สายสัญญาณและสือไร้สายblog.bru.ac.th/wp-content/uploads/bp-attachments/...เพือให้เข้าใจเทคโนโลยีการรับส่งสัญญาณแบบ...

สายสญญาณและส�อไรสายสายสญญาณและส�อไรสาย

เพ�อใหเขาใจเทคโนโลยการรบสงสญญาณแบบ Baseband และ broadband เขาใจถงเทคโนโลยแตละแบบวาจะใชตอนไหน

เพ�อใหเขาใจและอธบายเก�ยวกบ ระบบสาย, สญญาณ, crosstalk, shielding, และplenum ได

บอกชนดของสาย 3 ชนดหลกในระบบเครอขายและเทคโนโลยเครอขายแบบไร

จดประสงคการเรยนร

2

บอกชนดของสาย 3 ชนดหลกในระบบเครอขายและเทคโนโลยเครอขายแบบไรสายได

continued

Introduction

ประสทธภาพของเครอขายจะถกจากดดวยสายสญญาณท�ใช หรออกนยหน�งคอ ระบบเครอขายไมสามารถมประสทธภาพดกวาท�สายสญญาณท�สามารถรองรบได

Layer 1 ท�กาหนดใน OSI model เปน Layer ท�ทาหนาท�เก�ยวกบการรบสงบตตอเน�องผานสายสญญาณหรอส�อกลางท�ใช

การรบสงบตตอเน�องผานสายสญญาณหรอส�อกลางท�ใช

เทคโนโลย LAN ไดกาหนดเก�ยวกบประสทธภาพของสายสญญาณท�เช�อมตอระหวางอปกรณเครอขาย 2 อปกรณใดๆแตไมไดกาหนดไปถงตวสายสญญาณจรงๆ

Media • Guided media: copper wire, fiber optics.• Unguided media: wireless transmission.

3

เทคนคในการสงสญญาณผานสาย

Broadband transmission

Baseband transmission

Broadband Transmission

เปนเทคนคการสงสญญาณแบบอนาลอก โดยใชลกษณะคณสมบตแบนดวดทท�กวางของความถ�แมเหลกไฟฟาบนส�อกลาง สามารถสงหลายสญญาณและหลายประเภทของการจราจรไดพรอม ๆ กน (ตรงกนขามกบ baseband ท�ถกสงผานไปในความถ�เดยว )

ส�อกลางอาจเปน สายเคเบลแกนรวม (coax) ใยแกวนาแสง สายเคเบลตเกรยว (twisted pair) หรอไรสาย (twisted pair) หรอไรสาย

แตละชองทางสญญาณจะอยในรปการผสมสญญาณ(มอดเลต)ไปในความถ� ซ� งอปกรณท�สงหรอรบจะตองมการการปรบจน

การไหลของสญญาณเปนแบบทศทางเดยวเทาน�น ด�งน�นจงตองใชสองชองทางเพ�อในการรบ / สงขอมลในคอมพวเตอร

continued

Baseband Transmission

ใชสญญาณดจตอลในการสงไปในสายโดยไมมการผสมคล�นพาหะ(modulation)

สงคา (0 และ 1) เปน pulses โดยใชระดบแรงดนไฟฟาท�ตางกน

ภายในสายในเวลาเดยวกนจะมเพยงสญณาณเดยวเทาน�น

ขอจากดคอถาใชสายเสนเดยวตองสง half-duplex ขอจากดคอถาใชสายเสนเดยวตองสง half-duplex

สามารถสงแบบสองทางได

ใช repeater ในการขยายสญญาณ

Broadband Transmission

ใชตวขยายสญญาณ(amplifiers) ในการตรวจหาสญญาณท�ออน ขยายสญญาณและสงออกไปอกคร� ง

วธการทาใหบอรดแบรนดส�อสารแบบสองทศทางไดม 2 วธหลกๆ คอs• Mid-split broadband

• Dual-cable broadband

ใหแบนวทท�สงกวา แตโดยท�วไปจะแพงกวาระบบ Baseband ใหแบนวทท�สงกวา แตโดยท�วไปจะแพงกวาระบบ Baseband

ประเภทของ Transmission Media

ส�อท�กาหนดทศทางได (Guided Media) เชน สายสญญาณประเภทตางๆ

ส�อท�กาหนดทศทางได (Unguided Media) เชน ส�อไรสายตางๆ

8

Transmission media

Guided media

UnGuidedmedia

ลกษณะท�วไปของสาย

ความเรวในการรบสง

ระยะทางตอ segment

จานวน segments สงสดตอเครอขาย

จานวนอปกรณตอ segment

ความทนทานตอสญญาณรบกวน

ชนดของหวตอ

คณภาพของสาย

อตราการเกดสารพษ

ความสามารถในการโคงงอ

ตนทนของวสดท�ใชทา

ความทนทานตอสญญาณรบกวน

ตนทนของวสดท�ใชทา

ตนทนในการตดต�ง

Guided Transmission Media

Coaxial cable

Twisted Pair

Optical fiberGuided media

10

Coaxial Cable Twisted-pair cable Fiber-optic cable

ส�อนาสญญาณท�ใชในเครอขายคอมพวเตอร

สายสญญาณ

• สายโคเอกเชยล (Coaxial Cable)

• สายคเกลยวบด (Twisted Pairs)

• สายใยแกวนาแสง (Fiber Optics)

ส�อไรสาย (Wireless)

• Radio Transmission• Spread Spectrum Radio

• Narrowband or single-band radio

• Satellite System Links

•• Satellite System Links

• Microwave Transmission• Infrared, Millimeter Waves

• Light wave

• Cellular Radio• Paging Systems,Cordless Telephone,

AMPS, GSM and PCS

สวนแกนกลางเปนสวนท�นาสญญาณขอมล

Coaxial Cable

12

ขอมล

สวนช�นใยขายใชปองกนสญญาณรบกวนจากภายนอกและเปนสายดนในตว

เปนสายสญญาณท�ใชและนยมมากในเครอขายคอมพวเตอรสมยแรกๆ สายโคแอกเชยลสวนใหญจะเรยกส�นๆวา สายโคแอกซ (Coax) Coaxial Cable แบงตามการใชงานเปน 2 เกรด คอ

