บทที่ 5

ขอ้ มูลและสญั ญาณการส่ือสารข้อมลู 1.จงบอกความแตกตา่ งระหว่างขอ้ มลู และสัญญาณ ? ความสาคญั ของช้ันสื่อสารฟิสิคัล คือ การเคลื่อนย้ายข้อมูลที่อยู่ในรูปแบบของ สัญญาณสื่อกลาง ข้อมูล คอื สิ่งท่ีมีความหมายในตัว โดยข้อมูลท่ัวไปท่ีใช้งานในระบบ คอมพิวเตอร์ จะเป็นข้อมูลชนิดตัวเลข ตัวอักษร ภาพน่ิง รวมถึงภาพเคล่ือนไหวต่าง ในการส่งข้อมูลจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหน่ึงผ่านทางสายส่ือสารหรือคล่ืนวิทยุ ข้อมูลท่ี ต้องการส่งจะต้องได้รับการแปลงให้อยู่ในรูปแบบ ของสัญญาณท่ีเหมาะสมกับ ระบบการส่ือสารน้ันๆ ก่อน สัญญาณ คือ ปริมาณใดๆ ที่สามารถ เปลี่ยนแปลงและสัมพันธ์ไปกับเวลา โดย สัญญาณที่ใช้ในระบบสื่อสาร คือ กระแสไฟฟ้า หรอื คลนื่ แม่เหล็กไฟฟ้า เช่น การ สนทนาผา่ นระบบโทรศัพท์ การส่งั พมิ พ์งาน การดาวนโ์ หลดข้อมลู เป็นตน้ 2.จงบอกคณุ ลักษณะสาคญั ของสญั ญาณแอนะล็อก ? เปน็ รูปคลน่ื ท่ีมีลกั ษณะต่อเนอื่ ง (สญั ญาณจะแกวง่ ข้ึนลงอย่างตอ่ เน่ืองและ ราบเรียบตลอดเวลา ไม่มีการ เปล่ยี นแปลงแบบทนั ทที นั ใด) คา่ ระดบั สญั ญาณสามารถอยใู่ นชว่ งระหว่างคา่ ต่าสดุ และ

3.จงบอกคุณลกั ษณะสาคัญของสญั ญาณดิจติ อล ? เป็นสัญญาณท่ีมีรูปแบบไม่ต่อเน่ือง มีค่าท่ีเป็นไปได้ในรูปแบบของแรงดันไฟฟ้าที่มีค่า 0 หรือ 1 เท่าน้ันมขี ้อดีคอื - เปน็ สญั ญาณท่ที นตอ่ การรบกวนได้ดีกว่าสัญญาณแอนะล็อก แต่ข้อเสียคือ – สามารถส่งบนระยะทางได้ไม่ไกลเมื่อเทยี บกับสญั ญาณแอนะล็อก4.จงสรุปข้อดแี ละข้อเสียของสัญญาณแอนะลอ็ กและสญั ญาณดจิ ิตอล 1. การแสดงผลทาให้เข้าใจได้ง่าย ตัวอย่างเช่น การแสดงผลของแรงดันไฟฟ้าเป็นตัวเลขจากเคร่ืองวัดแรงดันไฟฟา้

