บทที่ 5 การแทนค่าของข้อมูล

แบบฝึกหัด เรอ่ื ง ขอ้ มูลและสญั ญาณการสอ่ื สารขอ้ มลู ---------------------คาชี้แจง ให้ผู้เรียนสบื ค้นขอ้ มูลแล้วตอบคาถามโดยอธิบายเปน็ ข้อ ๆ ใน MS Wordแลว้ สง่ ในรูปแบบไฟล์ .pdf ใน Classroom1. จงบอกความแตกต่างระหวา่ งข้อมูลและสญั ญาณ ?ตอบ ข้อมูล (Data) คือ สิ่งท่ีมีความหมายในตวั โดยข้อมูลท่ัวไปทใี่ ช้งานในระบบคอมพวิ เตอร์ จะเป็นข้อมูลชนดิตวั เลข ตัวอกั ษร ภาพนิ่ง รวมถงึ ภาพเคลื่อนไหวต่าง ในการส่งข้อมูลจากจดุ หน่ึงไปยังอีกจุดหนึง่ ผา่ นทางสายสอื่ สารหรอื คลื่นวทิ ยุ ข้อมลู ท่ีต้องการสง่ จะต้องได้รับการแปลงใหอ้ ยใู่ นรปู แบบของสัญญาณที่เหมาะสมกบัระบบการสอื่ สารน้ันๆ ก่อนสัญญาณ (Signals) คอื ปรมิ าณใดๆ ที่สามารถเปลี่ยนแปลงและสัมพันธ์ไปกบั เวลา โดยสัญญาณ ทใ่ี ช้ในระบบส่ือสาร คือ กระแสไฟฟ้า หรอื คลนื่ แมเ่ หล็กไฟฟา้ เช่น การสนทนาผา่ นระบบ โทรศัพท์ การสั่งพิมพ์งานการดาวน์โหลดข้อมลู เป็นต้น2. จงบอกคุณลกั ษณะสาคัญของสัญญาณแอนะล็อก ?ตอบ สัญญาณแอนะลอ็ ก (Analog Signal) เปน็ สัญญาณแบบตอ่ เนื่อง มีลักษณะเปน็ คลื่นไซน์ (sine wave)โดยที่แต่ละคลน่ื จะมีความถแ่ี ละความเข้มของสญั ญาณท่ตี า่ งกนั เม่อื นาสญั ญาณข้อมลู เหล่าน้ผี ่านอปุ กรณร์ ับสญั ญาณและแปลงสญั ญาณก็จะได้ข้อมลู ที่ตอ้ งการ ตัวอย่างของการส่งข้อมลู ที่มีสญั ญาณแบบแอนะล็อก คือการสง่ ผ่านระบบโทรศัพท์ สัญญาณแอนะล็อกเป็นสัญญาณท่ีมักเกดิ ขนึ้ ในธรรมชาตเิ ป็นสญั ญาณที่มีความต่อเนื่องไม่ไดม้ ีการเปลยี่ นแปลงอย่างรวดเรว็ สญั ญาณแบบน้ี เชน่ เสยี งพดู เสยี งดนตรี เปน็ ต้น3. จงบอกคณุ ลักษณะสาคัญของสัญญาณดจิ ิตอล ?ตอบ สญั ญาณดจิ ิตอล(Digital Signal) หมายถงึ สญั ญาณท่ีเกี่ยวข้องกบั ข้อมูลแบบไม่ตอ่ เน่ือง(Discrete Data)

ท่มี ขี นาดแนน่ อนซ่ึงขนาดดังกล่าวอาจกระโดดไปมาระหว่างค่าสองค่า คือ สัญญาณระดับสงู สุดและสญั ญาณระดับต่าสดุ ซึง่ สญั ญาณดจิ ิตอลนเ้ี ปน็ สัญญาณทีค่ อมพวิ เตอร์ใชใ้ นการทางานและตดิ ต่อสอื่ สารกนั เปน็ ค่าของเลขลงตัวโดยปกตมิ ักแทนด้วย ระดับแรงดันที่แสดงสถานะเปน็ \"0\" และ \"1\" หรอื อาจจะมหี ลายสถานะ ซง่ึ จะกลา่ วถงึ ในเร่ืองระบบส่ือสารดิจติ อล มีคา่ ท่ีตั้งไว้ (threshold) เป็นค่าบอกสถานะ ถ้าสูงเกินค่าท่ตี ั้งไว้สถานะเปน็ \"1\" ถา้ ต่ากวา่ ค่าที่ตงั้ ไว้ สถานะเป็น \"0\" ซ่ึงมีขอ้ ดีในการทา่ ใหเ้ กิดความผิดพลาดนอ้ ยลง4. จงสรุปข้อดแี ละขอ้ เสียของสญั ญาณแอนะล็อกและสัญญาณดิจติ อล ?