• เกรด PVC ใชพลาสตกเปนวสดหอหม นยมใชในสานกงานเพราะยดหยนมาก แตเม�อตดไฟจะเกดแกสท�เปนอนตรายตอคน

• เกรด Plenum เปนสายท�ใชตดต�งบนเพดานหรอระหวางช�นหรอพ�นท�ท�มอณหภม

Coaxial Cable(ตอ)

13

• เกรด Plenum เปนสายท�ใชตดต�งบนเพดานหรอระหวางช�นหรอพ�นท�ท�มอณหภมตางจากอณหภมหอง เพราะเปนสายท�ทนไฟ และถาไฟไหมสายแกสท�เกดข�นกไมเปนอนตรายตอคนมากนก

สายโคแอกซ (Coaxial cable)

Coaxial Cable แบงตามขนาดออกเปน 2 แบบ

• สายโคแอกซแบบบาง = Thin Ethernet (thinnet, thinwire, cheapernet, 10Base2)

• สายโคแอกซแบบหนา = Thick Ethernet (thicknet, thickwire, 10Base5)

เปรยบเทยบระหวาง Thinnet และ Thicknet

สายท�ใหญกวานาสญญาณไดดกวา

สายแบบหนามความยงยากในการตดต�งมากกวาเน�องจากเปนสายท�คอนขางแขง

สายแบบบางมความยดหยนท�ดกวาทาใหงายตอการตดต�งและราคากถกกวา

15

สายแบบบางมความยดหยนท�ดกวาทาใหงายตอการตดต�งและราคากถกกวา

ความยดหยนของสายแบบบางทาใหสามารถเดนสายผานทอขนาดเลกท�ตดบนฝาเพดานทาใหเปนท�นยมมากกวา

สายโคแอกซแบบบาง (Thin Coaxial cable หรอ Thinnet Cable)

เปนสายท�มขนาดเลก เสนผานศนยกลางประมาณ 0.64 CM

ตดต�งและใชงานไดงาย

ราคาถกท�งตอนซ�อและตอนตดต�ง

เหมาะกบเครอขายเลก ๆ หรอมการเคล�อนยายบอย ๆ

เหมาะกบเครอขายเลก ๆ หรอมการเคล�อนยายบอย ๆ

ใชหวตอ BNC T-connectors ในการเช�อมระหวางอปกรณเครอขายกบการดแลนคอมพวเตอร

สามารถนาสญญาณไดไกลถง 185 เมตร

BNC Connector

Radio Government (RG) Specifications

การออกแบบสายโคแอกเชย ด�งเดมใชเพ�อรบสงสญญาณขอมลคล�นความถ�วทย

Thinwire Ethernet Cable

สายโคแอกซแบบหนา (Thick Coaxial Cable หรอ Thicknet Cable)

เปนสายคอนขางแขง ใหญกวาสายโคแอกซแบบบาง

มเสนผานศนยกลางประมาณ 1.27 cm

สวนใหญใชเปน backbone

ใช vampire tap ในการเช�อมตออปกรณกบสาย โดยใช transceiver ในการรบสญญาณ โดยท� transceiver จะมหวตอแบบAUI (attachment unit ใช vampire tap ในการเช�อมตออปกรณกบสาย โดยใช transceiver ในการรบสญญาณ โดยท� transceiver จะมหวตอแบบAUI (attachment unit interface) เพ�อเช�อมตอกบอปกรณคอมพวเตอร

สามารถนาสญญาณไดไกลถง 500 เมตร

การเช�อมตอสาย Thickwire Ethernet

การเช�อมตอสาย Thickwire Ethernet

Thickwire Ethernet Cable

เปรยบเทยบระหวาง Thinnet และ Thicknet

สายธกคเนต (Thicknet)

• ตามกฎการนาสญญาณ สายท�ใหญกวายอมนาสญญาณไดดกวา

• จะยดหยนในการตดต�งนอยกวาเน�องจากเปนสายท�คอนขางแขง

สายแบบอนเนต (Thinnet)

• ยดหยนท�ดกวาทาใหงายตอการตดต�งและราคากจะถกกวา • ยดหยนท�ดกวาทาใหงายตอการตดต�งและราคากจะถกกวา

• ความยดหยนของสายมผลตอการตดต�งเม�อเดนสายผานทอขนาดเลกท�ตดบนเพดาน ทาใหเปนท�นยมมากวา

หวเช�อมตอท�ใชกบสายโคแอกซ

ท�ง Thinnet และ Thicknet จะใชหวเช�อมตอท�เรยกวาหว BNC

ใชในการเช�อมตอระหวางสายสญญาณและเนตเวรคการด

หวเช�อมตอแบบ BNC มหลายแบบ

• หวเช�อมสาย BNC (BNC Cable Connector) เปนหวท�เช�อมเขากบปลายสาย

• หวเช�อมสายรปตว T (BNC T-Connector) เปนหวเช�อมตอระหวางสายสญญาณกบเนตเวรค• หวเช�อมสายรปตว T (BNC T-Connector) เปนหวเช�อมตอระหวางสายสญญาณกบเนตเวรคการด

• หวเช�อมสายแบบ Barrel (BNC Barrel Connector) เปนหวท�ใชในการเช�อมตอสายสญญาณเพ�อใชสายมขนาดยาวข�น

• ตวส�นสดสญญาณ (BNC Terminator) เปนหวท�ใชในการส�นสดสญญาณท�ปลายสายรบกวนสญญาณท�ใชนาขอมลสมจรง ซ� งจะทาใหเครอขายลอมเหลวในท�สด

หวเช�อมตอแบบ BNC

BNC Cable Connector BNC T-Connector

BNC Barrel Connector BNC Terminator

สายคเกลยวบด (Twisted Pairs)