2. การควบคมุ ทาไดง้ ่าย ตัวอยา่ งเช่นระบบควบคุมอุณหภูมิของเตาเผาท่ีมีระบบดิจิตอลเข้ามา เกี่ยวข้องการทางานของระบบ มีตัวตรวจอุณหภูมิท่ีเปล่ียนอุณหภูมิเป็นระดับแรงดันท่ีเป็นสัญญาณ อนาลอก สัญญาณจะถูกเปลี่ยนเป็นสัญญาณดิจิตอล ด้วยวงจรเปล่ียนสัญญาณอนาลอกเป็นดิจิตอล แล้วป้อนเข้าสู่ส่วนประมวลผล (CentralProcessing Unit : CPU) ซี พี ยู จะทางานตามเง่ือนไขท่ีกาหนดไว้ ถ้ามีอุณหภูมิสูงหรือต่ากว่าท่ีกาหนด จะส่งสญั ญาณออกทเี่ อาทพ์ ตุ เพื่อควบคุมการปดิ เปดิ เชื้อเพลงิ ใน เตาเผา การเปลี่ยนสัญญาณดจิ ิตอลใหก้ ลับมาเป็นสัญญาณอนาลอกใช้วงจร D/A คอนเวอร์เตอร์ (Digital to Analog Converter) สัญญาณอนาลอกจะไปควบคุมการปิดเปิดการฉีดน้ามนั เช้อื เพลิงในเตาเผา เพอ่ื ให้ไดอ้ ุณหภมู ิตามทต่ี ้งั ไว้ การเปลี่ยนอุณหภูมิสามารถปรับได้ โดยการเปล่ียนค่าที่เก็บไว้ใน ซี พี ยู 3. ความเที่ยงตรง วงจรอนาลอก ทาให้มีความเท่ียงตรงสูงได้ยาก เพราะปะรกอบไปด้วยอุปกรณ์ที่มีค่าผิดพลาด และมีความไวต่อสิ่งแวดล้อม เช่น อุณหภูมิ ความช้ืน จึงทาให้อุปกรณ์ต่าง ๆ เช่น ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุมีคุณสมบัติเปลี่ยนไป เหมือนกับว่าปัญหาที่เกิดขึ้นในวงจรอนาลอก เป็นเพราะแรงดันไฟฟ้า ส่วนอุปกรณ์ในวงจรดิจิตอลก็มีปัญหาเช่นเดียวกัน แต่วงจรสามารถควบคุมการทางานได้ ถึงแม้ว่าสัญญาณจะผิดเพ้ียนไปบ้าง ก็ไม่มีผลต่อการทางานของวงจรเพราะสภาวะ 1 กบั 0 กาหนดจากระดบั แรงดัน

4. ผลกระทบต่อการส่งในระยะไกล เม่ือมีการส่งสัญญาณออกไปในระยะไกล ๆ ตามสายส่งหรือเป็นคล่ืนวิทยุ จะมีการรบกวนเกิดขึ้นได้ง่าย เรียกว่า นอยส์ (noise) ตัวอย่างเช่น การส่งสัญญาณไปยัง ดาวเทียมจะมีการรบกวนเน่อื งจากการแผร่ งั สี จากฟ้าแลบ หรือจุดดับบนดวงอาทิตยท์ าให้สัญญาณผิดเพี้ยนได้ง่าย ถ้าเป็นวงจรอนาลอกความเช่ือถือได้ข้ึนกับแรงดันที่ปลายทางว่าเบี่ยงเบนไปจากต้นทางมามากน้อยแค่ไหน เป็นปัญหาท่ีเกี่ยวกับความต่างศักย์ ถา้ ส่งเป็นสัญญาณดิจติ อลจะไมม่ ีปัญหานี้ เพราะสัญญาณอาจผิดไป จากต้นทางได้บา้ งแตย่ ังคงสภาวะ 1 หรือ 0 5. ความเชอ่ื มน่ั สัญญาณดิจิตอลมีค่าความผิดพลาดน้อยกว่าสัญญาณอนาลอก ทาให้วงจรที่ทางานด้วยสัญญาณดิจิตอล มีความเชื่อถือได้มากกว่า เม่ือใช้แทนปริมาณต่าง ๆ ตัวอย่างเช่น การบวกสัญญาณ ถ้าทางานในลกั ษณะอนาลอก

5.ส่วนประกอบพืน้ ฐานหลกั ๆ ของสัญญาณแอนะล็อกมอี ะไรบ้าง จงอธบิ าย 1. แอมพลจิ ดู (Amplitude)สัญญาณแอนะลอ็ ก ที่มกี ารเคลือ่ นทใี่ นลักษณะเป็นรปู คลน่ื ขึน้ ลงสลบั กนั และกา้ วไปตามเวลาแบบสมบูรณน์ ัน้ เรยี กว่า คล่นื ซายน์(Sine Wave)แอมพลิจดู จะเปน็ คา่ ทีว่ ัดจากแรงดนั ไฟฟ้า ซึง่ อาจเปน็ ระดับของคล่ืนจดุ สูงสุด (High Amplitude) หรอื จุดต่าสดุ (Low Amplitude) และแทน ดว้ ยหนว่ ยวัดเปน็ โวลด์ (Volt) 2. ความถี่ (Frequency)ความถ่ี หมายถึง อัตราการข้ึนลงของคล่ืน ซ่ึงเกิดขึ้นจานวนก่ีรอบใน 1 วินาที โดยความถี่นั้น จะใช้ แทนหน่วยวัดเป็นเฮิรตซ์ (Hertz : Hz) 3. เฟส (Phase)เฟส เป็นการเปล่ียนแปลงของสัญญาณ ซ่ึงจะวัดจากตาแหน่งองศาของสัญญาณเม่ือเวลา ผ่านไป โดยเฟสสามารถเปลี่ยนแปลงตาแหน่ง (Phase Shift) ในลักษณะเล่ือนไปข้างหน้าหรือ ถอยหลังก็ได้ การเลื่อนไปข้างหน้าจานวนครึ่งหนงึ่ ของลูกคล่ืน จะถือว่าเฟสเปลย่ี นแปลงไป 180 องศา

