บทที่ 2 สัญญาณข้อมูลและการ ... · 2020-01-29 · 2.2 ประเภทของการสื่อสารข้อมูล

บทท่ี 2

สัญญาณข้อมูลและการสื่อสารข้อมลู แผนการสอนประจ าบท รายวิชา การสื่อสารข้อมูลและเครือข่าย บทที ่2 สัญญาณข้อมูลและการสื่อสารข้อมูล หัวข้อเนื้อหาหลัก 2.1 สัญญาณข้อมูลและการสื่อสารข้อมูล 2.2 ประเภทของการสื่อสารข้อมูล แนวคิด 1. สารสนเทศในรูปแบบต่างๆ เช่น ภาพ เสียง ความร้อน กลิ่น ฯลฯ สามารถแสดงได้ด้วยสัญญาณ สัญญาณจึงเป็นสิ่งส าคัญที่ต้องเรียนรู้ สัญญาณสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท คือ แอนะล็อก และดิจิตอล สัญญาณแอนะล็อกเป็นสัญญาณที่แสดงสารสนเทศต่าง ๆ ในธรรมชาติ แต่สัญญาณดิจิตอลเป็นสัญญาณที่ถูกแปลงให้อยู่ในรูปแบบของเลขจ านวนเต็ม เพ่ือความสะดวกในการประมวลผล การแปลงสัญญาณแอนะล็อกให้เป็นดิจิตอลเริ่มจากการสุ่มตัวอย่างสัญญาณในแกนเวลาตามทฤษฎีการสุ่มตัวอย่างในแกนแอมพลิจูด ท าให้สามารถแปลงสัญญาณแอนะล็อกเป็นสัญญาณดิจิตอลในรูปแบบของเลขจ านวนเต็ม ในทางกลับกัน สัญญาณดิจิตอลสามารถแปลงเป็นสัญญาณแอนะล็อก โดยท าการหาเส้นโค้งท่ีเหมาะสมซึ่งผ่านจุดต่าง ๆ ที่แสดงค่าที่ไม่ต่อเนื่องของสัญญาณดิจิตอล ท าให้เกิดสัญญาณที่ต่อเนื่องในรูปของแอนะล็อก 2. เนื่องจากข้อมูลที่แสดงสารสนเทศและองค์ความรู้มีปริมาณมาก ท าให้ไม่สามารถบรรจุลงในตัวกลางที่มีพ้ืนที่ส าหรับเก็บข้อมูลอย่างจ ากัด และไม่สามารถส่งผ่านช่องสื่อสารที่มีขนาดจ ากัดได้ จ าเป็นต้องมีการประมวลผลและจัดการให้สามารถเก็บและสื่อสารได้ในแต่ละเงื่อนไข เนื่องจากสัญญาณที่แสดงสารสนเทศไม่มีพลังงานเพียงพอในการส่งผ่านอากาศ จึงท าให้เกิดแนวความคิดในการน าข้อมูลที่แสดงสารสนเทศแนบส่งไปพร้อมกับสัญญาณที่มีพลังงานสูงเพียงพอ เรียกว่า มอดดูเลชัน และเมื่อฝ่ายรับรับสัญญาณที่ประกอบด้วยสัญญาณที่แสดงสารสนเทศและสัญญาณที่มีพลังงานสูงแล้ว ต้องท าการแยกสารสนเทศออกจากสัญญาณที่ได้รับ เรียกว่า การถอดมอดดูเลชัน สัญญาณแอนะล็อกและสัญญาณดิจิตอลใช้หลักการพ้ืนฐานการสื่อสารข้อมูลแบบเดียวกัน แต่ใช้เทคนิคที่แตกต่างกันตามคุณสมบัติของสัญญาณ 3. การสื่อสารข้อมูลสามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ แบบอนุกรมและแบบคู่ขนาน การสื่อสารข้อมูลแบบอนุกรมเป็นการส่งข้อมูลอย่างต่อเนื่องโดยต้องมีรูปแบบของข้อมูลตามที่ก าหนดแต่แรก ส่วนการสื่อสารข้อมูลแบบคูข่นานเป็นการส่งข้อมูลพร้อมกันทีละหลายบิต ท าให้มีความเร็วในการส่งข้อมูลสูงกว่าแบบอนุกรมแต่ต้องใช้ค่าใช้จ่ายที่สูงกว่า วัตถุประสงค ์ เมื่อศึกษาบทที ่2 จบแล้ว ผู้เรียนสามารถอธิบายหัวข้อต่อไปนี้ได้ 1. แนวคิดเก่ียวกับ สัญญาณข้อมูลและการสื่อสารข้อมูล

28 บทที ่2 สัญญาณข้อมูลและการสื่อสารข้อมูล

ปริญญา น้อยดอนไพร || การสื่อสารข้อมูลและเครือข่าย (Data Communication and Network)

2. การแปลงและเทคนิคการแปลงระหว่างประเภทของสัญญาณ 3. หลักการสื่อสารข้อมูล 4. แนวความคิด หลักการ และวิธีการสื่อสารข้อมูลแบบแอนะล็อกและแบบดิจิตอล 5. วิธีการสื่อสารข้อมูลแต่ละประเภท 6. การประยุกต์การสื่อสารข้อมูลในแต่ละประเภท กิจกรรมระหว่างเรียน 1. ท าแบบประเมินผลตนเองก่อนเรียนบทที ่2 2. ศึกษาเอกสารประกอบการสอนหัวข้อเนื้อหาหลักที่ 2.1 - 2.2 3. ปฏิบัติกิจกรรมตามที่ได้รับมอบหมายในเอกสารประกอบการสอน 4. ท าแบบประเมินผลตนเองหลังเรียนบทที ่2 5. ท ากิจกรรมประจ ารายวิชา สื่อการสอน 1. เอกสารประกอบการสอน 2. แบบฝึกปฏิบัติ การประเมินผล 1. ประเมินผลจากแบบประเมินผลตนเองก่อนเรียนและหลังเรียน 2. ประเมินผลจากการท ากิจกรรมและแนวตอบท้ายเรื่อง 3. ประเมินผลจากกิจกรรมประจ ารายวิชา 4. ประเมินผลจากการสอบไล่ประจ าภาคการศึกษา ข้อก าหนด เมื่ออ่านแผนการสอนประจ าบทที่ 2 แล้ว ก าหนดให้ผู้เรียนท าแบบประเมินผลตนเองก่อนเรียนบทที่ 2 ในแบบฝึกปฏิบัติ แล้วจึงศึกษาเอกสารการสอนต่อไป

บทที ่2 สัญญาณข้อมูลและการสื่อสารข้อมูล 29


2.1 สัญญาณข้อมูลสัญญาณข้อมูลและการสื่อสารข้อมูล หัวข้อเนื้อหาย่อย

2.1.1 ความเป็นมา ความหมาย และการประยุกต์สัญญาณข้อมูล 2.1.2 ท าความรู้จักกับข้อมูล และสัญญาณ 2.1.3 การแปลงข้อมูลเป็นสัญญาณ

แนวคิด 1. สารสนเทศในรูปต่างๆ สามารถแสดงได้ด้วยข้อมูลและสัญญาณ การเข้าใจและใช้สัญญาณ

อย่างมีประสิทธิภาพเป็นสิ่งที่ส าคัญและจ าเป็นในยุคโลกาภิวัตน์ ซึ่งปัจจุบันการประมวลผลสัญญาณใช้เทคโนโลยีสารสนเทศ เป็นเครื่องมือส าคัญ

2. สัญญาณซึ่งเป็นตัวแสดงสารสนเทศอย่างหนึ่ง โดยพ้ืนฐานมีรูปแบบซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นกลุ่มใหญ ่ๆ คือ สัญญาณแบบต่อเนื่อง และสัญญาณแบบไม่ต่อเนื่อง แต่โดยทั่วไปมักใช้สัญญาณที่มีขนาดหรือแอมพลิจูดเปลี่ยนไปตามเวลา สัญญาณแบบนี้สามารถแบ่งเป็น 4 ประเภทคือ 1) สัญญาณที่ต่อเนื่องทั้งในแกนเวลาและแอมพลิจูด 2) สัญญาณที่ต่อเนื่องในแอมพลิจูด และ 4) สัญญาณที่ไม่ต่อเนื่องทั้งแกนเวลาและแอมพลิจูด วัตถุประสงค์

เมื่อศึกษาหัวข้อเนื้อหาหลักที่ 2.1 จบแล้ว ผู้เรียนสามารถอธิบายหัวข้อต่อไปนี้ได้ 1. ความหมายและหลักการประมวลผลของสัญญาณ 2. ความจ าเป็นในการใช้สัญญาณและการประมวลผลสัญญาณ 3. ประโยชน์ของสัญญาณและการประมวลผลสัญญาณในเชิงเทคโนโลยีสารสนเทศ 4. วิธีการแบ่งประเภทสัญญาณ 5. วิธีการแปลงระหว่างสัญญาณแอนะล็อกกับสัญญาณดิจิตอล