เสนผานศนยกลางประมาณ 0.016-0.035 น�ว

ภายในสายประกอบไปดวย สายทองแดงบดเกลยวเปนคกนอย เพ�อเปนการปองกนคล�นรบกวนจากภายนอก

สายคบดเกลยวท�ใชกบเครอขาย LAN จะประกอบดวย 4 ค

สายคเกลยวบดท�ใชในเครอขายแบงออกไดเปน 2 ประเภท สายคเกลยวบดท�ใชในเครอขายแบงออกไดเปน 2 ประเภท

• STP (Shielded Twisted Pairs) หรอสายคเกลยวบดหมเกราะ

• UTP (Unshielded Twisted Pairs) หรอสายคเกลยวบดไมหมเกราะ

Types of TP Cable

Unshielded and Shielded TP

• มช�นท�เปนแผนโลหะบางๆ หรอใยโลหะท�ถกเปยเปนตาขาย หมเพ�อปองกนสญญาณรบกวนจากคล�นแมเหลกไฟฟา เชน

Shielded Twisted Pair (STP) Unshielded Twisted Pair (UTP)• ไมมสวนท�เปน Shield ปองกน

สญญาณรบกวน ทาใหอาจมการรบกวนจากคล�นไฟฟาจากภายนอกได

• ราคาไมแพง

•

29

คล�นแมเหลกไฟฟา เชน คล�นวทยตางๆ

• ราคาคอนขางสงกวาแบบ UTP

• ราคาไมแพง

• นยมใชมากสดในระบบเครอขาย แตความยาวของสายจากจดถงจดตองไมเกน 100 เมตร

Shielded Twisted-Pair Cable

30

Unshielded Twisted-Pair Cable

31

คณสมบตพเศษของสายคเกลยวบด

ในการรบสงสญญาณน�นจาเปนตองใชสายหน�งคในการสงสญญาณและอกหน�งคในการรบสญญาณ ซ� งในแตละคจะมท�งข�วบวกและลบในการทาเชนน� เปนเทคนค อยางหน�งท�เรยกวา “Differential Signaling”

ซ� งเปนเทคนคเพ�อท�จะกาจดคล�นรบกวน (Electromagnetic Noise) ท�เกดกบสญญาณขอมล

ซ� งคล�นรบกวนน� เกดข�นไดงายและถาเกดกบสายสญญาณแลวจะทาใหสญญาณขอมลยากตอการอานหรอแปลความหมาย

32

Effect of Noise on Parallel Lines

33

Noise on Twisted-Pair Lines

34

มาตรฐานสายสญญาณ

สมาคมอตสาหกรรมอเลกทรอนกส หรอ EIA (Electronics Industries Association) และสมาคมอตสาหกรรมโทรคนนาคม หรอ TIA (Telecommunication Industries Association) ไดรวมกนกาหนดมาตรฐาน EIA/TIA 568 ซ�งเปนมาตรฐานท�ใชในการผลตสาย UTP

มาตรฐานสายสญญาณ

Category 1/Class A: เปนสายท�ใชไดกบโทรศพทอยางเดยว

Category 2/Class B: เปนสายท�ใชแบนดวธไดถง 4 MHz ทาใหสงขอมลแบบดจตอลไดถง 4 Mbps ประกอบดวยสายคเกลยวบด 4 ค

Category 3/Class C: สงขอมลไดถง 16 Mbps ประกอบดวยสายคเกลยวบด 4 ค

Category 4: สงขอมลไดถง 20 Mbps ประกอบดวยสายคเกลยวบด 4 ค

36

Category 4: สงขอมลไดถง 20 Mbps ประกอบดวยสายคเกลยวบด 4 ค

Category 5/Class D: สงขอมลไดถง 100 Mbps โดยใช 2 ค และ สงขอมลไดถง1000 Mbps โดยใช 4 ค

Category 5 Enhanced(5e): สงขอมลแบบ Full Duplex ท� 1000 Mbps โดยใช 4 ค

Category 6/Class E: เปนสายท�ใชแบนดวธไดถง 250 MHz

Category 7/Class F: เปนสายท�ใชแบนดวธไดถง 600 MHz

UTP Connectors

37

หวเช�อมตอท�ใชกบสายคเกลยวบด

ใชหวเช�อมตอแบบ RJ-45

หวเช�อมตอท�ใชกบสายคเกลยวบด

การทดสอบสาย UTP

เม�อตดต�งสาย UTP เสรจแลว ข�นตอนตอไปคอ การทดสอบสายสญญาณดงกลาวใหเปนไปตามมาตรฐาน

ซ� งเคร�องมอท�ใชในการทดลองสาย UTP จะเรยกวาเคเบลแอนาไลเซอร (Cable Analyzer)

• Wire Map : คอการทดสอบสายสญญาณวาตดต�งถกหรอไม ซ� งส�งท�ตองทดสอบคอ• Wire Map : คอการทดสอบสายสญญาณวาตดต�งถกหรอไม ซ� งส�งท�ตองทดสอบคอ

• ทดสอบการส�นสดสายท�ปลายท�งสองดาน

• ทดสอบความตอเน�องของสาย หรอสายขาดระหวางปลายท�งสองดานหรอไม

• ทดสอบวาสายสญญาณวงจรแตละวงจรปดหรอไม

• การทดสอบการครอสสโอเวอรสาย

• ความยาวสาย (length) : ซ� งสาย UTP ท�ใชกบระบบอเธอรเนตตองไมเกน 100 เมตร

• คาคณสมบตของสาย ดงท�ไดกาหนดตามมาตรฐาน

10BaseT’s Networking Characteristics

สายใยแกวนาแสง (Fiber Optic)

