สื่อกลางและอุปกรณ์ในการสื่อสารข้อมูล / สัญญาณไมโครเวฟ (Microwave)

สื่อกลางในการสื่อสารข้อมูล

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

1.สื่อกลางประเภทมีสาย

1.1. สายคู่บิดเกลียว (Twisted pair cable)

1.2. สายโคแอ็กเชียล (Coaxial Cable)

1.3 เส้นใยนำแสง(Fiber Optic)

2.สื่อกลางประเภทไม่มีสาย

2.1 ไมโครเวฟ (Microwave)

2.2 คลื่นวิทยุ (Broadcast Radio)

2.3 อินฟราเรด (Infrared)

อุปกรณ์ในการสื่อสารข้อมูล

1. โมเด็ม (Modem)

2. การ์ดแลน (LAN card)

3. ฮับ (hub)

4. สวิตช์ (switch)

5. อุปกรณ์จัดเส้นทาง (router)

6. จุดเชื่อมต่อแบบไร้สาย (wireless access point)

สื่อกลางประเภทไม่มีสาย

สัญญาณไมโครเวฟ (Microwave)

สัญญาณไมโครเวฟ (Microwave) เป็นคลื่นความถี่วิทยุชนิดหนึ่งที่มีความถี่อยู่ระหว่าง 0.3GHz – 300GHz ส่วนในการใช้งานนั้นส่วนมากนิยมใช้ความถี่ระหว่าง 1GHz – 60GHz เพราะเป็นย่านความถี่ที่สามารถผลิตขึ้นได้ด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เป็นสื่อกลางในการสื่อสารที่มีความเร็วสูงในระดับกิกะเฮิรตซ์ (GHz) และเนื่องจากความของคลื่นมีหน่วยวัดเป็นไมโครเมตร จึงเรียกชื่อว่า “ไมโครเวฟ” การส่งข้อมูลโดยอาศัยสัญญาณไมโครเวฟซึ่งเป็นสัญญาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไปในอากาศพร้อมกับข้อมูลที่ต้องการส่ง และจะต้องมีสถานที่ทำหน้าที่ส่งและรับข้อมูล และเนื่องจากสัญญาณไมโครเวฟจะเดินทางเป็นเส้นตรงในระดับสายตา (Line of sight transmission) ไม่สามารถเลี้ยวหรือโค้งตามขอบโลกที่มีความโค้งได้ จึงต้องมีการตั้งสถานีรับ-ส่งข้อมูลเป็นระยะๆ และส่งข้อมูลต่อกันเป็นทอดๆ ระหว่างสถานีต่อสถานีจนกว่าจะถึงสถานีปลายทาง หากลักษณะภูมิประเทศ มีภูเขาหรือตึกสูงบดบังคลื่นแล้ว ก็จะทำให้ไม่สามารถส่งสัญญาณไปยังเป้าหมายได้ ดังนั้นแต่ละสถานีจึงจำเป็นตั้งอยู่ในที่สูง เช่น ดาดฟ้า ตึกสูง หรือยอดดอยเพื่อหลีกเลี่ยงการชนเนื่องจากแนวการเดินทางที่เป็นเส้นตรงของสัญญาณดังที่กล่าวมาแล้ว การส่งข้อมูลด้วยสื่อกลางชนิดนี้เหมาะกับการส่งข้อมูลในพื้นที่ห่างไกลมากๆ และทุรกันดาร

ข้อดีและข้อเสียของระบบไมโครเวฟ
ข้อดี
1. ใช้ในพื้นที่ซึ่งการเดินสายกระทำได้ไม่สะดวก
2. ราคาถูกกว่าสายใยแก้วนำแสงและดาวเทียม
3. ติดตั้งง่ายกว่าสายใยแก้วนำแสงและดาวเทียม
4. อัตราการส่งข้อมูลสูง
ข้อเสีย
สัญญาณจะถูกรบกวนได้ง่ายจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า จากธรรมชาติ เช่น พายุ หรือฟ้าผ่า

การใช้งานคลื่นไมโครเวฟ

คลื่นไมโครเวฟมีย่านความถี่กว้างมากจึงถูกนำไปประยุกต์ใช้งานได้หลายชนิด เป็นที่นิยมอย่างแพร่หลาย ทั้งงานในด้านสื่อสาร งานด้านตรวจจับวัตถุเคลื่อนที่ และงานด้านอุตสาหกรรม เป็นต้น การใช้งานคลื่นไมโครเวฟแบ่งออกได้ดังนี้