ตอบ ระบบ analogข้อดี1. ราคาถกู2. ไมต่ อ้ งพึง่ พลังงานจากภายนอก3. ไม่มรี ะบบอเิ ล็กทรอนิกส์ ปัญหาเรือ่ งความชน้ื มนี ้อยกว่าและและไม่ต้องกังวลเรอ่ื งแมเ่ หลก็ ไฟฟ้ารบกวนขอ้ เสยี1. การเก็บค่าทีว่ ดั ตอ้ งจดบนั ทึกเอาเอง2. สเกลแสดงค่าความละเอยี ดตายตวั ความละเอยี ดท่สี งู ๆ เชน่ ต่ากว่า 1 ไมครอนมากๆ ยังทาไมไ่ ดห้ รือทาได้แต่ราคาแพง3. กรณไี ดอลั เกจทเี่ ขม็ หลายรอบอาจทาให้อ่านค่าผดิ เพราะหลงรอบได้ระบบ digitalข้อดี1. สามารถเกบ็ ค่าที่วดั ได้อย่างรวดเร็ว2. บางกรณีสามารถเปลีย่ นค่าความละเอียดได้3. อ่านค่าตวั เลขไดเ้ ลย ไมต่ ้องนบั รอบข้อเสยี1. ราคาแพงกวา่ แต่ส่วนตา่ งกาลงั นอ้ ยลง2. ตอ้ งใชแ้ บตเตอรี่ บางรุน่ ราคาแพง3. ระวังเรอ่ื งความชื้นและสนามแม่เหล็กไฟฟ้ารบกวนการทางาน

5. ส่วนประกอบพ้นื ฐานหลักๆ ของสญั ญาณแอนะล็อกมีอะไรบา้ ง จงอธบิ ายตอบ เป็นรปู คล่นื ที่มลี กั ษณะต่อเน่อื ง (Continuous Waveforms) ความต่อเน่ืองในท่นี ้ีหมายถงึ สญั ญาณจะแกวง่ข้นึ ลงอยา่ งต่อเนื่องและราบเรียบตลอดเวลา ไม่มีการเปลย่ี นแปลงแบบทนั ทีทนั ใด ค่าสญั ญาณสามารถอยู่ในชว่ งระหวา่ งค่าต่าสุดและคา่ สูงสดุ ของคล่ืนได้6. Bit Interval กับ Bit Rate คอื อะไร ใช้กับสญั ญาณอะไร และนามาเทียบเคียงกับหนว่ ยวดั ใดของสญั ญาณแอนะล็อก ?ตอบ Bit Interval คือเวลาท่ีสง่ ข้อมลู 1 บิต Bit Rate จานวนของ Bit Interval ตอ่ วินาที โดยมหี น่วยวัดเป็นบติ ต่อวนิ าที (bps) ใช้กับสญั ญาณดจิ ทิ ลั นามาเทียบเคยี ง การแปลงข้อมลู ดิจิทลั เป็นสญั ญาณแอนะล็อก7. จงสรุปความหมายของ Bit Rate และ Baud Rate พร้อมกบั ยกตัวอยา่ งประกอบ ?ตอบ Bit Rate คอื จานวนบติ ที่สามารถส่งได้ภายในหน่ึงหน่วยเวลา ซึ่งมีหนว่ ยเป็นบติ ต่อวนิ าที (bps)Baud Rate คือจานวนของสัญญาณที่สามารถสง่ ไดต้ อ่ การเปลยี่ นสัญญาณในหน่ึงหน่วยเวลา (baud persecond) ตัวอย่างเช่น อัตราบอด คือ รถโดยสาร อตั ราบิต คอื ผโู้ ดยสาร8. การมอดเู ลต (Modulate) คอื อะไร จงอธิบาย ?