ใชสญญาณแสงในการสงแทนสญญาณไฟฟา

สงสญญาณทศทางเดยว หากตองการสงสองทางตอง ใชสองเสน

การสงสญญาณไมถกรบกวนจากสมานแมเหลกไฟฟาตางๆ

ทนทานตอสภาวะสภาพแวดลอมตาง ๆ

ทนทานตอสภาวะสภาพแวดลอมตาง ๆ

ตวกลางท�ใชการสงสญญาณแสงคอ ใยแกว ซ�งมขนาดเลกและบางทาใหประหยดพ�นท�ไดมาก

Fiber-optic Cable

ชนดของสาย Fiber-optic หลก ๆ

Single-mode cables• ภายในจะมใยแกวเพยงอนเดยวตอหน�ง core

• มเสนใยแกวสวนแกนขนาดเลกกวาสายแบบมลตโหมด

• ราคาสงมาก

• การทางานจะใชเลเซอรในการสง ทาใหสงสญญาณไดไกลกวา

Multi-mode cables Multi-mode cables• ภายในจะมใยแกวสองหรอมากกวา ตอหน�ง core

• นยมใชในระบบ LAN มากท�สด

• ราคาถก

• การทางานจะใช light emitting diodes (LEDs) ทาใหสงสญญาณไดใกลกวา

ประเภทของใยแกวนาแสง

Fibe

r Opt

ic M

ode

MultimodeStep-Index

Graded-IndexSingle Mode

45

• จานวนลาแสงท�เดนทางหรอเกดข�นจะเปน ตวบอกโหมดของแสงท�เดนทางภายในเสนใยแกวนาแสงน�น

Fibe

r Opt

ic M

ode

Single Mode

Single Mode

46

Multimode Step-Index

47

Multimode Graded-Index

48

Optical Fiber Transmission Modes

49• MMF (Multimode Fiber Optic) เปนสายไฟเบอรท�นยมใชในระบบ LAN มากท�สด

Transmission Characteristics ( Fiber optic )

สงขอมลดวยความถ�ของแสงในชวง 1014 ถง 1015 Hz ทาใหใชBandwidth ไดกวางและสงขอมลไดดวยอตราสงสง

ทาใหการสงสญญาณไมถกรบกวนจากสนามแมเหลกไฟฟาตางๆท�งยงทนตอสภาพแวดลอมไดด

ใยแกวท�มขนาดเลกทาใหประหยดพ�นท�ไดมาก ใยแกวท�มขนาดเลกทาใหประหยดพ�นท�ไดมาก

สามารถสงสญญาณไปไดไกลโดยมการสญเสยสญญาณนอย

ใหอตราขอมลสงกวาสายแบบโลหะหลายเทา

ความปลอดภยในการสงขอมลมมาก เพราะยากแกการดกขอมล

50

แหลงกาเนดแสงท�ใชในการสงสญญาณ

Light Emitting Diode (LED)

Injection Laser Diode (ILD)

51

ขอด-ขอเสยของสาย Fiber-optic

ขอด

• ทนทานตอสญญาณรบกวนจากภายนอก

• มความปลอดภยสง

• เปนส�อท�ดมาก มความเรวสง ระยะทางไกล

ขอเสย ขอเสย

• ราคาสง

• ตดต�งไดยาก

การเช�อมสายไฟเบอร

การเช�อมตอใยแกวนาแสงมหลายวธ ซ�งการท�จะเลอกใชวธใดกแลวแตความเหมาะสมกบงานตางๆ ท�ตองการตดต�งในระบบส�อสาร หรอเครอขายส�อสาร

• การเช�อมตอเชงกล (Mechanical Splice)

• การเช�อมตอดวยวธหลอมรวม (Fusion Splice)• การเช�อมตอดวยวธหลอมรวม (Fusion Splice)

Fiber-optic Media Connectors

หวเช�อมตอแบบ ST ออกแบบโดยบรษท AT&T นยมมากท�สดสาหรบสายไฟเบอรแบบมลตโหมด

หวเช�อมตอแบบ FC/PC จะมลกษณะคลายๆ กบแบบ ST เคยเปนท�นยมใชกบสายชงเกดโหมดมาก

หวเช�อมตอแบบ SC เปนหวแบบเช�อมตอท�กาลงเปนท�นยมใชกบ หวเช�อมตอแบบ SC เปนหวแบบเช�อมตอท�กาลงเปนท�นยมใชกบสายไฟเบอรปจจบน

หวเช�อมตอแบบ SMF (Small Form Factor) เน�องจากหวเช�อมตอท�กลาวมาขางตนเปนหวเช�อมตอท�มขนาดใหญทาใหเปลองพ�นท�บนอปกรณเครอขาย

Fiber-optic Media Connectors

การทดสอบสายไฟเบอร

การทดสอบการสญเสยของสญญาณของลงค (End-to-End Optical Link Loss)

อตราการสญเสยตอหนวยความยาว (Attenuation)

การสญเสยเน�องจากการเช�อมตอแบบตางๆ (Splice, Connectors)

ความยาวของสายไฟเบอร ความยาวของสายไฟเบอร

เคร�องมอทดสอบสายไฟเบอร

OTDR (Optical Time Domain Reflect meter) คอเคร�องมอท�ใชทดสอบคณสมบตของสายไฟเบอร

OTDR สามารถตรวจจบวดคณสมบตของสายไฟเบอรหลายประเภท ซ�งส�งท� OTDR รายงานใหทราบน�นจะเรยกวาเหตการณ (Event)

• เหตการณท�มการสะทอนกลบของแสง (Reflective Event)• เหตการณท�มการสะทอนกลบของแสง (Reflective Event)

• เหตการณท�ไมมการสะทอนกลบของแสง (Non-reflective Event )

Fiber-optic Cable Characteristics

ปจจยท�ใชในการเลอกชนดของสาย

ความเรว

งบประมาณ

ความสามารถ

สภาพแวดลอม

สภาพแวดลอม

สถานท�

ระยะทาง

การขยายในอนาคต

เปรยบเทยบคณลกษณะสายแตละชนด

ส�อไรสาย (Wireless Transmission)

เปนส�อชนดกาหนดทศทางไมได

รบสงสญญาณผานเสาอากาศ

ทศทางการแพรสญญาณ

• สญญาณจะแพรออกไปทกทศทาง

• สามารถรบสญญาณโดยใชเสาอากาศหลายอนได

61

•• สามารถรบสญญาณโดยใชเสาอากาศหลายอนได

Wireless Networking: Intangible Media

สงขอมลผานความถ�แมเหลกไฟฟาผานช�นบรรยากาศ เพ�อสงขอมลจากอปกรณเครอขายหน�งไปยงอปกรณอ�น

