3. สื่อกลางในการสื่อสารข้อมูล

3. สื่อกลางในการสื่อสารข้อมูล
     ตัวกลางหรือสายเชื่อมโยง เป็นส่วนที่ทำให้เกิดการเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์ต่างๆ เข้าด้วยกัน และอุปกรณ์ที่ยอมให้ข่าวสารข้อมูลเดินทางผ่านจากผู้ส่งไปสู่ผู้รับ สื่อกลางที่ใช้ในการสื่อสารข้อมูลมีอยู่หลายประเภท แต่ละประเภทมีความแตกต่างกันในด้านของปริมาณข้อมูลที่สื่อกลางนั้นๆ สามารถนำผ่านไปได้ในเวลาขณะใดขณะหนึ่ง การวัดปริมาณหรือความจุในการนำข้อมูลหรือที่เรียกกันว่า แบนด์วิดธ์ (bandwidth) มีหน่วยเป็นจำนวน บิต ข้อมูลต่อวินาที (bits per second : bps) ลักษณะของตัวกลางต่างๆ มีดังต่อไปนี้

3.1 สื่อกลางประเภทมีสาย

1. สายคู่บิดเกลียว (Twisted – Pair Cable)สายคู่บิดเกลียวประกอบด้วยสายทองแดง ที่หุ้มด้วยฉนวนพลาสติก หลังจากนั้นก็นำสายทั้งสองมาถักกันเป็นเกลียวคู่ เช่น สายคู่บิดเกลียวที่ใช้กับเครือข่ายท้องถิ่น (CAT5) การนำสายมาถักเป็นเกลียวเพื่อช่วยลดการแทรกแซงจากสัญญาณรบกวนสายคู่บิดเกลียวมีอยู่ 2 รูปแบบ คือ  สายคู่บิดเกลียวแบบไม่มีชีลด์ และแบบมีชิลด์

2.สายคู่บิดเกลียวแบบมีชิลด์ (Shielded Twisted –Pair Cable :STP)
สำหรับสายSTP คล้ายกับสาย UTP แต่สาย STP จะมีชิลด์ห่อหุ้มอีกชั้นหนึ่ง ทำให้ป้องกันสัญญาณรบกวนได้ดีกว่าสาย UTP
3.สายโคแอกเชียล (Coaxial Cable)
สายมักทำด้วยทองแดงอยู่แกนกลาง ซึ่งสายทองแดงจะถูกห่อหุ้มด้วยพลาสติก จากนั้นก็จะมีชิลด์ห่อหุ้มอีกชั้นหนึ่งเพื่อป้องกันสัญญาณรบกวน และหุ้มด้วยเปลือกนอกอีกชั้นหนึ่งป้องกันสัญญาณรบกวนจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ดี สายโคแอกเชียลที่เห็นได้ทั่วๆไป คือ สายที่นำมาใช้ต่อเข้ากับเสาอากาศทีวีที่ใช้ตามบ้าน

4.สายไฟเบอร์ออปติค(Optical Fiber)
สายไฟเบอร์ออปติคหรือสายใยแก้วนำแสง เป็นสายที่มีลักษณะโปร่งแสง มีรูปทรงกระบอกในตัวขนาดประมาณเส้นผมของมนุษย์แต่มีขนาดเล็ก
สายไฟเบอร์ออปติค แบ่งเป็น 3 ชนิด
1) Multimode step –index fiber จะสะท้อนแบบหักมุม
2) Multimode graded –index มีลักษณะคล้ายคลื่น
3) Single mode fiber เป็นแนวตรง

3.2สื่อกลางประเภทไม่มีสาย

สื่อที่ไม่ใช้สาย สื่อประเภทนี้เป็นระบบตัวกลางที่ส่งเป็นคลื่นวิทยุ เช่น อากาศที่เราใช้ส่งคลื่นวิทยุ คลื่นไมโครเวฟ (Microwave) รวมทั้งการสื่อสารผ่านดาวเทียม