2.1.1 ความเป็นมา ความหมาย และการประยุกต์สัญญาณข้อมูล มนุษย์สัมผัสและใช้สารสนเทศในรูปแบบต่างๆ เช่น เสียง ภาพ อุณหภูมิ การสั่นสะเทือน

และอ่ืน ๆ สารสนเทศเหล่านี้สามารถแสดงในรูปแบบของสัญญาณได้ ในขณะเดียวกัน สัญญาณเหล่านี้สามารถน ามาแสดงในรูปแบบต่าง ๆ และสามารถส่งผ่านไปในที่ต่าง ๆ สามารถเก็บในหน่วยความจ าคอมพิวเตอร์และน าออกมาใช้เมื่อมีความต้องการในอนาคตได้

1) ความเป็นมาของสัญญาณข้อมูล มหาวิทยาลัยสุโขทัยธรรมาธิราช (2554) ได้กล่าวไว้ว่า มนุษย์รับรู้สารสนเทศจาก

ภายนอกด้วยอวัยวะที่มีเส้นประสาทท าหน้าที่เป็นตัวรับรู้หรือเซนเซอร์ (sensor) ได้แก่ ประสาทสัมผัสทั้ง 5 คือ ตา หู จมูก ลิ้น และผิวหนัง ตารับสารสนเทศท่ีเป็นภาพทั้งภาพนิ่งและภาพเคลื่อนไหว จมูกรับกลิ่น ลิ้นรับรสชาติ หูรับเสียง และผิวหนังตามอวัยวะต่างๆ ในร่างกายรับรู้สัมผัสและอุณหภูมิจากภายนอก สารสนเทศจากภายนอกที่มนุษย์รับรู้โดยประสาทสัมผัส ซึ่งท าหน้าที่เป็นเซนเซอร์จะถูกแปลงให้เป็นสัญญาณ หรืออาจกล่าวได้ว่าแสดงในรูปของสัญญาณ หรืออาจกล่าวได้ว่าแสดงในรูปของสัญญาณ และส่งไปยังสมองเพ่ือท าการประมวลผลเพ่ือหาความหมายและเก็บไว้ในหน่วยความจ ารวมทั้งการสั่งงาน

ในโลกปัจจุบันมนุษย์จ าเป็นต้องสื่อสารกับมนุษย์บ้าง หุ่นยนต์บ้าง เครื่องจักรบ้าง การสื่อสารดังกล่าวหมายถึงการสื่อใจความและความหมายที่ฝ่ายหนึ่งอยากจะบอกกับอีกฝ่ายหนึ่ง ใจความและความหมายดังกล่าวไม่มีรูปแบบที่จับต้องได้ จ าเป็นต้องแปลงให้อยู่ในรูปของข้อมูล เช่น ข้อมูลในเลขฐาน 2 เป็นต้น ข้อมูลดังกล่าวนี้เป็นตัวแทนที่มีรูปแบบต่าง ๆ กันเพ่ือแสดงสารสนเทศ แต่ในการส่งข้อมูลดังกล่าวจากฝ่ายหนึ่งไปยังอีกฝ่ายหนึ่ง จ าเป็นต้องแปลงข้อมูลให้อยู่ในรูปของสัญญาณและปรับให้สามารถผ่านช่องทางการสื่อสารได้ เนื่องจากข้อมูลเสมือนสัญลักษณ์ท่ีแสดงสารสนเทศและไม่มีสัญญาณพียงพอในการส่งไปในที่ไกลได้ มนุษย์จ าเป็นต้องแสดงสารสนเทศที่ต้องการสื่อเป็นข้อมูลและสัญญาณและส่งผ่านสื่อไปยังมนุษย์ หุ่นยนต์ และเครื่องจักร ในท านองเดียวกันเครื่องจักรและหุ่นยนต์ที่ต้องการสื่อสารกับเครื่องจักรหรือหุนยนต์หรือมนุษย์ ก็ต้องแปลงสารสนเทศที่ต้องการสื่อ ให้เป็นสัญญาณเช่นเดียวกันแล้วท าการส่งไปยังมนุษย์หรือหุ่นยนต์หรือเครื่องจักรตามต้องการ

ภาพที่ 2.1 สารสนเทศจากมนุษย์หรือเครื่องจักรแปลงเป็นสัญญาณและสื่อไปยังมนุษย์หรือเครื่องจักร

ในการสื่อสารระหว่างมนุษย์ หรือมนุษย์กับหุ่นยนต์ หรือมนุษย์กับเครื่องจักรดังกล่าวจ าเป็นต้องเปลี่ยนสารสนเทศให้อยู่ในรูปของข้อมูลและสัญญาณ หากการสื่อสารดังกล่าวอยู่ที่ไกล จ าเป็นต้องมีเครื่องมือสื่อสารช่วย เครื่องมือสื่อสารดังกล่าวต้องอาศัยหลักการและทฤษฎีการประมวลผลสัญญาณและหลักการสื่อสารทางไกลรวมทั้งหลักการอ่ืนๆ ถึงแม้ผู้ออกแบบสร้างระบบดังกล่าว แต่คงหลีกเลี่ยงการรู้จักสัญญาณเพ่ือเลือกใช้เครื่องมือที่เหมาะสมไม่ได้

นอกจากการสื่อสารด้วยสัญญาณดังกล่าวแล้ว มนุษย์ยังมีความจ าเป็นที่จะต้องจัดเก็บสารสนเทศจ านวนมาก สารสนเทศเหล่านี้ เช่น เสียง ภาพ ตัวอักษร ฯลฯ โดยมักถูกจัดเก็บในรูปของข้อมูล สัญญาณ และมีหลายกรณีที่ต้องมีการประมวลผลสัญญาณและข้อมูล เพ่ือท าการบีบอัดให้มีขนาดเล็กเหมาะสมกับพ้ืนที่จัดเก็บ

สารสนเทศ สัญญาณ มนุษย์หรือเครื่องจักร

มนุษย์หรือเครื่องจักร



2) ความหมายของสัญญาณข้อมูล เนื่องจากการสื่อสารข้อมูลและการเก็บรักษาข้อมูลจ าเป็นต้องแปลงให้สารสนเทศที่มี

ใจความและความหมายเป็นข้อมูลและสัญญาณ แล้วท าการปรับข้อมูลและสัญญาณดังกล่าวให้เข้ากับรูปแบบการสื่อสารและรูปแบบของวิธีการเก็บรักษาข้อมูล ดังนั้นสัญญาณที่ใช้ในการเก็บรักษาข้อมูลจึงก าหนดให้นิยามของสัญญาณข้อมูล (ในที่นี้เรียกว่า "สัญญาณ") ได้คือ คลื่นที่เป็นตัวแทนข้อมูลที่แสดงสารสนเทศที่มีใจความและความหมาย คือ คลื่นที่แสดงข้อมูลที่ไม่มีความหมาย

คุณลักษณะของคลื่นประกอบด้วย คาบ แอมพลิจูด ความถี่ และเฟส กล่าวคือ สัญญาณซึ่งมีรูปร่างเป็นคลื่นบนแกนเวลา มีรูปร่างที่เหมือนกันยาวต่อเนื่องมีลักษณะที่ตั้งอยู่บนแกนเวลา รูปร่างที่เหมือนกันและซ้ ากันบนลูกคลื่น คือ คาบ ดังแสดงในภาพที่ 2.2 ก) คาบของสัญญาณวางเรียงต่อกันเป็นคลื่นของสัญญาณ จ านวนคาบในช่วงเวลา 1 วินาที คือ ความถี่ (frequency) มีหน่วยเป็น เฮิรตซ์(Hertz) ตัวอย่างภาพที่ 2.2 เช่น ในช่วง 1 วินาที คลื่นของสัญญาณประกอบด้วยคาบ 2 คาบ (period) จึงมีความถี่เป็น 2 เฮิรตซ์ ความสูงในแนวตั้งของคลื่นสัญญาณเรียกว่า แอมพลิจูด (amplitude) ดังภาพ ก) และการเลื่อนของคาบสัญญาณโดยคิดหน่วยเป็นองศาเรียกว่า เฟส (phase) ดังภาพ ข) เมื่อเลื่อนคาบของสัญญาณ (สัญญาณที่เขียนด้วยเส้นประ) มาทางขวาของแกนเวลาจนถึงคาบต่อไปนับเป็นการเลื่อนคาบครบ 1 คาบหรือเฟส 360 องศา ในภาพ ข) แสดงการเลื่อน 180 องศา หรือ เฟส 180 องศา (สัญญาณเขียนด้วยเส้นทึบ) สังเกตเห็นการเลื่อนครึ่งคาบสัญญาณ

ภาพที่ 2.2 นิยามของคาบ แอมพลิจูด และความถี่ และนิยามของเฟส ที่มา: ดัดแปลงจาก มหาวิทยาลัยสุโขทัยธรรมาธิราช. (2554 : 2-9).