6. Bit Interval กับ Bit Rate คืออะไร ใช้กับสัญญาณอะไร และนามาเทียบเคียงกับหน่วยวัดใดของสัญญาณแอนะล็อก ? bit interval หมายถึง เวลาทีต่ อ้ งใช้ในการส่งข้อมลู 1 บิต มีหน่วยเป็นวนิ าทีBitrate (บิทเรท) คืออะไร Bit บิท คือหน่วยของสัญญาณดิจิตอล การท่ีจะประมวลผลสัญญาณด้วยความเร็วเท่าไหร่นั้นจึงเรียกว่า “บิทเรท” โดยปกติไฟล์วีดีโอจะใช้หน่วยความเร็วเป็นวินาที ยกตัวอย่าง เช่น Kbps (Kilobit persecond) หรือ Mbps (Megabit per second) **หมายเหตุ 1 Megabit = 1,000 Kilobit7.จงสรุปความหมายของ Bit Rate และ Baud Rate พรอ้ มกบั ยกตัวอยา่ งประกอบ ? bit interval หมายถึง เวลาที่ตอ้ งใช้ในการสง่ ขอ้ มูล 1 บติ มหี นว่ ยเปน็ วนิ าทีbit rate หมายถึง อตั ราการสง่ ข้อมลู บิตขอ้ มูลใน 1 วนิ าทมี หี น่วย bps(bits per second)อัตราการสง่ ขอ้ มูลในชอ่ งสื่อสาร ขนึ้ อยกู่ บั 3 องคป์ ระกอบคือ- แบนด์วิดธ์- ระดับของสญั ญาณ- คณุ ภาพชอ่ งสัญญาณ (วัดจารระดับการรบกวน)

8.การมอดเู ลต (Modulate) คอื อะไร จงอธิบาย ? คือ การจะส่งสัญญาณเสียงหรือข้อมูลผ่านช่องทางการส่ือสารจาเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องอาศัยพลังงานไฟฟ้าช่วยพาสัญญาณเหล่านั้นให้เคล่ือนย้ายจากที่หน่ึงไปยังอีกที่หนึ่งขบวนการหรือข้ันต้อนในการเพ่ิมพลังงานไฟฟ้าดังกล่าวเราเรยี กว่าการมอดูเลต(Modulation) พลังงานไฟฟา้ ซงึ่ มีความถส่ี ูงและคงที่รวมทง้ั มแี อมประจ(ุ ขนาด) สงู ด้วยน้ันเราเรียกว่าสัญญาณคลื่นพาห์ (Signal Carrier) อุปกรณ์สาหรับมอดูเลตสัญญาณ(Modulator) จะสร้างสัญญาณคล่ืนพาห์และรวมเข้ากับสัญญาณข้อมูลเพื่อให้สัญญาณมีความแรงพอท่ีจะส่งผ่านส่ือกลางไปยังอีกจุดหน่ึงท่ีอยู่ไกลออกไปได้และเม่ือถึงปลายทางก็จะมีอุปกรณ์ซึ่งทาหน้าที่แยกสัญญาณคล่ืนพาห์ออกให้เหลือเพียงสัญญาณข้อมูลเราเรียกวิธีการแยกสัญญาณนี้ว่าการดีมอดูเลต(Demodulation)เร่ืองการมอดูเลตสัญญาณเป็นเรื่องที่สาคัญมากในการสื่อสารข้อมูลการเลือกวิธีการมอดูเลตและการดีมอดูเลตท่ีเหมาะสมจะช่วยให้ท่านทาการส่งข้อมูลข่าวสารได้อย่างมีประสทิ ธภิ าพ อุปกรณ์สาหรับมอดูเลตสัญญาณ (Modulator) จะสร้างสัญญาณคล่ืนพาห์ และรวมเข้ากับสัญญาณข้อมูลเพื่อให้สัญญาณมีความแรงพอท่ีจะส่งผ่านสื่อกลางไปยังอีกจุดหนึ่ง เมื่อถึงปลายทางจะมีอุปกรณ์ในการแยกสญั ญาณคลื่นพาห์ออก เรยี กวิธกี ารแยกสญั ญาณนว้ี า่ “การดีมอดเู ลต” (Demodulation)

