Upload
others
View
5
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
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