1 คาบ 1 คาบ 1 วินาที

แอมพลิจูด

เวลา (วินาที)


ก) นิยามของคาบ แอมพลิจูด และความถี่


ข) นิยามของเฟส

แอมพลิจูด เฟส 0 องศา เฟส 180 องศา



3) การประยุกต์สัญญาณข้อมูล แนวทางการประยุกต์ความรู้เกี่ยวกับสัญญาณข้อมูลและการประมวลผลสัญญาณข้อมูล

ในที่นี้ขอแนะน าตัวอย่างการประยุกต์และประโยชน์ของสัญญาณข้อมูลและการประมวลผลสัญญาณข้อมูลพอสังเขปดังต่อไปนี้

3.1) ด้านการอุตสาหกรรม ในภาคอุตสาหกรรมผลิตซึ่งต้องใช้เครื่องจักรและเครื่องมือต่าง ๆ โดยมีวัตถุประสงค์เพ่ือผลิตสินค้าที่มีคุณค่าและคุณภาพเหมือนกันเป็นปริมาณมาก เครื่องจักรและเครื่องมือดังกล่าวมีแนวโน้นในการพัฒนาให้เป็นระบบอัตโนมัติเพ่ือเพ่ิมประสิทธิภาพและสามารถท างานแทนมนุษย์ได้ โดยเฉพาะในบริเวณที่มีอันตราย ในการพัฒนาให้กระบวนการผลิตและเครื่องจักร มีความเป็นอัตโนมัติมากขึ้น จ าเป็นต้องมีการสื่อสารกันภายในเครื่องจักรเอง ระหว่างเครื่องจักร และระหว่างกระบวนการ นอกจากนี้ในการท างานที่ซ้ ากันจ านวนมากจ าเป็นต้องสะสมสารสนเทศท่ีเป็นความรู้เกี่ยวกับกรรมวิธีในการผลิต ฯลฯ ซึ่งจ าเป็นต้องมีการเก็บสัญญาณและข้อมูลที่แสดงสารสนเทศได้อย่างมีประสิทธิภาพ และในขณะเดียวกันจ าเป็นต้องมีความสะดวกในการเรียกใช้งานในเวลาที่ต้องการด้วย

3.2) ด้านการแพทย์ ด้านการแพทย์ในปัจจุบัน โรงพยาบาลทุกแห่งมีการใช้เครื่องมือแพทย์ที่มีการประยุกต์คอมพิวเตอร์และอิเล็กทรอนิกส์เพื่อใช้ในการตรวจการท างานของอวัยวะต่าง ๆ เช่น การตรวจคลื่นหัวใจ การตรวจความดันโลหิต ฯลฯ โดยเฉพาะในห้องไอซียูตามโรงพยาบาล จะพบว่ามีเครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์ที่ควบคุมโดยใช้เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์หลายประเภท เครื่องมือเหล่านี้ใช้สัญญาณในการแสดงสารสนเทศและข้อมูลที่เก่ียวข้องกับผู้ป่วยและช่วยการวินิจฉัยและรักษาโรค เป็นการประยุกต์การประมวลผลสัญญาณที่ช่วยให้แพทย์สามารถวินิจฉัยเพ่ือหาสาเหตุของโรค สามารถใช้ในการผ่าตัดและรักษาโรคได้อย่างถูกต้องมากขึ้น

3.3) ด้านเกษตรกรรม เกษตรกรรมในปัจจุบันมีการพัฒนาและประยุกต์การประมวลผลสัญญาณและสารสนเทศหลายอย่าง เช่น การวัดระดับน้ าในดินแบบอัตโนมัติ การควบคุมการรดน้ าส าหรับปลูกต้นไม้ให้เหมาะสมกับสภาพแวดล้อม ณ ขณะนั้น การปลูกต้นไม้โดยใช้ดินและปลอดจากโรคพืช การวิเคราะห์สภาพแวดล้อมในการปลูกพืช เป็นต้น ซึ่งการด าเนินงานทีกล่าวมาล้วนแล้วแต่จ าเป็นต้องใช้การประมวลผลสัญญาณและสารสนเทศ

3.4) ด้านการโภชนาการ ในกระบวนการผลิตอาหารปัจจุบันใช้เครื่องมือจักรอัตโนมัติ ที่ควบคุมด้วยระบบคอมพิวเตอร์หลากหลายประเภท ซึ่งเครื่องจักรเหล่านี้ใช้หลักการประมวลสัญญาณและสารสนเทศเช่นกัน เช่น ในกระบวนการผลิตน้ าสับปะรด ต้องมีระบบอัตโนมัติในการรู้จ าและคัดเลือกผลสับปะรดที่มีคุณภาพดี การปลอกเปลือกซึ่งต้องมีเซนเซอร์ในการก าหนดจุดที่จะใช้คมมีดปลอกเปลือก การตัดเป็นชิ้นๆ ก็ต้องประยุกต์การประมวลสัญญาณส าหรับขับเคลื่อนเครื่องตัดและแปรรูปสับปะรดให้เป็นน้ าสับปะรดและบรรจุกระป๋อง เป็นต้น นอกจากนี้ ในตัวผู้บริโภคเอง ก็ต้องการตรวจสอบคุณภาพของอาหารที่น ามาจ าหน่ายโดยใช้เครื่องจักรตรวจสอบคุณภาพอาหารและไม่ท าลายคุณค่าของอาหาร เครื่องจักรเหล่านี้อาศัยการประมวลสัญญาณและการประมวลสารสนเทศเพ่ือให้ระบบฟังก์ชั่นการท างานที่มีประสิทธิภาพ

3.5) ด้านการสื่อสาร การสื่อสารใช้การประมวลสัญญาณและสารสนเทศมากกว่าด้านอ่ืน ๆ เริ่มตั้งแต่การแปลงสารสนเทศ เช่น ภาษาพูด ภาพของอักษรที่เขียน ฯลฯ ให้เป็นสัญญาณในรูปแบบต่าง ๆ แล้วส่งผ่านช่องทางการสื่อสารหรือผ่านสื่อกลางไปยังผู้รับหรือเก็บไว้ในหน่วยความจ าเพ่ือการในอนาคต กระบวนการเหล่านี้ต้องอาศัยเทคนิคการบีบอัดข้อมูล การเข้ารหัส การเพ่ิมพลังงานเพ่ือให้สามารถสื่อสารทางไกลได้ ซึ่งเป็นเทคนิคพ้ืนฐานในสาขาการประมวลสัญญาณและสารสนเทศ นอกจากนี้



การสื่อสารภาพและเสียงผ่านอินเทอร์เน็ตก็จ าเป็นต้องมีการเข้ารหัสเพ่ือลดการสูญเสียและป้องกันการคุกคามจากผู้บุกรุก การบีบอัดข้อมูลเพื่อให้สามารถส่งข้อมูลจ านวนมากได้ เป็นต้น สิ่งเหล่านี้มีพ้ืนฐานจากการประมวลสัญญาณและสารสนเทศเช่นเดียวกัน 2.1.2 ท าความรู้จักกับข้อมูล และสัญญาณ

ข้อมูลสารสนเทศจะถูกเก็บไว้ในระบบคอมพิวเตอร์และถูกส่งไปยังระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ ซึ่งสามารถแบ่งออกเป็น 2 รูปแบบ คือ ข้อมูล (Data) และสัญญาณ (Signal) โดยข้อมูล หมายถึง สิ่งที่แสดงถึงความหมายต่าง ๆ ในระบบคอมพิวเตอร์ เช่น ข้อมูลที่เก็บไว้ในแผ่นดีวีดี หรือไฟล์ต่างๆ ที่เก็บไว้ในฮาร์ดดิสก์ของคอมพิวเตอร์ เป็นต้น หากต้องการส่งข้อมูลเหล่านี้ไปยังสถานที่ต่างๆ สามารถท าได้ทั้งการส่งโดยใช้สายสัญญาณ และใช้คลื่นวิทยุ แต่ก่อนการส่งจะต้องแปลงข้อมูลให้เป็นสัญญาณก่อน โดยสัญญาณ หมายถึง กระแสไฟฟ้าหรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ใช้เพ่ือเข้ารหัสและส่งข้อมูล ตัวอย่างของสัญญาณ ได้แก่ การถ่ายทอดสดฟุตบอลทางทีวีผ่านดาวเทียม การดาวน์โหลดเว็บเพจผ่านสายโทรศัพท์ และการส่งเสียงสนทนาผ่านสายโทรศัพท์ เป็นต้น