ตอบ การจะสง่ สญั ญาณเสียงหรอื ขอ้ มลู ผา่ นช่องทางการสื่อสารจาเป็นอย่างยิง่ ทจ่ี ะต้องอาศัยพลงั งานไฟฟ้าชว่ ยพาสัญญาณเหลา่ น้นั ใหเ้ คลอื่ นย้ายจากทหี่ นึ่งไปยงั อีกที่หนึ่งขบวนการหรอื ขัน้ ตอ้ นในการเพิ่มพลงั งานไฟฟ้าดงั กลา่ วเราเรียกวา่ การมอดูเลต(Modulation) พลังงานไฟฟ้าซ่ึงมีความถส่ี งู และคงทร่ี วมทั้งมีแอมปลจิ ูด(ขนาด)สูงด้วยนั้นเราเรยี กวา่ สัญญาณคลืน่ พาห(์ SignalCarrier) อุปกรณส์ าหรบั มอดูเลตสัญญาณ(Modulator)จะสรา้ งสัญญาณคล่นื พาห์และรวมเขา้ กบั สญั ญาณขอ้ มลู เพื่อให้สัญญาณมคี วามแรงพอที่จะสง่ ผา่ นสอื่ กลางไปยังอกี จดุ หน่ึงที่อยู่ไกลออกไปไดแ้ ละเมื่อถึงปลายทางกจ็ ะมีอุปกรณซ์ ง่ึ ทาหนา้ ที่แยกสญั ญาณคลื่นพาห์ออกให้เหลอื เพยี งสญั ญาณข้อมูลเราเรียกวธิ ีการแยกสญั ญาณนวี้ า่ การดีมอดเู ลต(Demodulation)เรอ่ื งการมอดเู ลตสัญญาณเปน็ เรื่องทีส่ ่าคัญมากในการส่ือสารข้อมลู การเลือกวธิ ีการมอดูเลตและการดีมอดเู ลตท่เี หมาะสมจะชว่ ยใหท้ ่านทาการสง่ ข้อมูลขา่ วสารไดอ้ ย่างมีประสทิ ธภิ าพ

9. คณุ สมบัตสิ าคัญของสญั ญาณพาหะ (Carrier Signal) คืออะไร นาไปใช้ประโยชน์อยา่ งไร ?ตอบ คุณสมบตั พิ เิ ศษคอื สามารถสง่ ออกได้ในระยะไกล ๆ และผา่ นตัวกลางได้ และเมื่อมีการนาคลนื่ พาหะมารวมกบั สญั ญาณเสียง ก็จะได้คลื่นใหม่ที่พร้อมส่งออกผา่ นไปยงั ตวั กลาง เชน่ อากาศ10. จงอธิบายความแตกตา่ งระหวา่ งการมอดเู ลตทางขนาด(AM)และการมอดูเลตทางความถ่ี (FM) มาพอเข้าใจ?ตอบ การมอดเู ลตแอมพลิจูด (Amplitude Modulation หรอื AM) วธิ นี แ้ี อมพลิจูดของคลื่นพาห์จะเปลยี่ นแปลงตามสญั ญาณของขอ้ มูลท่เี ข้ามา การมอดูเลตแบบ AM เปน็ วิธีที่ง่ายทส่ี ุดในการมอดูเลต แต่คุณภาพของสญั ญาณไมด่ ี มีความต้านทานสญั ญาณรบกวนต่า เหมาะกบั ข้อมูลที่ไมต่ ้องการคณุ ภาพมากนักเชน่ สัญญาณเสียง เป็นตน้ การมอดูเลตความถ่ี (Frequency Modulation หรอื FM ) วิธกี ารนเี้ ป็นการเปลยี่ นแปลงความถี่ของคล่นื พาห์ตามสัญญาณของข้อมลู ท่ีเข้ามา การมอดูเลตแบบความถี่ ใหค้ ุณภาพทีด่ ีกวา่การมอดเู ลตแบบแอมพลจิ ูด แต่ระบบจะซับซ้อนกว่า11. การมอดเู ลตสัญญาณดิจิตอล ประกอบด้วยเทคนคิ ใดบ้าง จงอธิบาย ?ตอบ 1. การมอดูเลตทางแอมปลจิ ดู (Amplitude Modulation: AM 2. การมอดเู ลตทางความถี่(FrequencyModulation: FM) 3. การมอดูเลตทางเฟส (Phase Modulation: PM)12. รหัสข้อมูลคืออะไร มีรหัสใดบ้าง จงสรุปมาให้เขา้ ใจ ?