข แอดเดรส ที่ใช้บ่งชี้เป็นกรณีพิเศษ เมื่อมีการถ่ายโอนข้อมูล แอดเดรสจะถูกส่งผ่านตามส่วนของบัสที่เรียกว่า แอดเดรสบัส (Address Bus) เมื่อแอดเดรสได้ถูกกำหนดแล้ว ข้อมูลจะถูกส่งไปยังส่วนของบัสที่แยกออกไปซึ่งเรียกว่า ดาต้าบัส (Data Bus) นอกจากนี้ยังมีส่วนที่ใช้ควบคุมกิจกรรมต่างๆ ในระบบ ซึ่งแยกออกมาเฉพาะเรียกว่าบัสควบคุม (Control Bus) การควบคุม การเขียน อ่านข้อมูล เป็นต้น
แอดเดรสบัส
ในระบบที่ใช้ซีพียูรุ่น 8088 หรือ 8086 จะมีแอดเดรสบัสขนาด 20 เส้นเท่ากับ แอดเดรสบัสของ ซีพียู ซึ่งสามารถอ้างตำแหน่งได้เท่ากับ 220 ตำแหน่ง (บัสแต่ละเส้นมีข้อมูลที่เป็นไปได้คือ 0 และ 1) หรือ 1 MB ความสามารถในการอ้างถึงตำแหน่งในหน่วยความจำของซีพียูขึ้นอยู่กับตัว ซีพียู ตัวนั้นๆเช่น 80286 มีแอดเดรสบัส 24 เส้น สามารถอ้างได้ 16 MB หรือ 80386DX,80486 มีแอดเดรสบัสขนาด 32 เส้นทำให้อ้างได้ถึง 4 GB และในรุ่น Pentium จะมี Address Bus เป็น 36 เส้น ซึ่งอ้างอิงตำแหน่งได้เท่ากับ 236 ตำแหน่ง

ดาต้าบัส
เป็นส่วนที่นำข้อมูลส่งไปยังที่ต่างๆ ภายในระบบคอมพิวเตอร์ ความเร็วในการส่งถ่ายข้อมูล จะเร็วมากน้อยเพียงใด ขึ้นอยู่กับความกว้างของเส้นทางส่งข้อมูลเช่นกัน สำหรับระบบที่ใช้ ซีพียู 8088 มีความกว้างของดาต้าบัสเพียง 8 บิท 8086 มีดาต้าบัสขนาด 16 บิท Pentium จะมีความกว้างของดาต้าบัสขนาด 64 บิท เป็นต้น
บัสควบคุม
เป็นส่วนที่นำคำสั่งควบคุม และ คำสั่งสำหรับติดต่อกับอุปกรณ์ต่างๆ โดย บัสควบคุมนี้ จะทำหน้าที่ควบคุมการทำงาน และกิจกรรมที่เกิดขึ้น ในส่วนต่างๆ ของระบบคอมพิวเตอร์

ชื่อ นายฐิติวัชร์ สร้อยสนถาวรกุล ชั้น ม.4/1 เลขที่ 6
วิชา เทคโนโลยีสารสนเทศและคอมพิวเตอร์ (ง31101) เรื่อง การสื่อสารข้อมูล