1) ข้อมูลและสัญญาณแบบแอนะล็อกและดิจิตอล แม้ว่าข้อมูลและสัญญาณจะมีคุณสมบัติแตกต่างกัน แต่รูปแบบของข้อมูลและสัญญาณ

สามารถแบ่งได้ 2 แบบ คือ แอนะล็อก (Analog) และดิจิตอล (Digital) มีรายละเอียดดังนี้ 1.1) ข้อมูลแอนะล็อกและดิจิตอล

ข้อมูลแอนะล็อก เป็นข้อมูลรูปแบบหนึ่งที่มีล าดับต่อเนื่องกัน (Continuous Form) เช่น เสียงของมนุษย์ที่พูดคุยกัน ซึ่งเป็นลักษณะคลื่นแบบต่อเนื่องที่เดินทางผ่านอากาศ โดยเสียงของมนุษย์สามารถถูกบันทึกโดยเครื่องบันทึกเสียงหรือบันทึกผ่านไมโครโฟน ท าให้ได้ เป็นสัญญาณแอนะล็อก

ข้อมูลดิจิตอล เป็นข้อมูลรูปแบบหนึ่ง มีลักษณะไม่ต่อเนื่องกันหรือแยกกัน (Discrete Form) โดยอยู่ในรูปแบบของไบนารี คือ มีเฉพาะ 0 และ 1 เท่านั้น เช่น ข้อมูลที่ถูกเก็บอยู่ในหน่วยความจ าของคอมพิวเตอร์จะถูกจัดเก็บไว้ในรูปแบบของไบนารี เป็นต้น

1.2) สัญญาณแอนะล็อกและดิจิตอล สัญญาณแอนะล็อก (Analog Signal) และสัญญาณดิจิตอล (Digital Signal) เป็น

สัญญาณที่ได้จากการแปลงข้อมูล โดยมีรายละเอียดดังนี้ สัญญาณแอนะล็อก เป็นสัญญาณในรูปแบบของคลื่นต่อเนื่องที่ได้จากการ

แปลงข้อมูลแอนะล็อก เช่น เสียง แสงสว่าง ความร้อน และความดัน เป็นต้น องค์ประกอบส าคัญของสัญญาณแอนะล็อกแบบง่าย คือ ไซน์เวฟ (Sine Wave) กล่าวคือ สัญญาณแอนะล็อกเกิดจากการประกอบกันของไซน์เวฟ โดยมีลักษณะส าคัญ 3 ประการ ดังนี้

ภาพที่ 2.3 ตัวอย่างสัญญาณแบบแอนะล็อก





ก. แอมพลิจูด (Amplitude) คือ ค่าการกระจัด (ระยะจากแนวสมดุลถึงจุดบนคลื่น) ของจุดใดจุดหนึ่งบนลูกคลื่น ซึ่งค่าการกระจัดสูงสุดและต่ าสุดไซน์เวฟ จะอยู่บนจุดยอดของคลื่น ส าหรับบทที่ใช้วัดค่าของแอมพลิจูดมีได้หลายแบบ เช่น ไวลด์ (Volt) หรือวัตต์ (Watt) เป็นต้น ขึ้นอยู่กับชนิดของสัญญาณ

ข. ความถี่ (Frequency) คือ จ านวนของลูกคลื่นใน 1 วินาที ซึ่งค่าความถี่จะมีมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของจ านวนลูกคลื่นในหนึ่งหน่วยเวลา หากคลื่นไม่เ กิดการเปลี่ยนแปลงใดๆ แสดงว่ามีความถี่เป็นศูนย์และถ้ามีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วในหน่วยเวลาที่ไม่สามารถวัดได้ หรือหน่วยเวลาเท่ากับศูนย์ แสดงว่ามีความถ่ีอย่างไม่จ ากัด (Infinity)

ค. เฟส (Phase) คือ ต าแหน่งของลูกคลื่น ณ เวลาเท่ากับศูนย์ ซึ่งเฟสก็เป็นต าแหน่งที่คลื่นเริ่มต้นที่เวลาศูนย์นั่นเอง โดยต าแหน่งดังกล่าวจะถูกเรียกเป็นองศาตามรูปของไซน์เวฟ โดยหนึ่งลูกคลื่นจะมี 360 องศาหรือ 1 วงกลม

สัญญาณดิจิตอล เป็นสัญญาณไฟฟ้าแบบไม่ต่อเนื่องที่ได้จากการแปลงข้อมูลดิจิตอล ซึ่งเป็นรหัสแบบไบนารี (Binary Code) มีค่าของข้อมูลเป็น 0 และ 1 เท่านั้น เช่น สัญญาณโทรศัพท์หรือวิทยุแบบดิจิตอล เป็นต้น โดยทั่วไปแทนข้อมูล 0 ด้วยค่าแรงดันไฟฟ้า (Voltage) ศูนย์โวลด์ และข้อมูล 1 แทนด้วยค่าแรงดันไฟฟ้าบวก

ภาพที่ 2.4 แสดงสัญญาณดิจิตอล

ก. ระยะเวลาระหว่างบิต (Bit Interval) คือ หน่วยเวลาที่ใช้ในระหว่างการส่งข้อมูลเพียง 1 บิต

ข. อัตราการส่งข้อมูลบิต (Bit Rate) คือ จ านวนบิตที่สามารถส่งได้ในเวลา 1 วินาที กล่าวคือ เป็นอัตราในการส่งข้อมูลบิตทั้งหมดในเวลา 1 วินาที มีหน่วยเป็น "บิตต่อวินาที (bit per second: bps)"



1 1 0 1 1 0 0 1

ถ้าระยะเวลา 1 วินาที มี 8 บิต จะมีอัตราการส่งข้อมูลบิต เท่ากับ 8 บิตต่อวินาที

ระยะเวลาระหว่างบิต



2.1.3 การแปลงข้อมูลเป็นสัญญาณ ข้อมูลและสัญญาณ เป็นสองส่วนประกอบส าคัญของระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ ซึ่งมี

ความสัมพันธ์กัน คือ ข้อมูลจะถูกน ามาแปลงเป็นสัญญาณเพ่ือส่งไปยังปลายทาง โดยจะเป็นได้ทั้งข้อมูลหรือสัญญาณในรูปแบบของแอนะล็อกหรือดิจิตอล กระบวนการแปลงข้อมูลให้เป็นสัญญาณสามารถท าได้ 5 รูปแบบ ตามความสัมพันธ์ของรูปแบบข้อมูลกับสัญญาณ ดังนี้

แปลงข้อมูลแอนะล็อกเป็นสัญญาณแอนะล็อก เทคนิคที่นิยมน ามาใช้ คือ แอมพลิจูด มอดดูเลชัน (Amplitude Modulation: AM) และฟรีเควนซีมอดดูเลชัน (Frequency Modulation: FM) โดยทั่วไปจะใช้กับอุปกรณ์จูนเนอร์ทีวี (TV Tuner) และจูนเนอร์วิทยุ (Radio Tuner) โดยน าไปใช้กับระบบต่าง ๆ เช่น วิทยุเอฟเอ็ม (FM Radio) วิทยุเอเอ็ม (AM Radio) เคเบิลทีวี (Cable TV) และระบบโทรศัพท์ เป็นต้น

แปลงข้อมูลแอนะล็อกเป็นสัญญาณดิจิตอล เทคนิคที่นิยมน ามาใช้ ได้แก่ พัลส์โค๊ด มอดดูเลชัน (Pulse Code Modulation) และเดลทามอดดูเลชัน (Delta Modulation) โดยทั่วไปจะใช้กับอุปกรณ์ส าหรับแปลงสัญญาณจากแอนะล็อกไปเป็นดิจิตอลหรือเรียกว่าโคเดค (Codec) ในระบบโทรศัพท ์

แปลงข้อมูลดิจิตอลเป็นสัญญาณดิจิตอล เทคนิคที่นิยมน ามาใช้ ได้แก่ แมนเชสเตอร์ (Manchester) ดิฟเฟอเรนเชียล แมนเชสเตอร์ (Differential Manchester) เอ็นอาร์แซส-แอล (NRZ-L) และบิโพลา-เอเอ็มไอ (Bipolar-AMI) เป็นต้น ซึ่งจะใช้กับอุปกรณ์ส าหรับเข้ารหัสแบบดิจิตอล (Digital Encoder) โดยน าไปใช้กับระบบต่างๆ เช่น แลน (LAN) และเอชดีทีวี (HDTV) เป็นต้น