โดยท�วไปจะใชรวมกบเครอขายแบบใชสาย

62

ความสามารถของเครอขายไรสาย

สรางการเช�อมตอช�วคราวไปยงเครอขายสายท�มอยแลว

ใชเปนเครอขายสารองหรอการเช�อมฉกเฉนของเครอขายแบบมสายท�มอยแลว

ขยายเครอขายแบบ ในพ�นท�ท�เครอขายแบบสายไปไมถง

ชวยใหผใชงานเครอขายเคล�อนยายไปท�ตางๆ ภายในขอบเขตท�กาหนดได

63

Commercial Applications for Wireless Networking

ชวยใหผใชสามารถใชงานแบบเคล�อนท�ไดตลอดเวลา

ชวยใหผใชสามารถเขาถงเครอขายดวยความสะดวก

ชวยใหผใชเขาถงเครอขายในสภาพแวดลอมท�มการเปล�ยนแปลงไดอยางตอเน�อง

เพ�มการบรการลกคา ในพ�นท�ท�มคนพลกพลานไดดข�น

อานวยความสะดวกในการเช�อมตอเครอขาย ในพ�นท�ท�ไมสามารถเดนสายหรอมตนทนในการตดต�งสง

อานวยความสะดวกในการเช�อมตอเครอขาย ในพ�นท�ท�ไมสามารถเดนสายหรอมตนทนในการตดต�งสง

64

Wireless LAN Applications

ยงตองใชอนเตอรเฟซเครอขายกบเคร�องคอมพวเตอร แตอนเตอรเฟซเปนเสาอากาศแทนท�จะสายเคเบล

ตองใชอปกรณท�จดเช�อมตอ (access point device) เพ�อเช�อมอปกรณไรสายและเครอขายแบบมสาย

65

Wireless Access Point Device

66

Wireless LAN Transmission

ความถ�ส�อไรสาย

• Radio: 10 KHz to 1 GHz

• Microwave: 1 GHz to 500 GHz

• Infrared: 500 GHz to 1 THz

เทคโนโลยส�อไรสายท�สาคญ

•

67

เทคโนโลยส�อไรสายท�สาคญ

• Infrared

• Laser

• Narrowband, single-frequency radio

• Spread-spectrum radio

Broadcast Medium Principles

เปนความสมพนธแบบผกผนระหวางความถ�และระยะทาง

เปนความสมพนธโดยตรงระหวางความถ�และอตราการถายโอนขอมลและแบนดวดธ

เทคโนโลยความถ�ท�สงข�นมกจะใชการกระจายสญญาณอยางหนาแนนและชองวางระหวางเคร�องสงและเคร�องรบตองไมมส�งกดขวางมาบดบง

68

และชองวางระหวางเคร�องสงและเคร�องรบตองไมมส�งกดขวางมาบดบงเพ�อใหการรบสงไดถกตอง

เทคโนโลยส�อสารไรสาย

เทคโลยการส�อสารไรสายแบงออกเปน 4 ประเภท โดยแตละประเภทจะใชชวงความถ�ของคล�นแมเหลกไฟฟาท�ตางกน

• ระบบวทยแบบความถ�แคบ Narrow Band Technology

• Spread Spectrum Technology

• Frequency-Hopping • Frequency-Hopping

• Direct Sequence

• อนฟราเรด (Infrared )

• เลเซอร (Laser)

Electromagnetic Spectrum

70

ประเภทท�ใชสญญาณคล�นความถ�วทย

Narrow Band Technology เปนระบบวทยแบบความถ�แคบ เปนการรบสงความถ� 902 MHz ถง 928 MHz, 2.14 MHz ถง 2.484 และ 5.725 MHz ถง 5.850 MHz สญญาณจะมกาลงต�า (โดยท�วไปประมาณ 1 มลลวตต) และใชในการรบ-สงขอมลระหวางตนทางกบปลายทางเพยง 1 คเทาน�น

Narrow-band, Single-frequency Wireless LAN Characteristics

72

Spread Spectrum Technology ระบบเครอขายไรสายสวนใหญนยมใชเทคนค Spread Spectrum Technology ซ� งใชความถ�ท�กวางกวา Narrow Band Technology ซ� ง Spread Spectrum คอ ชวงความถ�ระหวาง 902-928 MHz และ 2.4-2.484 GHz โดยการสงสญญาณเทคนค Spread Spectrum สามารถแบงไดเปน 2 แบบคอ

• Frequency-Hopping

• Direct Sequence • Direct Sequence

Frequency Hopping

Frequency - Hopping Spread Spectrum (FHSS) การสงสญญาณรปแบบน�จะใชความถ�แคบพาหะเพยงความถ�เดยว (Narrow Band)

FHSS มการเปล�ยนชองสญญาณระหวางการสง

• ชวยลดผลกระทบจากสญญาณรบกวน

• อนญาตใหมการซอนกนข�นพ�นท�ส�อสาร• อนญาตใหมการซอนกนข�นพ�นท�ส�อสาร

ประโยชนของการฮอปป� งความถ�

ความปลอดภย เน�องจากใครกตามท�ตองการเช�อมตอกบเครอขายไดน�นจะตองทา 3 ส�งตอไปน�

• เขาไปอยในพ�นท�ท�สามารถรบสงสญญาณได

• ตองสามารถตรวจจบสญญาณท�รบสงหลายชองสญญาณ

• ตองตรวจจบลาดบการเปล�ยนสญญาณได ซ� งลาดบการเปล�ยนชองอาจด• ตองตรวจจบลาดบการเปล�ยนสญญาณได ซ� งลาดบการเปล�ยนชองอาจดเหมอนกนการสม

Direct Sequence

Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) เปนเทคนคท�ยงใชคล�นพาหะท�ตองระบความถ�ท�ใช

สามารถสงขอมลไดมากกวาแบบ Narrow Band วธน� เปนวธท�เหมาะกบสภาพแวดลอมท�มการแทรกสอดรบกวนจากคล�นวทยอ�น ๆ อยางรนแรง

การทางานจะคลายๆ กบฟรเควนซฮอฟป� งคอ จะแบงแบนดวธออกไปเปน การทางานจะคลายๆ กบฟรเควนซฮอฟป� งคอ จะแบงแบนดวธออกไปเปนชองสญญาณยอย ๆ และจะเปล�ยนชองสญญาณในการรบสงไปเร�อย ๆ