ดาวเทียม

                การใช้ดาวเทียมสำหรับการส่งข้อมูลแบบดิจิตอลก็เหมือนกับการส่งแบบไมโครเวฟนั่นเองค่ะ ดาวเทียมนั้นจะต้องรับและส่งสัญญาณแบบสันตรง ดาวเทียมจะช่วยส่งสัญญาณในระยะไกลซึ่งทำได้มากขึ้นในลักษณะของการข้ามภูมิภาค ข้ามทวีป ซึ่งสัญญาณไมโครเวฟนั้นไม่สามารถทำได้เนื่องจาก ดาวเทียมนั้นจะมีฟุตพริ้น(Footprint) สำหรับฟุตพริ้น(Footprint) ก็คือจำนวนพื้นที่บนผิวโลกที่ดาวเทียมหนึ่งครอบคลุมการส่งสัญญาณได้นั่นเองค่ะ
ในปัจจุบันนี้มีการใช้สัญญาณดาวเทียมที่โคจรแบ่งออกเป็น 3 ประเภท ก็คือ
                • ดาวเทียมแบบจีอีโอ (Geostationary Earth Orbit : GEO) ดาวเทียมชนิดนี้ จะเหมาะกับการส่งสัญญาณโทรทัศน์
                • ดาวเทียมแบบโคจรระดับกลาง (Medium Earth Orbit : MEO) ดาวเทียมชนิดนี้ในการโคจรจะโน้มเอียงไปยังส้นศูนย์สูตรนั่นเอง
                • ดาวเทียมแบบระดับต่ำ (Low Earth Orbit : LEO) ดาวเทียมชนิดนี้จำนวนมากสามารถครอบคลุมการส่งสัญญาณบนโลกให้ทั่วถึงได้
ที่จริงดาวเทียมก็คือสถานีไมโครเวฟลอยฟ้านั่นเอง ซึ่งทำหน้าที่ขยายและทบทวนสัญญาณข้อมูล รับและส่งสัญญาณข้อมูลกับสถานีดาวเทียมที่อยู่บนพื้นโลก สถานีดาวเทียมภาคพื้นจะทำการส่งสัญญาณข้อมูล ไปยังดาวเทียมซึ่งจะหมุนไปตามการหมุนของโลกซึ่งมีตำแหน่งคงที่เมื่อเทียมกับตำแหน่งบนพื้นโลก ดาวเทียมจะถูกส่งขึ้นไปให้ลอยอยู่สูงจากพื้นโลก เครื่องทบทวนสัญญาณของดาวเทียม (Transponder) จะรับสัญญาณข้อมูลจากสถานีภาคพื้นซึ่งมีกำลังอ่อนลงมากแล้วมาขยาย จากนั้นจะทำการทบทวนสัญญาณ และตรวจสอบตำแหน่งของสถานีปลายทาง แล้วจึงส่งสัญญาณข้อมูลไปด้วยความถี่ในอีกความถี่หนึ่งลงไปยังสถานีปลายทาง การส่งสัญญาณข้อมูลขึ้นไปยังดาวเทียมเรียกว่า "สัญญาณอัปลิงก์" (Up-link) และการส่งสัญญาณข้อมูลก็จะกลับลงมายังพื้นโลกเรียกว่า "สัญญาณ ดาวน์-ลิงก์ (Down-link) ลักษณะของการรับส่งสัญญาณข้อมูลอาจจะเป็นแบบจุดต่อจุด (Point-to-Point) หรือแบบแพร่สัญญาณ นั่นเอง

คลื่นวิทยุ

                คลื่นวิทยุที่กระจายออกจากสายอากาศ จะเดินทางไปทุกทิศทาง ในทุกระนาบ การกระจายคลื่นนี้มีลักษณะเป็นการขยายตัวของพลังงานออกเป็นทรงกลม ถ้าจะพิจารณาในส่วนของพื้นที่แทนหน้าคลื่นจะเห็นได้ว่ามันพุ่งออกไปเรื่อย ๆ จากจุดกำเนิด และสามารถเขียนแนวทิศทางเดินของหน้าคลื่นได้ด้วยเส้นตรงหรือเส้นรังสี เส้นรังสีที่ลากจากสายอากาศออกไปจะทำมุมกับระนาบแนวนอน มุมนี้เรียกว่า มุมแผ่คลื่น อาจมีค่าเป็นบวก ( มุมเงย ) หรือมีค่าเป็นลบ ( มุมกดลง ) ก็ได้ มุมของการแผ่คลื่นนี้อาจนำมาใช้เป็นตัวกำหนดประเภทของคลื่นวิทยุได้ โดยทั่วไปคลื่นวิทยุอาจแบ่งออกเป็น 2 ประเภทใหญ่ ๆ คือ คลื่นดิน (GROUND WAVE ) กับคลื่นฟ้า (SKY WAVE ) พลังงานคลื่นวิทยุส่วนใหญ่จะเดินทางอยู่ใกล้ ๆ ผิวโลกหรือเรียกว่าคลื่นดิน ซึ่งคลื่นนี้จะเดินไปตามส่วนโค้งของโลก คลื่นอีกส่วนที่ออกจากสายอากาศ ด้วยมุมแผ่คลื่นเป็นค่าบวก จะเดินทางจากพื้นโลกพุ่งไปยังบรรยากาศจนถึงชั้นเพดานฟ้าและจะสะท้อนกลับลงมายังโลกนี้เรียกว่า คลื่นฟ้า
ผลของคลื่นวิทยุที่มีต่อร่างกาย
คลื่นวิทยุสามารถทะลุเข้าไปในร่างกายมนุษย์ได้ลึกประมาณ 1/10 ของความยาวคลื่นที่ตกกระทบ และอาจทำลายเนื้อเยื่อของอวัยวะภายในบางชนิดได้ ผลการทำลายจะมากหรือน้อย ขึ้นอยู่กับความเข้ม ช่วงเวลาที่ร่างกายได้รับคลื่นและชนิดของเนื้อเยื่อ อวัยวะที่มีความไวต่อคลื่นวิทยุ ได้แก่ นัยน์ตา ปอด ถุงน้ำดี กระเพาะปัสสาวะ อัณฑะ และบางส่วนของระบบทางเดินอาหาร โดยเฉพาะนัยน์ตา และอัณฑะ เป็นอวัยวะที่อ่อนแอที่สุดเมื่อได้รับคลื่นวิทยุช่วงไมโครเวฟ