แปลงข้อมูลดิจิตอลเป็นสัญญาณแอนะล็อก เทคนิคที่นิยมน ามาใช้ ได้แก่ เฟสชิฟท์คียิ่ง (Phase Shift Keying: PSK) ฟรีเควนซี่ชิฟท์คียิ่ง (Frequency Shift Keying: FSK) และแอมคลิกจูดชิฟท์คียิ่ง (Amplitude Shift Keying: ASK) โดยใช้งานร่วมกับโมเด็ม ซึ่งอยู่ในระบบโทรศัพท์อินเทอร์เน็ต (Dial-Up Internet) และดีเอสแอล (DSL)

แปลงข้อมูลแอนะล็อกหรือดิจิตอลเป็นสัญญาณแอนะล็อก เทคนิคที่น ามาใช้ คือ เทคโนโลยีสเปรด สเปกตรัม (Spread Spectrum Technology) โดยใช้งานกับอุปกรณ์เข้ารหัสสเปรด สเปกตรัม (Spread Spectrum Encoder) ซึ่งอยู่ระบบอินเทอร์เน็ตไร้สาย และระบบโทรศัพท์ไร้สาย (Cordless Telephone) ซึ่งเป็นการติดต่อสื่อสารแบบไร้สายที่มีระยะทางสั้น ๆ

1) การแปลงสัญญาณด้วยวิธีมอดดูเลชัน การแปลงสัญญาณด้วยวิธีมอดดูเลชัน (Modulation) หมายถึง กระบวนการเปลี่ยน

สัญญาณของข้อมูลให้อยู่ในรูปแบบคลื่นสัญญาณที่ใช้ขนส่งข้อมูลผ่านสื่อกลางจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง เมื่อถึงปลายทางสัญญาณก็จะถูกแปลงกลับ (Demodulation) คืนสภาพเป็นสัญญาณของข้อมูลตามเดิม เหตุผลการของแปลงดังกล่าวเพื่อให้สามารถส่งข้อมูลได้ระยะทางที่ไกลขึ้น (เกษรา ปัญญา, 2548 : 11)

ในการขนส่งข้อมูลโดยใช้สัญญาณในรูปแบบต่าง ๆ สัญญาณจะเดินทางไปยังอุปกรณ์ปลายทางผ่านสื่อกลาง ซึ่งรองรับรูปแบบของสัญญาณที่แตกต่างกัน ดังนั้นจึงจ าเป็นต้องมีการเปลี่ยนสัญญาณให้อยู่ในรูปแบบที่เหมาะสม การมอดดูเลชันเป็นกระบวนการหนึ่งที่ช่วยปรับเปลี่ยนสัญญาณที่ต้องการส่งให้มีความเหมาะสมกับสื่อกลางหรืออุปกรณ์เชื่อมต่อต่าง ๆ เช่น ระบบโทรศัพท์แบบแอนะล็อก จะท าการเปลี่ยนสัญญาณเป็นสัญญาณเสียงอิเล็กทรอนิกส์ เพ่ือใช้ในการส่งผ่านโทรศัพท์ไปยังเครื่องรับปลายทาง เป็นต้น



การเปลี่ยนสัญญาณมีหลายลักษณะ เช่น การส่งข้อมูลจากเครื่องคอมพิวเตอร์ผ่านสายโทรศัพท์สาธารณะ ซึ่งเป็นการเปลี่ยนสัญญาณจากดิจิตอลเป็นแอนะล็อก (Modulating a Digital Signal) หรืออาจเป็นการส่งคลื่นสัญญาณวิทยุจากสถานีมายังเครื่องรับ ซึ่งเป็นการส่งสัญญาณแอนะล็อกมาทางอากาศ โดยจะเปลี่ยนจากสัญญาณแอนะล็อกที่มีความถี่สูงเป็นสัญญาณแอนะล็อกที่มีความเหมาะสมกับเครื่องรับ กล่าวคือ เป็นการเปลี่ยนจากแอนะล็อกเป็นแอนะล็อก (Modulating an Analog Signal) ในการมอดดูเลชันมีพ้ืนฐานสัญญาณอยู่ 3 ชนิด คือ การเปลี่ยนแอมพลิจูดของสัญญาณ (Amplitude Modulation) การเปลี่ยนความถี่ของสัญญาณ (Frequency Modulation) และการเปลี่ยนเฟสของสัญญาณ (Phase Modulation)

1.1) การเปลี่ยนแอมพลิจูดของสัญญาณ การเปลี่ยนแอมพลิจูดของสัญญาณเป็นการเปลี่ยนสัญญาณเฉพาะแอมพลิจูด

เท่านั้น ความถี่และเฟสของสัญญาณยังมีค่าเท่าเดิม โดยแอมพลิจูดของสัญญาณจะเปลี่ยนแปลงตามลักษณะแอมพลิจูดของสัญญาณข้อมูล ท าให้ได้สัญญาณใหม่ที่เป็นผลลัพธ์จากการมอดดูเลชันระหว่างสัญญาณข้อมูลกับความถ่ีของสื่อกลาง

ส าหรับการแปลงข้อมูลแอนะล็อกเป็นสัญญาณแอนะล็อก ด้วยวิธีการเปลี่ยน แอมพลิจูดของสัญญาณ (Amplitude Modulation: AM) เช่น การกระจายเสียงของวิทยุเอเอ็ม ซึ่งค าว่าเอเอ็มมาจากการใช้วิธีการเปลี่ยนแอมพลิจูดของสัญญาณในการขนส่งข้อมูลนั่นเอง

ภาพที่ 2.5 แสดงการเปลี่ยนสัญญาณแบบแอมพลิจูดมอดดูเลชัน

ที่มา: ดัดแปลงจาก Amplitude Modulation. (2013).

ส าหรับการแปลงข้อมูลดิจิตอลเป็นสัญญาณแอนะล็อกด้วยวิธีการเปลี่ยน แอมพลิจูดของสัญญาณ เรียกว่า แอมพลิจูดชิฟท์คีย์ หรือเอเอสเค (Amplitude Shift Keying: ASK) สัญญาณแบบดิจิตอลซึ่งมีเพียง 0 และ 1 จะถูกแทนด้วยสัญญาณใหม่ทีละบิต ซึ่งจะพิจารณาจากค่า

ก) สัญญาณของตัวกลาง (Carrier Signal)

ข) สัญญาณเอเอ็ม (AM Signal)

ค) สัญญาณที่จะท าการมอดดูเลต (Modulating Sine Wave Signal)



แอมพลิจูดสูงสุดที่ตรงกับข้อมูลบิตในช่วงเวลาเดียวกัน วิธีการที่นิยมใช้ในเอเอสเค คือ เปิด -ปิด คีย์ (On-Off Keying) เป็นวิธีการแทนที่บิตใดบิตหนึ่งด้วยสัญญาณที่แอมพลิจูดมีการเปลี่ยนแปลง ส่วนบิตที่เหลือจะคงที่ไม่มีการเปลี่ยนแปลงใด ๆ กล่าวคือ ถ้าให้ 1 แทนด้วยสัญญาณที่มีการเปลี่ยนแปลงของแอมพลิจูดแล้ว 0 ก็จะแทนด้วยสัญญาณคงที่หรือไม่มีแรงดันการเปลี่ยนแปลงของแอมพลิจูด ท าให้สัญญาณดังกล่าวมีการเปลี่ยนแปลงแอมพลิจูดเฉพาะข้อมูลบิตที่เป็น 1 เท่านั้น ดังภาพที่ 2.6

ภาพที่ 2.6 แสดงการเปลี่ยนสัญญาณแบบแอมพลิจูดชิฟท์คียิ่ง ที่มา: ดัดแปลงจาก Joel Sing. (2008).

ข้อดีของสัญญาณแบบเอเอ็ม คือ คลื่นสัญญาณเดินทางได้ไกลกว่าคลื่นสัญญาณประเภทอ่ืน โดยสามารถส่งสัญญาณข้ามทวีปได้ แต่มีข้อเสีย คือ สัญญาณถูกรบกวนได้ง่าย

1.2) การเปลี่ยนความถี่ของสัญญาณ การเปลี่ยนความถี่ของสัญญาณ (Frequency Modulation: FM) เรียกว่า ฟรี

เควนซี่มอดดูเลชัน หรือเอฟเอ็ม เป็นการเปลี่ยนสัญญาณเฉพาะความถี่เท่านั้น แต่ค่าของแอมพลิจูดและเฟสยังคงที่ ซึ่งความถ่ีจะเปลี่ยนแปลงตามระดับของแอมพลิจูดในสัญญาณข้อมูล ในกรณีที่แอมพลิจูดของสัญญาณข้อมูลเปลี่ยนแปลง ความถี่ในการมอดดูเลชันก็จะเปลี่ยนแปลงด้วย เอฟเอ็ม มาจากการเปลี่ยนความถี่ในการขนส่งข้อมูลเหมือนกับเอเอ็มนั่นเอง ดังภาพที่ 2.7