แตการเปล�ยนชองสญญาณจะเปนไปตามลาดบท�กาหนดไว ในขณะท�ฟรเควนซฮอปป� ง จะลาดบเปนแบบสม

ความปลอดภยของขอมลกจะลงลด เทคนคน� เรยกวา “DSSS (Direct Sequence Spread Spss)”

Orthogonal Frequency Division Multiplex (OFDM)

เทคนคน� ถกนามาใชเพ�อเพ�มความเรวในการสงขอมลตามมาตรฐานใหม ๆ ของระบบเครอขายไรสาย คอ IEEE 802.11a, 802.11g และ 802.11n

การสงสญญาณคล�นวทยแบบน� เปนการ Multiplex สญญาณโดยชองสญญาณความถ�จะถกแบงออกเปนความถ�พาหะยอย (subcarrier) หลาย ๆ ความถ� หลาย ๆ ความถ�

โดยแตละความถ�พาหะยอยจะต�งฉากซ�งกนและกน ทาใหมนเปนอสระตอกน

ความถ�ท�คล�นพาหะท�ต�งฉากกนน�นทาใหไมมปญหาการซอนทบของสญญาณท�อยตดกน

Spread-spectrum LAN Characteristics

78

Microwave Networking Technologies

สามารถสงขอมลดวยอตราการสงขอมลท�สงกวาระบบวทย

ชองวางระหวางเคร�องสงและเคร�องรบตองไมมส�งกดขวางมาบดบง

จะตองไดรบอนมตการออกใบอนญาต FCC

มราคาแพงกวาระบบวทย

ท�งสองประเภท•

79

ท�งสองประเภท• บนพ�นดน (Terrestrial)

• ดาวเทยม (Satellite)

Terrestrial Microwave

คล�นแมเหลกไฟฟาจะถกสงจากจานสงบนเสา หรอบนยอดอาคาร ท�ตนทางพงตรงไปยงจานรบปลายทางในลกษณะเสนสายตา

สามารถสงขอมลไดในระยะไกล

สะดวกในการตดต�ง เพราะไมตองขดพ�นวางสาย

ไมสามารถเดนทางผานทะลวตถท�กดขวางได ไมสามารถเดนทางผานทะลวตถท�กดขวางได

ถกรบกวนไดงาย จากคล�นแมเหลกไฟฟา ฟาผาหรอพายฝน

คาใชจายสง และตองหาตาแหนงในการตดต�งท�เหมาะสม

80

Microwave Transmission

ขอด รบ-สงไดไกล ขอเสย เกดสญญาณ

รบกวนไดงาย

81

Terrestrial Microwave LAN/WAN Characteristics

82

Satellite Transmission

เหมอนการสงขอมลแบบ Microwave ดาวเทยมเปนเหมอนRepeater ขนาดใหญท�ลอยอยบนทองฟา

ลกษณะการสงขอมลสาหรบดาวเทยม• From the earth --> satellite : Uplink

• From satellite --> the earth : Downlink

83

• From satellite --> the earth : Downlink

Satellite Communication

84

Satellite Microwave

ใชดาวเทยม สงและถายทอดสญญาณระหวางผสงและผรบ

ตองมการเชา ทาใหมคาใชจายท�สง

85

Satellite Microwave WAN Characteristics

86

Infrared LAN Technologies

ใชลาแสงแสงอนฟราเรดสงสญญาณระหวางคของอปกรณ

มแบนดวดธสง ทางานไดดสาหรบการใชงานระบบ LAN

ชองวางระหวางเคร�องสงและเคร�องรบตองไมมส�งกดขวางมาบดบง

87

Infrared

Infrared Technology ลาแสงอนฟราเรด (Infrared : IR) เปนสวนหน�งของสเปกตรมแมเหลกไฟฟาอยในยานความถ�ของแสงท�อยต �ากวาแสงสแดงท�ตาของคนเราจะไมสามารถมองเหน

ถกนามาใชเพ�อการส�อสารท�ใชในระยะใกล ไดแก อปกรณควบคมแบบไรสาย (Wireless Remote Control) ท�ควบคมเคร�องรบโทรทศน เคร�องไรสาย (Wireless Remote Control) ท�ควบคมเคร�องรบโทรทศน เคร�องเลนวดโอ เคร�องคอมพวเตอร Notebook

คณสมบตเดนของคล�นอนฟราเรดและคล�นส�น คอ เดนทางเปนแนวตรง ราคาถก และงายตอการผลตใชงาน แตคล�นประเภทน�ไมสามารถเดนทางผานวตถหรอส�งกดขวางได และถกรบกวนจากแสงอาทตยได

Cellular System

ใชส�อประเภทคล�นวทยในการรบสงสญญาณ และสญญาณจะตองอยในพ�นท�หน�งท�เรยกวา “เซลล (Cell)” มลกษณะเปนรปรงผ�ง

โดยการรบสงสญญาณในแตละเซลลจะมเสาอากาศเปนของตวเอง และใช คล�นสญญาณท�ตางกนเพ�อปองกนการรบกวนระหวางกน

การรบสงสญญาณใชวธการมอดเลตสญญาณ Analog เขาชองส�อสาร โดยแบง การรบสงสญญาณใชวธการมอดเลตสญญาณ Analog เขาชองส�อสาร โดยแบงความถ�ออกเปนชองเลกๆ ทาใหมขอจากดเร�องจานวนชองสญญาณและ การใชงานไมเตมประสทธภาพ ตวเคร�องโทรศพทกมขนาดใหญและใชกาลงไฟฟามาก

Cellular System

โครงสรางของเครอขายระบบโทรศพทเซลลลารแตละเซลลจะเช�อมตอถงกน ซ� งแตละเซลลมรศมทาการกวางหรอแคบข�นอยกบความหนาแนนของการใชโทรศพทเซลลลาร