9.คุณสมบัติสาคัญของสญั ญาณพาหะ (Carrier Signal) คอื อะไร นาไปใชป้ ระโยชน์อยา่ งไร ? มีคณุ สมบัตพิ ิเศษคอื สามารถส่งออกได้ในระยะไกล ๆ และผ่านตัวกลางได้ และเมอ่ื มีการนาคล่ืนพาหะมารวมกับสัญญาณเสียง10.จงอธบิ ายความแตกต่างระหว่างการมอดูเลตทางขนาด(AM)และการมอดูเลตทางความถี่ (FM) มาพอเขา้ ใจ? การมอดูเลตทางแอมประจุ (AM)สัญญาณของคลื่นพาห์จะมีความถี่สูงกว่าความถี่ของสัญญาณข้อมูลเพื่อให้สามารถพาสัญญาณข้อมูลไปได้ไกล ๆ สัญญาณ AM ที่มอดูเลตแล้วจะมีความถ่ีเท่ากับความถ่ีของสัญญาณคล่ืนพาห์ โดยมีขนาดหรอื แอมปลิจดู ของสญั ญาณเปลีย่ นแปลงไปตามแอมปลจิ ูดของสัญญาณดว้ ยขอ้ เสยี ของการมอดเู ลตแบบ AM คอื 1. แบนด์วิดท์ของสัญญาณ AM เป็นย่านความถ่ีท่ีไม่สูง ทาให้มีสัญญาณรบกวนจากภายนอกเข้ามาได้งา่ ย 2. การส่งสญั ญาณแบบ AM สิน้ เปลืองพลังงานมาก พลังงานส่วนใหญใ่ ช้ในการสง่ คล่ืนพาห์การมอดูเลตทางความถี่ (FM)สัญญาณ FM ท่ีมอดูเลตแล้วจะมีแอมปลิจูดคงท่ี แต่ความถ่ีของสัญญาณจะไม่คงท่ีเปลีย่ นแปลงไปตามแอมปลจิ ูดของสญั ญาณขอ้ มูล

ขอ้ เสยี ของการมอดูเลตแบบสญั ญาณ FM คือ 1. ตอ้ งการแบนดว์ ดิ ท์ท่มี ีขนาดกวา้ ง เน่ืองจากสญั ญาณข้อมูลมีหลายความถ่ี 2. คุณภาพดีกวา่ การมอดูเลตแบบ AM แต่การทางานจะซับซ้อนกว่าการมอดูเลตทางเฟส (PM) การมอดูเลตแบบ PM จะให้ครึ่งรอบของสัญญาณเป็นมุม 180 องศา และเม่ือครบ 1 รอบ จะเป็น 360องศา สญั ญาณมอดเู ลตจะมกี ารเปลย่ี น (กลับ) มุมเฟสทุกครง้ั ทีม่ ุมเฟสของสัญญาณข้อมูลต่างจากมุมเฟสของสัญญาณคลน่ื พาห์เท่ากับ 180 องศา การมอดเู ลตแบบ PM นิยมใช้ในการแพร่ภาพสีทางทีวี แต่ AM กับ FM นิยมใช้ในการกระจายเสียงวิทยุการมอดูเลตแบบ PM เป็นวิธีการที่ดีแต่วงจรค่อนข้างจะซับซ้อนจึงไม่นิยมใช้ส่งสัญญาณข้อมูลอะอนาล็อก การมอดูเลตแบบ PM มกั จะนามาใชใ้ นการส่งสัญญาณข้อมูลคอมพิวเตอร์ทตี่ ้องการความเรว็ ในการส่งข้อมูลสูง