ส าหรับการแปลงข้อมูลดิจิตอลเป็นสัญญาณแอนะล็อกด้วยวิธีการเปลี่ยนความถี่ของสัญญาณ จะเรียกว่า ฟรีเควนซี่ชิฟท์คียิ่งหรือเอฟเอสเค (Frequency Shift Keying: FSK) ซึ่งจะใช้หลักการแทนที่ข้อมูลบิตด้วยความถี่ที่อยู่ในช่วงเวลาเดียวกัน ส าหรับเอฟเอสเค จะสามารถหลีกเลี่ยงสัญญาณรบกวนที่ไม่ต้องการได้ดีกว่า เอเอสเค เนื่องจากเป็นการพิจารณาเฉพาะความถี่ซึ่งสัญญาณรบกวนนั้นมีรูปแบบความถี่ที่แตกต่างจากข้อมูล 0 และ 1 โดยสิ้นเชิง ท าให้สัญญาณรบกวนไม่ถูกน ามาแปลงกลับเป็นข้อมูลที่ไม่ถูกต้องนั่นเอง ดังภาพที่ 2.8


ค) สัญญาณเอเอสเค (ASK Signal)

0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0

ข) สัญญาณที่จะท าการมอดดูเลตแบบดิจิตอล (Modulating Digital Signal)



ภาพที่ 2.7 แสดงการเปลี่ยนสัญญาณแบบฟรีเควนซี่มอดดูเลชัน ที่มา: ดัดแปลงจาก Joel Sing. (2008).

ภาพที่ 2.8 แสดงการเปลี่ยนสัญญาณแบบฟรีเควนซี่ชิฟท์คียิ่ง ที่มา: ดัดแปลงจาก Joel Sing. (2008).

ข้อดีของสัญญาณแบบเอฟเอ็ม คือ สัญญาณมีความทนทานต่อคลื่นรบกวน แต่มีข้อเสีย คือ ส่งข้อมูลได้ระยะทางสั้นกว่าแบบเอเอ็ม


ค) สัญญาณเอฟเอสเค (FSK Signal)

0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0

ข) สัญญาณที่จะท าการมอดดูเลตแบบดิจิตอล (Modulating Digital Signal)

0 1


ข) สัญญาณเอฟเอ็ม (FM Signal)




1.3) เปลี่ยนเฟสของสัญญาณ เปลี่ยนเฟสของสัญญาณ (Phase Modulation: PM) เรียกว่า เฟสมอดดูเลชัน

หรือพีเอ็ม เป็นการเปลี่ยนแปลงสัญญาณเฉพาะเฟสเท่านั้น ซึ่งเป็นการเปลี่ยนต าแหน่งองศาของจุดเริ่มต้นของคลื่นสัญญาณ โดยที่การเปลี่ยนแปลงระดับแอมพลิจูดของสัญญาณข้อมูลจะส่งผลให้เฟสในการ มอดดูเลชันเปลี่ยนแปลงไปด้วย ส าหรับการแปลงข้อมูลแอนะล็อกเป็นสัญญาณแอนะล็อกด้วยวิธีการเปลี่ยนเฟสของสัญญาณจะได้ผลลัพธ์ค่อนข้างใกล้เคียงกับวิธีการเอฟเอ็ม ดังภาพที่ 2.9

ภาพที่ 2.9 แสดงการเปลี่ยนสัญญาณแบบเฟสมอดดูเลชัน ที่มา: ดัดแปลงจาก Joel Sing. (2008).

ส าหรับการแปลงข้อมูลดิจิตอลเป็นสัญญาณแอนะล็อกด้วยวิธีการเปลี่ยนเฟสของสัญญาณ เรียกว่า เฟสชิฟท์คียิ่ง หรือพีเอ็ม (Phase Shift Keying: PM) ซึ่งเป็นการเปลี่ยนเฟสของสัญญาณเมื่อข้อมูลบิตเปลี่ยนแปลงไป กล่าวคือ ข้อมูลบิต 0 และ จะแทนด้วยสัญญาณที่มีเฟสแตกต่างกัน เมื่อข้อมูลบิตในต าแหน่งถัดไปเปลี่ยนแปลงไปจาก 0 เป็น 1 หรือ 1 เป็น 0 เฟสของสัญญาณก็จะเปลี่ยนแปลงทันที ส่วนข้อมูลบิตเดียวกันก็จะไม่มีการเปลี่ยนแปลงของเฟส ดังภาพที่ 2.10

ภาพที่ 2.10 แสดงการเปลี่ยนสัญญาณแบบเฟสชิฟท์คียิ่ง

ข) สัญญาณพีเอสเค (PSK Signal)

0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0

ก) สัญญาณที่จะท าการมอดดูเลตแบบดิจิตอล (Modulating Digital Signal)


ข) สัญญาณพีเอ็ม (PM Signal)




วิธีการพีเอสเค สามารถท าได้หลายลักษณะโดยการจ าแนกองศาในการเปลี่ยนแปลงเป็นหลายระดับ ซึ่งจะท าให้สามารถแทนสัญญาณลงในข้อมูลบิตเพ่ิมมากขึ้น เช่น วิธี 2-พีเอสเค (2-PSK) 4-พีเอสเค (4-PSK) และ 8-พีเอสเค (8-PSK) เป็นต้น ส าหรับวิธี 2-พีเอสเค ก็เป็นวิธีการตามรูปแบบปกติของพีเอสเค แต่บางครั้งอาจเรียกว่า 2-พีเอสเค ส าหรับ 4-พีเอสเค จะท าให้สามารถแทนข้อมูลบิตได้ 2 บิต ท าให้ได้สัญญาณเฟตที่แตกต่างกัน 4 แบบ

ตารางท่ี 2.1 แสดงการแทนจ านวนบิตด้วยเฟสที่แตกต่างกันของ 4-พีเอสเค บิต เฟส (องศา) 00 0 01 90 10 180 11 270

นอกจากวิธีการมอดดูเลชันตามที่ได้กล่าวมาแล้วยังมีวิธีการอ่ืนๆ ที่ใช้แปลงสัญญาณให้อยู่ในรูปแบบที่เหมาะสม เช่น การเปลี่ยนสัญญาณจากดิจิตอลเป็นดิจิตอล ซึ่งเรียกว่า เอนโค๊ดดิ่งดิจิตอลดาต้า (Encoding Digital Data) หรือการเข้ารหัสดิจิตอล ซึ่งมีวิธีการเข้ารหัสแบบแมนเชสเตอร์ และดิฟเฟอเรนเชียลแมนเชสเตอร์ (Differential Manchester) เป็นต้น ส าหรับการเปลี่ยนสัญญาจาก แอนะล็อกเป็นดิจิตอลเรียกว่า สัญญาณดิจิไทซิง เอน แอนะล็อก (Digitizing an Analog Signal) หรือการแปลงรหัสดิจิตอล เช่น วิธีการพีเอเอ็ม (PAM) และพีซีเอ็ม (PCM) เป็นต้น กิจกรรมที ่2.1 1. จงอธิบายความหมายของสัญญาณข้อมูล 2. จงอธิบายการประยุกต์การประมวลสัญญาณในด้านต่าง ๆ 3. จงอธิบายความจ าเป็นในการมอดดูเลต 4. จงอธิบายเกี่ยวกับหลักการส่อสารข้อมูลแบบเอเอ็ม 5. จงอธิบายเกี่ยวกับหลักการสื่อสารข้อมูลแบบเอฟเอ็ม 6. จงอธิบายเกี่ยวกับหลักการสื่อสารข้อมูลแบบพีเอ็ม



2.2 ประเภทของการสื่อสารข้อมูล หัวข้อเนื้อหาย่อย

2.2.1 การสื่อสารข้อมูลแบบอนุกรม 2.2.2 การสื่อสารข้อมูลแบบคูข่นาน 2.2.3 จังหวะในการส่งข้อมูล

แนวคิด 1. การสื่อสารข้อมูลแบบอนุกรมเป็นการส่งข้อมูลผ่านสื่อกลางและช่องสื่อสารทีละบิตเรียง

ตามล าดับในรูปของกระแสข้อมูล การสื่อสารข้อมูลแบบอนุกรมสามารถแบ่งเป็นแบบชิงโครนัส และ อะซิงโครนัส การสื่อสารข้อมูลแบบซิงโครนัสเป็นการส่งข้อมูลละบิตในรูปแบบของกระแสข้อมูล โดยทั้งสองฝ่ายรับและฝ่ายส่งต่างฝ่ายต่างนับจ านวนบิตให้ได้เป็นไบต์เองในจังหวะที่เหมือนกัน ส่วนการสื่อสารข้อมูลแบบอะซิงโครนัสเป็นการส่งข้อมูลทีละบิตเช่นเดียวกันเพ่ือให้ประกบกันเป็นไบต์ ในแต่ละไบต์มีบิตเริ่มต้น (แสดงด้วย 1) บิตสุดท้าย (แสดงด้วย 0) และบิตท่ีแสดงสารสนเทศ 8 บิต ระหว่างข้อมูลแต่ละไบต์คั่นด้วยช่องว่าง การสื่อสารข้อมูลแบบซิงโครนัสมีความเร็วในการส่งข้อมูลดีกว่าการสื่อสารข้อมูลแบบอะซิงโครนัสจึงเหมาะกับการสื่อสารที่ต้องการความเร็ว แต่การสื่อสารข้อมูลแบบอะซิงโครนัสมีข้อดีในการราคาต้นทุนที่ถูกกว่าแต่เหมาะกับการสื่อสารที่ใช้ความเร็วที่ไม่สูงนัก