ถาการใชโทรศพทเซลลลารมความหนาแนนมากจานวนเซลลจะเพ�มข�นรศมของแตละเซลลจะใหญข�น

แตละเซลลจะใหญข�น

มาตรฐานท�วไปท�นยมใชขนาดของเซลลมรศมต�งแต 250 เมตร ถง 30 กโลเมตร

แตละเซลลท�ถกแบงออกจะตองเพ�มสถานฐานเขาไปทกเซลล เคร�องรบเคร�องสงแตละเซลลสามารถทางานไดท�กาลงสงซ� งครอบคลมอยเฉพาะพ�นท�เลกๆ ของเซลลตวเองเทาน�น ทาใหเคร�องรบสงท�ใชงานมขนาดเลกลง

Cellular System

91

Advanced Mobile Phone System (AMPS)

แบงพ�นท�ใหบรการออกเปน เซล

ในแตละเซลมขนาด 10-20 กโลเมตร และแตละเซลท�อยกลมเดยวกนจะไมใชชดความถ�เดยวกน

แนวคดหลกคอการแบงเซลใหมขนาดเลก และนาความถ�กลบมาใชใหม

ในแตละเซลประกอบดวย base station, transmitter-receiver และ ในแตละเซลประกอบดวย base station, transmitter-receiver และ MTIO(Mobile telephone switching center).

92

Digital Cellular Telephone

GSM : Global Systems for Mobile communication.

แตละเซลประกอบดวย base station และ MTSO

ใชสญญาณแบบดจตอลและมการเขารหส

93

ยคของการส�อสารแบบเคล�อนท�ไรสาย (Mobile Wireless Communication)

ยค 1G (First Generation) ป 2526 ระบบเซลลลารเร�มพฒนาข�นใชงานโดยระบบแรกท�พฒนามาใชงานเรยกวา ระบบ AMPS (Advance Mobile Phone Service)

• สงสญญาณไรสายโดยใชวธการ มอดเลตแบบอนาลอก โดยใชคล�นความถ� 824-894 MHz โดยใชหลกการแบงชองทาง ความถ�หรอท�เรยกวา FDMA (Frequency Division Multiple Access)

• ตอมาประมาณ ป 2533 ไดพฒนามาตรฐานใหมโดยใชช�อวา ระบบ GSM (Global System • ตอมาประมาณ ป 2533 ไดพฒนามาตรฐานใหมโดยใชช�อวา ระบบ GSM (Global System for Mobile Communication) โดยเนนระบบเช�อมโยงตดตอกนได ท�วโลก ใชวธการเขาถงชองสญญาณดวยระบบ TDMA (Time Division Multiple Access) โดยใชความถ� 890-960 MHz ในการตดตอกบสถานฐาน

94

ยคของการส�อสารแบบเคล�อนท�ไรสาย (Mobile Wireless Communication)

• มขอจากดในเร�องจานวนชองสญญาณ และการใชไมเตมประสทธภาพ จงตดขดเร�อง การขยายจานวนเลขหมาย และการขยายแถบความถ�

• ประจวบกบระบบเคร�องรบสง สญญาณวทยกาหนดขนาดของเซลล และความแรงของสญญาณเพ�อใหเขาถงสถานฐานได ตวเคร�องโทรศพทเซลลลารยงมขนาดใหญ ใชกาลงงานไฟฟามาก

•• ระบบโทรศพทแบบอนาลอกน�นจะไมรองรบการสงผานขอมลใดๆ นอกจากเสยง หรอแคโทรออกและรบสายเทาน�น

• ไมมการรองรบการใชงานขอมลอ�นๆ โดยปรมาณผ โทรศพทมอถอยงอยในขอบเขตท�จากดมาก และจะพบวาผใชมกจะเปนนกธรกจท�มรายไดสง

ยคของการส�อสารแบบเคล�อนท�ไรสาย (Mobile Wireless Communication) (ตอ)

ยค 2G (Second Generation) ใชวธการมอดเลตระบบดจตอล • มการกาหนดเสนทางและการคนหาเสนทางเพ�อเช�อมกบสถานฐานไดด ทาใหเกดระบบโรม

ม�ง (Roaming) คอ การนาโทรศพทมอถอไปใชในเครอขายของผใหบรการรายอ�นในตางประเทศ และเกดระบบโทรศพทมอถอแบบ GSM

• เช�อมโยงกนแบบรวงผ�ง (Cellular) ทกคร� งท�เปดโทรศพทมอถอ เคร�องโทรศพทจะตดตอ กบสถานฐานเพ�อลงทะเบยนตาแหนง จากน�นกสามารถตดตอกบระบบได

• มการเขารหสสญญาณเสยง โดยบบอดสญญาณเสยงในรปแบบดจตอลใหมขนาดเลกลง• มการเขารหสสญญาณเสยง โดยบบอดสญญาณเสยงในรปแบบดจตอลใหมขนาดเลกลงเหลอประมาณ 9 กโลบตตอวนาท ตอชองสญญาณ

• การตดตอจาก โทรศพทมอถอกบสถานฐาน ใชวธการ 2 แบบ คอ • TDMA คอ การแบงชองเวลาออกเปน ชองเลกๆ และแบงกนใช ทาใหใชชองสญญาณความถ�วทยได

เพ�มข�นจากเดมอยางมากของเครอขาย GSM

• การแบงการเขาถงตามการเขารหส และการถอดรหสโดยใสแอดเดรส เหมอน IP Address เรยกวธการน�วา CDMA - Code Division Multiple Access

96

ยค 2.5G เน�องจากการลงทนในชวงยค 2G ในปรมาณท�มาก ผประกอบการในธรกจโทรศพทมอถอ จงพฒนาเครอขาย 2G ท�ใชงานอยใหมศกยภาพเพ�มเตม

• เกดบรการรปแบบ ใหมๆ เชน EMS (Enhanced Messaging Service) หรอ MMS (Multimedia Messaging Service) รวมถงบรการอนเทอรเนตไรสายผายอปกรณส�อสาร เชน PDA (Personal Digital Assistant), Smart Phone

• มาตรฐานเทคโนโลย การส�อสารขอมลในรปแบบใหมจงถกกาหนดข�นภายใตแนวคดใน

ยคของการส�อสารแบบเคล�อนท�ไรสาย (Mobile Wireless Communication) (ตอ)