1 ระบบเชื่อมต่อสัญญาณในระดับสายตา ใช้ในงานสื่อสารโทรคมนาคมระหว่างงจุดหนึ่งไปอีกจุดหนึ่ง เช่นการสื่อสารโทรศัพท์ทางไกล ใช้การส่งผ่านสัญญาณโทรศัพท์จากจุดหนึ่งไปอีกจุดหนึ่งไปยังสถานีทวนสัญญาณอีกจุดหนึ่งและส่งผ่านสัญญาณโทรศัพท์ไปเรื่อย ๆ จนถึงปลายทางและการถ่ายทอดโทรทัศน์จะทำการถ่ายทอดสัญญาณโทรทัศน์จากห้องส่งโทรทัศน์หรือจากรถถ่ายทอดสดไปยังเครื่องส่งไมโครเวฟ ส่งไปปลายทางที่สายอากาศแพร่กระจายคลื่นของโทรทัศน์ช่องนั้น ระบบเชื่อมต่อสัญญาณในระดับสายตา

2 ระบบเหนือขอบฟ้า (Over the Horison) เป็นระบบสื่อสารไมโครเวฟที่ใช้ชั้นบรรยากาศห่อหุ้มโลกชั้นโทรโพสเฟียร์ (Troposphere) ช่วยในการสะท้อนและการหักเหคลื่นความถี่ไมโครเวฟ ให้ถึงปลายทางในระยะทางที่ไกลขึ้น การสื่อสารไมโครเวฟระบบนี้ไม่ค่อยนิยมใช้งาน ใช้เฉพาะในกรณีจำเป็นหรือฉุกเฉิน เช่นภูมิประเทศที่แห้งแล้งกันดาร เป็นป่าดงดิบ เป็นน้ำขวางกันและเป็นอันตราย เป็นต้น การสื่อสารแบบนี้ต้องส่งคลื่นไมโครเวฟขึ้นไปกระทบชั้นบรรยากาศโทรโพสเฟียร์ ทำให้เกิดการหักเหของคลื่นกลับมายังพื้นโลก ระบบสื่อสารไมโครเวฟเหนือขอบฟ้า

เนื่องจากการสื่อสารแบบนี้มีระยะทางไกลมากขึ้น ใช้การสะท้อนชั้นบรรยากาศโทรโพสเฟียร์ทำให้คลื่นไมโครเวฟเกิดการกระจัดกระจายออกไป มีส่วนน้อยที่ส่งออกไปถึงปลายทาง สัญญาณที่ได้รับอ่อนมากต้องใช้เครื่องส่งที่กำลังส่งสูง และจานสายอากาศปลายทางต้องมีอัตราขยาย (Gain) สูง จงสามารถติดต่อสื่อสารกันได้ดี ข้อดีของการสื่อสารระบบไมโครเวฟเหนือขอบฟ้าคือ สามารถติดต่อสื่อสารได้ระยะทางที่ไกลมากขึ้นเป็นหลายร้อยกิโลเมตร

3 ระบบดาวเทียม (Statellite System) เป็นระบบสื่อสารไมโครเวฟที่ใช้สถานีทวนสัญญาณลอยอยู่ในอวกาศเหนือพื้นโลกกว่า 30,000 กิโลเมตร โดยใช้ดาวเทียมทำหน้าที่เป็นสถานีทวนสัญญาณ ทำให้สามารถสื่อสารด้วยคลื่นไมโครเวฟได้ระยะทางไกลมาก ๆ นิยมใช้งานในระบบสื่อสารข้ามประเทศข้ามทวีป เป็นระบบสื่อสารที่นิยมใช้งานมากอีกระบบหนึ่ง

4 ระบบเรดาร์ (RADAR System) เรดาร์ (RADAR) ย่อมาจากคำเต็มว่า Radio Detection And Ranging เป็นการใช้คลื่นความถี่ไมโครเวฟช่วยในการตรวจจับและวัดระยะทางของวัตถุต่าง ๆ ที่อยู่ห่างไกล ตลอดจนวัตถุเคลื่อนที่แบบต่าง ๆ หลักการของเรดาร์คือการส่งคลื่นไมโครเวฟออกไปจากสายอากาศในมุมแคบ ๆ เมื่อคลื่นไมโครเวฟกระทบกับวัตถุจะสะท้อนกลับมาเข้าสายอากาศอีกครั้ง นำสัญญาณที่รับเทียบกับสัญญาณเดิมและแปรค่าออกมาเป็นข้อมูลต่าง ๆ ที่ต้องการ

5 ระบบเตาไมโครเวฟ (Microwave Over) เป็นการใช้คลื่นไมโครเวฟที่กำลังส่งสูง ๆ ส่งผ่านเข้าไปในบริเวณพื้นที่แคบ ๆ ที่ทำด้วยโลหะ คลื่นไมโครเวฟสามารถสะท้อนกำแพงโลหะเหล่านั้น เกิดเป็นคลื่นไมโครเวฟกระจัดกระจายอยู่ในพื้นที่แคบ ๆ นั้น สามารถนำไปใช้ในการอุ่นอาหาร หรือทำอาหารสุก