2. การสื่อสารข้อมูลแบบคูข่นาน เป็นการส่งข้อมูลครั้งละมากกว่า 1 บิตพร้อมกัน เช่น ส่งทีละ 4 บิต 8 บิต 16 บิต เป็นต้น การสื่อสารข้อมูลแบบคูข่นานซึ่งส่งข้อมูลครั้งละมากกว่า 1 บิต ท าให้มีความเร็วในการส่งข้อมูลมากกว่าการสื่อสารแบบอนุกรม แต่มีความยุ่งยากในการติดตั้งและมีค่าใช้จ่ายในการติดตั้งสูงกว่า วัตถุประสงค์

เมื่อศึกษาหัวข้อเนื้อหาหลักท่ี 2.2 จบแล้ว ผู้เรียนสามารถอธิบายหัวข้อต่อไปนี้ได้ 1. วัตถุประสงค์และความหมายของการสื่อสารข้อมูลแบบอนุกรม และแบบคูข่นาน 2. ความจ าเป็นของการสื่อสารข้อมูลแบบอนุกรม และแบบคูข่นาน 3. ประโยชน์ของการสื่อสารข้อมูลทั้งแบบอนุกรม และแบบคู่ขนาน 4. วิธีการแบ่งประเภทการสื่อสาร



จากที่กล่าวมานั้นเป็นเพียงรูปแบบของสัญญาณที่ใช้ในการส่งข้อมูลเท่านั้น ยังมีอีกสิ่งที่ส าคัญต่อการขนส่งข้อมูล คือ วิธีการส่งข้อมูล โดยรูปแบบของวิธีการขนส่งข้อมูลที่จะกล่าวถึงนี้เป็นวิธีการขนส่งข้อมูลแบบดิจิตอล ซึ่งเป็นการส่งข้อมูลในระดับบิต แบ่งได้ 2 ลักษณะ ดังนี้ 2.2.1 การสื่อสารข้อมูลแบบอนุกรม

การสื่อสารข้อมูลแบบอนุกรม (Serial Transmission) ซึ่งค าว่า "อนุกรม" หมายถึง หนึ่งต่อหนึ่งเรียงล าดับกันไป ดังนั้นการส่งข้อมูลแบบอนุกรมจึงเป็นการส่งข้อมูลทีละ 1 บิตต่อครั้งผ่านทางสายการสื่อสาร (ฉัตรชัย สุมามาลย์, 2554 : 96) ลักษณะการขนส่งจะเป็นล าดับโดยจะใช้การบนส่งแบบเดี่ยว กล่าวคือ จะใช้ช่องทางการส่งข้อมูลเพียงหนึ่งช่องทาง โดยส่งไปทีละหนึ่งบิตต่อหนึ่งหน่วยเวลา โดยข้อมูลนั้นจะถูกแบ่งออกเป็นเฟรมและจะถูกประกอบกลับเมื่อไปถึงยังปลายทาง การขนส่งข้อมูลด้วยวิธีการนี้นิยมใช้กันทั่วไป เช่น การขนส่งข้อมูลที่เชื่อมต่อผ่านสายอนุกรม (Serial Cable) หรือพอร์ตอนุกรม (Serial Port) เป็นต้น

ภาพที่ 2.11 แสดงการขนส่งแบบอนุกรม

ภาพที่ 2.12 แสดงตัวอย่างพอร์ตแบบอนุกรม ที่มา: Misco UK Limited. (2014). 2.2.2 การสื่อสารข้อมูลแบบคู่ขนาน

การสื่อสารข้อมูลแบบคู่ขนาน (Parallel Transmission) เป็นการขนส่งในลักษณะคู่ขนาน กล่าวคือ จะใช้ช่องทางมากกว่าหนึ่งช่องทาง และส่งแบบคู่ขนานกัน โดยส่งข้อมูลหนึ่งบิตต่อหนึ่งช่องทางในหนึ่งหน่วยเวลาเดียวกัน การส่งข้อมูลในลักษณะนี้จะสามารถส่งข้อมูลได้รวดเร็วกว่าแบบอนุกรม แต่นิยมใช้กับการส่งข้อมูลในระยะใกล้ โดยจะใช้จ านวนช่องทางการขนส่งตามจ านวนบิตข้อมูลที่เข้ารหัสไว้ ท าให้สิ้นเปลืองสายส่งกว่าแบบอนุกรม ที่ใช้สายส่งเพียงเส้นเดียว เช่น การส่งข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ 2 ชิ้น ต่อผ่านทางคู่ขนานพอร์ต ซึ่งชุดข้อมูลหนึ่งชุดมีทั้งหมด 8 บิต ดังนั้นการขนส่งข้อมูลดังกล่าวจะมีช่องทางในการขนส่ง 8 ช่องทาง โดยมีการส่งแบบคูข่นานพร้อมกัน 8 บิต เป็นต้น

ผู้รับ ผู้ส่ง 11001110 11101001

เฟรม 2 เฟรม 1



ภาพที่ 2.13 แสดงการขนส่งแบบคู่ขนาน

ภาพที่ 2.14 แสดงตัวอย่างพอร์ตแบบคู่ขนาน ที่มา: Misco UK Limited. (2014).

สรุปข้อดีและข้อเสียของการขนส่งข้อมูลแบบอนุกรมและคู่ขนาน มีดังนี้

ตารางท่ี 2.2 สรุปข้อดีและข้อเสียของการขนส่งข้อมูลแบบอนุกรมและคู่ขนาน ชนิดของการขนส่ง ข้อดี ข้อเสีย

อนุกรม ประหยั ดค่ า ใช้ จ่ าย และส่ ง ได้ระยะไกล

ส่งข้อมูลได้ช้ากว่าแบบคู่ขนาน

คู่ขนาน ส่งข้อมูลได้เร็วกว่าแบบอนุกรม ค่าใช้จ่ายสูง และใช้ได้ระยะใกล้

2.2.3 จังหวะในการส่งข้อมูล ในการขนส่งข้อมูลนั้นจ าเป็นต้องมีปัจจัยส าคัญหลายประการเพ่ือให้ข้อมูลสามารถเดินทาง

ไปถึงปลายทางอย่างสมบูรณ์ และได้ข้อมูลที่ถูกต้องเหมือนตอนที่ส่งมาจากต้นทาง ปัจจัยที่ช่วยให้ล าดับการขนส่งถูกต้องไม่เกิดความสับสนเมื่อมาถึงยังปลายทางก็คือ จังหวะในการส่งข้อมูล หรือที่เรียกว่า ซิงโครไนเซชัน (Synchronization) เนื่องจากข้อมูลแบบดิจิตอลนั้นจะถูกส่งมาเหมือนกับกระแสของข้อมูล หรือสตรีม (Stream) ซึ่งมีการเรียงล าดับและมีข้อมูลจ านวนมาก เมื่อถึงปลายทางแล้วจะถูกน ามาประกอบกลับคืนเป็นข้อมูลเดิมตามล าดับที่ได้รับ หากล าดับข้อมูลผิดพลาดหรือจังหวะของการส่งข้อมูล

ผู้รับ ผู้ส่ง

11001110

11101001



ไม่ถูกต้อง จะท าให้ทราบว่าข้อมูลที่รับไม่ตรงตามต้นฉบับนั่นเอง ส าหรับซิงโครไนเซชันสามารถแบ่งได้ 2 แบบ ดังนี้