ไมโครเวฟ (Microwave)
                สัญญาณคลื่นความถี่ประมาณ 100 เมกะเฮิรตซ์ เดินทางเป็นเส้นตรง ทำให้สามารถปรับทิศทางการส่งได้แน่นอน การบีบสัญญาณส่งให้เป็นลำแคบ ๆ จะทำให้มีพลังงานสูง สัญญาณรบกวนต่ำ การปรับจานรับและจานส่งสัญญาณให้ตรงกันพอดี จะทำให้สามารถส่งสัญญาณได้หลายความถี่ไปในทิศทางเดียวกันได้ โดยไม่รบกวนกัน
ข้อเสียคือ คลื่นไมโครเวฟไม่สามารถเดินผ่านวัตถุที่กีดขวางได้ สัญญาณอาจเกิดการหักเหในระหว่างเดินทางทำให้มาถึงจาน รับสัญญาณช้ากว่าปกติและสัญญาณบางส่วนอาจสูญหายได้ เรียกว่าเกิด “multipath fading” จากสภาพภูมิอากาศ และความถี่สัญญาณ คลื่นความถี่ตั้งแต่ 8 กิกะเฮิรตซ์ขึ้นไป จะถูกดูดซึมโดยพื้นน้ำ หรือเมื่อผ่านพายุฝนเพราะมีความยาวคลื่นเพียงไม่กี่เซนติเมตร การตั้งสถานีรับ-ส่งสัญญาณไมโครเวฟ (relay station) สามารถตั้งให้อยู่ห่างกันได้ถึง 30-50 กิโลเมตร นิยมนำมาใช้ในธุรกิจ งานให้บริการเช่น โทรศัพท์ทางไกล โทรศัพท์มือถือ การแพร่ภาพโทรทัศน์ เป็นต้น เพื่อหลีกเลี่ยงการวางสายเคเบิล ระบบไมโครเวฟจึงมีราคาถูกกว่าระบบอื่น

สัญญาณแสงเลเซอร์ (Laser beams)
                เป็นระบบการสื่อสารแบบทางเดียว ผู้รับและผู้ส่งสัญญาณข้อมูลจึงต้องมีอุปกรณ์ทั้งในการรับและส่งข้อมูลด้วย  จึงจะสามารถสื่อสารได้สองทาง การส่งข้อมูลด้วยแสงเลเซอร์มีราคาถูกและช่วงความกว้างของช่องสัญญาณสูงมาก เมื่อเทียบกับการใช้สัญญาณไมโครเวฟ ลำแสงเลเซอร์มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางเพียง 1 มิลลิเมตร อุปกรณ์รับสัญญาณมีขนาดโตกว่าเพียงเล็กน้อย การติดตั้งอุปกรณ์รับ-ส่งสัญญาณ ต้องเป็นผู้ที่มีความละเอียด ข้อเสียของลำแสงเลเซอร์คือ ไม่สามารถส่องผ่านสายฝนหรือหมอกหนา ๆ ได้รวมทั้งคลื่นความร้อนจากแสงแดดอาจทำให้แสงเลเซอร์เกิดการหักเหได้ เช่นการส่งสัญญาณแสงเลเซอร์ระหว่างอาคาร เป็นต้น