• มาตรฐานเทคโนโลย การส�อสารขอมลในรปแบบใหมจงถกกาหนดข�นภายใตแนวคดในการพฒนาเครอขายเดม คอ

• เทคโนโลย HSCSD (High Speed Circuit Switching Data),

• GPRS (General Packet Radio Service) หรอ EDGE (Enhanced Data Rate for GPRS Evolution) ของคาย GSM

• เทคโลย CDMA2000 1xEV-DV หรอ CDMA2000 1xEV-DO ของคาย CDMA เรยกมาตรฐานโดยรวมวา เทคโนโลยยค 2.5G/2.75G

97

ยคของการส�อสารแบบเคล�อนท�ไรสาย (Mobile Wireless Communication) (ตอ)

ยค 3G (Third Generation) UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) เปดตวคร� งแรกในปพ.ศ. 2544 กาหนดเปนมาตรฐานโดย 3GPP (Third Generation Program Partnership)

ใชงานในแถบยโรป ญ�ปน และจน โดยใชโครงสรางรวมกบระบบ GSM เวอรชน (Version) แรกของ UMTS ท�นยมมากท�สด คอ W-CDMA

W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) เปนเทคโนโลยท�พฒนาโดยบรษทโดโคโม ของญ�ปน เปนเทคโนโลย CDMA ท�มมาตรฐานตามขอกาหนดของ ITU และเปนท�รจกกนอยางเปนทางการในช�อวา IMT-2000

โดย W-CDMA เปนเทคโนโลยการส�อสารท�มประสทธภาพในการรบสงขอมลแบบไรสายท�งเสยง ภาพ ขอมล และภาพวดโอดวย

ความเรวถง 2 Mbps ผานโทรศพทมอถอและอปกรณไรสายความเรวสง

ยคของการส�อสารแบบเคล�อนท�ไรสาย (Mobile Wireless Communication) (ตอ)

โดยสญญาณขาเขาจะถกแปลงเปนสญญาณดจตอลและสงเปนรหส ผานแถบความถ�สญญาณกระจายไปสคล�นความถ�ตางๆ

เทคโนโลยน� ใชความถ� 5 MHz และพฒนาการกาวตอไปของเทคโนโลยน�จะนาไปสความสามารถในการสงขอมลท�ความเรวสงข�น เรยกวา HSPA (High Speed Packet Access) ซ� งสามารถสงขอมลดวยความเรวสงถง 14 Mbps

CDMA2000 เปนมาตรฐานท�กาหนดโดย 3GPP2 ใชในแถบอเมรกาเหนอและเกาหลใต เปนระบบท�ใชโครงสรางพ�นฐานรวมกบระบบ IS-95 (cdmaOne)

โดยเวอรชนลาสดของ CDMA2000 คอ EVDO Rev ซ� งสามารถสงขอมลดวยความเรวสงถง 14.7 Mbps

ยค 4G (Fourth Generation) ซ� งเปนระบบเครอขายไรสายความเรวสงชนดพเศษ

• โดย ITU ไดกาหนดความตองการสาหรบมาตรฐาน IMT-Advance ซ� งเปนมาตรฐานท�พฒนา ตอจาก IMT-2000 ของ 3G

• ขอกาหนดคอ ระบบตองรองรบแบนดวธไดถง 100 Mbps สาหรบการส�อสารท�มการเคล�อนท�เรว เชน ในรถหรอรถไฟ และรองรบแบนธวธท� 1 Gbps สาหรบการส�อสารท�เคล�อนท�ชา เชน เดนหรอยนอยกบท�

ยคของการส�อสารแบบเคล�อนท�ไรสาย (Mobile Wireless Communication) (ตอ)

เคล�อนท�ชา เชน เดนหรอยนอยกบท�

• 4G จะเปนระบบท�ใหบรการไดท�ง Smart Phone, Tablet หรอ Notebook ซ� งจะรองรบ การส�อสารแบบ IP เหมอนกบระบบอนเทอรเนต

• ระบบท�กาลงพฒนาใหกาวไปสยค 4G เชน LTE (Long Term Evolution) และ WiMAX ซ�งจดวาเปนเทคโนโลยในยค pre-4G เน�องจากท�ง 2 เทคโนโลยยงรองรบแบนธวธแบบดาวลงคอยเพยง 144 Mbps สาหรบ LTE และ 100 Mbps สาหรบ WiMAX ซ�งยงไมเพยงพอตามขอกาหนด 4G

100

Chapter Summary

Network cabling

Primary cable types• Twisted-pair (unshielded and shielded) and coaxial conductive cables

• Fiber-optic cables

Cabled network transmission schemes

101

Cabled network transmission schemes• Broadband

• Baseband

continued

Chapter Summary

Wireless networking• Provides cable-free LAN access

• Extends span of LANs

• Provides WAN links

• Supports mobile computing needs

• Uses a variety of electromagnetic frequency ranges

102

• Uses a variety of electromagnetic frequency ranges• Narrow-band and spread-spectrum radio

• Microwave

• Infrared

• Laser transmission

Tran

smiss

ion

med

iaTr

ansm

issio

n m

edia

Guided mediaGuided media

Coaxial CableCoaxial Cable

Thin netThin net

Thick netThick net

Twisted-pair cableTwisted-pair cable

STPSTP

UTPUTP

Fiber-optic cableFiber-optic cableSingle ModeSingle Mode

MultimodeMultimode

Step-IndexStep-Index

Graded-IndexGraded-Index

Radio TransmissionRadio Transmission

Spread SpectrumSpread Spectrum

Tran

smiss

ion

med

iaTr

ansm

issio

n m

edia

UnGuided mediaUnGuided media

Radio TransmissionRadio Transmission

NarrowbandNarrowband

Microwave TransmissionMicrowave Transmission

Terrestrial Microwave Terrestrial Microwave

Satellite SystemSatellite System

Infrared Infrared

Cellular RadioCellular Radio

Paging SystemsPaging Systems

Cordless TelephoneCordless Telephone

AMPSAMPS

GSMGSM

END