1) อะซิงโครนัส (Asynchronous) เป็นการขนส่งที่อาศัยบิตพิเศษเพ่ือบอกถึงจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของข้อมูล เรียกว่าบิตเริ่มต้น (Start bit) และบิตสิ้นสุด (Stop bit) ซึ่งจะบรรจุไว้ที่ส่วนหัวและส่วนท้ายของชุดข้อมูลตามล าดับ โดยบิตพิเศษดังกล่าวจะเป็นตัวบ่งบอกถึงการขนส่งข้อมูลว่าสิ้นสุดหรือยัง ซึ่งไม่ใช่การส่งแบบอาศัยจังหวะหรือซิงโครนัส การส่งข้อมูลแบบนี้ในแต่ละชุดข้อมูลจะต้องเว้นระยะเวลาช่วงหนึ่ง เพ่ือที่จะส่งชุดข้อมูลล าดับต่อไปโดยไม่สามารถส่งไปพร้อมกันได้และจะต้องใช้จ านวนบิตเพ่ิมขึ้นอีก 2 บิต ต่อหนึ่งชุดข้อมูล ซึ่งอาจส่งผลให้ข้อมูลที่มีจ านวนชุดข้อมูลมาก ๆ มีปริมาณของบิตเพ่ิมขึ้น ท าให้การขนส่งอาจท าได้ค่อนข้างช้า และอาจส่งผลให้เกิดความหนาแน่นของข้อมูลขึ้นในระบบเครือข่ายได้อีกด้วย โดยข้อมูลที่ส่งจะมีขนาด 8 บิต

ภาพที่ 2.15 แสดงชุดข้อมูลในการส่งแบบอะซิงโครนัส

2) ซิงโครนัส (Synchronous) เป็นการส่งข้อมูลโดยอาศัยการเข้าจังหวัด ภายในข้อมูลทั้งหมดนั้นจะมีการใส่ข้อมูลพิเศษท่ีเรียกว่า ซิงคาเรคเตอร์ (SYN Characters) เพ่ือเป็นตัวบ่งบอกถึงล าดับของการส่งท าให้ทั้งผู้รับและผู้ส่งมั่นใจได้ว่าข้อมูลทั้งหมดถูกต้องและสมบูรณ์ การเพ่ิมซิงคาเรคเตอร์ลงในชุดข้อมูลนั้นจะท าให้การส่งท าได้รวดเร็วและมีประสิทธิภาพมากกว่าอะซิงโครนัส โดยเฉพาะการส่งข้อมูลจ านวนมาก เนื่องจากซิงคาเรคเตอร์นั้นใช้พ้ืนที่ในการบรรจุเข้าไปในชุดข้อมูลที่น้อยกว่าอีกทั้งข้อมูลทั้งหมดยังถูกรวมเข้าด้วยกันเป็นบล็อกของข้อมูล (Block of Data) ท าให้ไม่จ าเป็นต้องใช้ซิงคาเรคเตอร์ในปริมาณมากเท่ากับการใช้บิตเริ่มต้นและบิตสิ้นสุด การขนส่งโดยอาศัยซิงโครนัสจึงมีประสิทธิภาพมากกว่าอย่างเห็นได้ชัดเมื่อข้อมูลมีขนาดใหญ่

ภาพที่ 2.16 แสดงชุดข้อมูลในการส่งแบบซิงโครนัส

เปรียบเทียบประสิทธิภาพระหว่างการส่งข้อมูลแบบอะซิงโครนัสและแบบซิงโครนัส ถ้าพูด

ถึงประสิทธิภาพในการส่งข้อมูลในจ านวนบิตที่เท่ากัน ใน 1 เฟรมข้อมูลการส่งข้อมูลแบบซิงโครนัสสามารถส่งบิตข้อมูลได้จ านวนมากกว่า เพราะไม่ได้ถูกจ ากัดขนาดของบล็อกข้อมูลเช่นการส่งข้อมูลแบบ อะซิงโครนัส นอกจากนั้นในการส่งข้อมูลอะซิงโครนัสจะใช้จ านวนบิตส าหรับบิตส่วนหัวและส่วนท้ายอย่างน้อย 20% ของบล็อกข้อมูล ในขณะที่การส่งข้อมูลแบบซิงโครนัสใช้บิตทั้งหมดส าหรับแฟลกและส่วนควบคุมโดยทั่วไปน้อยกว่า 100 บิต ดังนั้นถ้าในการส่งบล็อกข้อมูล 1,000 บิต โดยวิธีซิงโครนัสจะใช้จ านวนบิตทั้งหมดส าหรับแฟลกและส่วนควบคุมเพียง (48/1048)x100 = 4.6% ของจ านวนบิตทั้งหมด อย่างไรก็ตามถ้าเกดิความผิดพลาดในการส่งข้อมูลก็ต้องส่งข้อมูลกันใหม่ทั้งบล็อก ซึ่งวิธีการแบบซิงโครนัสย่อมจะใช้เวลามากกว่าเพราะบล็อกข้อมูลมีขนาดใหญ่กว่า

ซิงคาเรคเตอร์ (SYN)

ข้อมูล (Data)

ซิงคาเรคเตอร์ (SYN)

ชุดควบคุม (Block Control)

ชุดสิ้นสุด (End of Block)

บิตเริ่มต้น (Start Bit)

ข้อมูล (8 บิต) บิตตรวจสอบ (Parity Bit)

บิตสิ้นสุด (Stop Bit)



ตัวอย่างเปรียบเทียบประสิทธิภาพการส่งข้อมูลทั้ง 2 แบบ เช่น หากต้องการส่งข้อมูลที่เป็นตัวอักษรจ านวน 100 ตัวอักษร หากท าการส่งด้วยวิธีซิงโครนัสโดยบล็อกข้อมูลประกอบด้วยอักขระ ซิงคาเรคเตอร์ จ านวน 2 อักขระ ตัวอักขระควบคุม จ านวน 4 อักขระ จะมีประสิทธิภาพการส่งข้อมูลเท่ากับ (100/106) x 100 = 94.33% ซึ่งมากกว่าการส่งข้อมูลด้วยวิธีอะซิงโครนัสซึ่งมีประสิทธิภาพสูงสุดเพียง 80% เทา่นั้น

สิ่งที่จ าเป็นอย่างหนึ่งของการส่งข้อมูลแบบซิงโครนัส คือ หน่วยความจ าชั่วคราวหรือบัฟเฟอร์ ทั้งในเครื่องรับและเครื่องส่ง เมื่อหน่วยความจ าของบัฟเฟอร์เก็บข้อมูลที่ต้องการจะส่งจนครบแล้วหรือบัฟเฟอร์เต็มแล้ว เครื่องส่งก็จะท าการส่งข้อมูลออกไปทั้งหมดด้วยความเร็วของสายสื่อสาร ท าให้การส่งข้อมูลแบบซิงโครนัสสามารถใช้สายสื่อสารได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ

นอกจากนั้นการส่งข้อมูลแบบซิงโครนัสยังให้ประสิทธิภาพในการ รับ -ส่ง ได้อย่างถูกต้อง ถูกต าแหน่ง และรวดเร็วกว่าแบบอะซิงโครนัส ส่วนการตรวจสอบความผิดพลาดก็สามารถตรวจสอบได้จากพาริตี้บิตเช่นเดียวกับแบบอะซิงโครนัส ขึ้นอู่กับว่าได้ก าหนดวิธีการอ่านข้อมูลไว้อย่างไรในส่วนของบิตควบคุม (ฉัตรชัย สุมามาลย์, 2545 : 109-110)

กิจกรรมที ่2.2 1. จงอธิบายความหมายและหลักการสื่อสารแบบอนุกรมเพ่ือแสดงการท างานพอสังเขป 2. จงอธิบายข้อแตกต่างระหว่างการสื่อสารข้อมูลแบบซิงโครนัสกับแบบอะซิงโครนัส และอภิปรายข้อดีข้อจ ากัดของทั้งสองวิธีนี้



เอกสารอ้างอิง เกษรา ปัญญา. (2548). ระบบการสื่อสารข้อมูล Data Communication System. ภูเก็ต : มหาวิทยาลัย

ราชภัฏภูเก็ต. มหาวิทยาลัยสุโขทัยธรรมาธิราช. (2554). เอกสารการสอนชุดวิชาการสื่อสารข้อมูลและระบบเครือข่าย

คอมพิวเตอร์ หน่วยที่ 1-7. พิมพ์ครั้งที่ 2. นนทบุรี: มหาวิทยาลัยสุโขทัยธรรมาธิราช. ฉัตรชัย สุมามาลย์. (2545). การสื่อสารข้อมูลคอมพิวเตอร์และระบบเครือข่าย. กรุงเทพฯ: ห.จ.ก. ไทย

เจริญการพิมพ์. Amplitude Modulation. (2013). [Online]. Available : http : topperchoice.com/introduction

-to-amplitude-modulation-and-dsbcsb/introduction-to-amplitude-modulation/. [February 1, 2013].

Joel Sing. (2008). Modulation: Making the Message Fit the Medium [Online]. Available : http : http://ironbark.xtelco.com.au/subjects/DC/lectures/ 7/. [February 1, 2013].

Misco UK Limited. (2014). Serial Cable and Parallel Cable. [Online]. Available : http : www.misco.co.uk/. [January 5, 2014].

Documents

บทที่ 2 สัญญาณข้อมูลและการ ... · 2020-01-29 · 2.2 ประเภทของการสื่อสารข้อมูล