11.การมอดเู ลตสัญญาณดจิ ติ อล ประกอบด้วยเทคนคิ ใดบา้ ง จงอธิบาย ? เทคนคิ หลักการมอดเู ลตสญั ญาณดจิ ติ อล คอื การใชส้ ญั ญาณพาห์ (Carrier Signal)12.รหสั ขอ้ มูลคอื อะไร มีรหัสใดบา้ ง จงสรปุ มาให้เขา้ ใจ ? รหสั แทนขอ้ มลู หมายถงึ รหสั ทีใ่ ช้แทนตวั อักขระ ซงึ่ ประกอบด้วยตัวอักษร ตวั เลข หรอื สญั ลักษณ์พิเศษอ่ืน ๆ ที่ใช้ในโปรแกรมคอมพิวเตอร์ เพราะว่าข้อมูลท่ีเก็บไว้ในหน่วยความจาของคอมพิวเตอร์จะแทนด้วยรหัสเลขฐานสองทม่ี ีเลข ๐ กบั ๑ วางเรียงกนัซึง่ รหสั ขอ้ มลู แบ่งออกเปน็ 2 ประเภท ดงั นี้ คอื 1. รหสั ภายนอกเครื่อง (External Code) หมายถงึ รหสั ทีใ่ ช้สาหรบั การบนั ทึกขอ้ มูลท่ีอยภู่ ายนอกเครื่องคอมพวิ เตอร์ เชน่ การบันทึกข้อมูลบนบัตรเจาะรู โดยใชส้ ญั ลักษณ์การเจาะรแู ต่ละแถวแทนข้อมลู 1 ตงั อกั ษร 2. รหัสภายในเครื่อง (Internal Code) หมายถึง รหัสที่ใช้แทนข้อมูลท่ีถูกอ่านและบันทึกอยู่ในหน่วยความจาของเครอื่ งคอมพิวเตอร์ ซ่ึงรหัสทใี่ ช้แทนขอ้ มูลภายในเคร่ืองคอมพิวเตอร์ ซึ่งมีหลายรูปแบบ

13.มีปัจจยั อะไรบ้างที่กอ่ ใหเ้ กดิ ความสญู เสยี ของสญั ญาณจากการส่งผ่านขอ้ มูล ? ปัจจยั ที่เกีย่ วขอ้ งกบั ความเรว็ ในการสง่ ข้อมลู จานวนโหนดท่เี ชื่อมต่อ (Number of Receivers)ความสูญเสียต่อการส่งผ่าน (Transmission Impairments) คือการอ่อนตัวของสัญญาณ จะเก่ียวข้องกับระยะทางในการสง่ ผ่านข้อมูลการรบกวนของสัญญาณ (Interference) คือ การรบกวนของสัญญาณภายนอก อาจส่งผลให้เกิดการบิดเบือนของสัญญาณได้แบนด์วิดธ์ (Bandwidth) คือ ความกว้างของช่องสัญญาณ บอกถึงความสามารถของการส่งข้อมูล ย่ิงกว้างย่ิงส่งข้อมูลไดเ้ ร็ว เปรยี บไดก้ บั ความกว้างของถนน

14.สัญญาณท่เี บาบางลงหมายถงึ อะไร สามารถแก้ไขได้ด้วยวิธีใด ? ความตอ้ งการสง่ ผา่ นขอ้ มูลจากจุดหนึ่งไปยังจุดหน่ึงผ่านสายสื่อ สารหรือคล่ืนวิทยุข้อมูลที่ต้องการส่งนั้นจะต้องได้รับการแปลงให้อยู่ในรูปแบบของสัญญาณท่ีเหมาะสมกับระบบส่ือสารน้ัน ๆ เสียก่อน ดังน้ันความหมายของสัญญาณก็คือปริมาณใด ๆ ท่ีสามารถเปล่ียนแปลงและสัมพันธ์ไปกับเวลา โดยสัญญาณท่ีใช้ในระบบสื่อสารก็คือกระแสไฟฟ้า (Electric) หรือคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Wave) เช่น คล่ืนวิทยุ คลื่นแสง เป็นต้น และตอ่ ไปนีจ้ ะเปน็ ตัวอยา่ งของสัญญาณ15.การส่งผา่ นขอ้ มูลบนสายส่ง ทาใหอ้ ุณหภูมิสูงขึ้นได้อยา่ งไร จงอธบิ าย ? Thermal Noise เป็นสญั ญาณรบกวนทเี่ กิดจากความรอ้ น เนื่องจากสัญญาณทว่ี งิ่ ผ่านส่อื กลางจะมีความต้านทานในตัวเอง ทาใหอ้ ณุ หภูมิสงู ขนึ้