ตอบ รหัสแทนข้อมูล หมายถึง รหัสทใี่ ชแ้ ทนตัวอักขระ ซ่ึงประกอบดว้ ยตัวอกั ษร ตวั เลข หรือสัญลักษณ์พิเศษอื่น ๆ ที่ใช้ในโปรแกรมคอมพิวเตอร์ เพราะวา่ ข้อมลู ท่ีเก็บไว้ในหนว่ ยความจาของคอมพิวเตอร์จะแทนดว้ ยรหสัเลขฐานสองท่ีมีเลข ๐ กับ ๑ วางเรยี งกัน มรี หสั รหัสแอสกี รหัสเอบ็ ซดี ิก รหสั ยนู โิ คด้13. มีปจั จัยอะไรบา้ งทก่ี ่อให้เกิดความสูญเสียของสญั ญาณจากการส่งผ่านข้อมูล ?ตอบ 1. Attenuation คอื การอ่อนกาลังของสญั ญาณ เกิดจากความเขม้ ของสัญญาณไดเ้ บาบางลง เม่ือได้เดินทางบนระยะทางไกล ๆ2.Distortion คอื สญั ญาณประเภท Composite Signal เคลื่อนท่ดี ว้ ยความเรว็ ต่างกัน ทาให้เกิดการรวมกันของสญั ญาณข้นึ ส่งผลให้สญั ญาณบดิ เบยี้ วเพ้ยี นไปจากเดิม

3. สญั ญาณรบกวน (Noise)– Thermal Noise เปน็ สัญญาณรบกวนทีเ่ กิดจากความร้อน เน่ืองจากสญั ญาณท่ีวิง่ ผา่ นสอื่ กลางจะมีความตา้ นทานในตัวเอง ทาให้อุณหภูมสิ งู ข้ึน– Impulse Noise เป็นสญั ญาณรบกวนทเ่ี กิดขึ้นแบบทันทีทนั ใด ซ่งึ อาจเกิดจากฟ้าแลบ ฟา้ ผ่า สัญญาณรบกวนชนิดนสี้ ามารถลบลา้ งสญั ญาณตน้ ฉบบั ทาให้ไม่สามารถแยกแยะเพื่อการกู้คืนได้– Crosstalk เปน็ สัญญาณรบกวนทเ่ี กิดจากการเหน่ยี วนาของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า โดยเฉพาะสายสญั ญาณท่ีมีการนามามัดรวมกนั ซ่งึ หากไมม่ ฉี นวนปอ้ งกัน จะทาให้เกิดการรบกวนซึ่งกันและกันได้– Echo เปน็ สัญญาณสะท้อนกลับ ทาให้โหนดใกลเ้ คยี งได้ยิน และพลันนกึ วา่ สายสง่ ขอ้ มูลในขณะนัน้ ไม่ว่างแทนท่จี ะสามารถสง่ ขอ้ มลู ได้ กน็ ึกว่ามีโหนดอ่นื ใชง้ านอยู่– Jitter สง่ ผลให้ความถ่ีของสัญญาณมีการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเน่ือง สญั ญาณถูกเลื่อนเฟสไปเปน็ คา่ อ่นื ๆ14. สญั ญาณท่เี บาบางลงหมายถึงอะไร สามารถแก้ไขไดด้ ว้ ยวิธใี ด ?ตอบ การสูญพลงั งานในระหว่างการสง่ เนื่องจากตวั กลางต่างๆจะมีความตา้ นทานอยู่ในตัวเอง แก้ไขโดย ตอ้ งมีตัวขยายสัญญาณช่วย(amplify)15. การสง่ ผา่ นข้อมูลบนสายส่ง ทาให้อุณหภูมสิ ูงขน้ึ ได้อยา่ งไร จงอธบิ าย ?ตอบ เนือ่ งจากสัญญาณทีว่ ่งิ ผ่านส่อื กลางจะมคี วามตา้ นทานในตัวเอง ทาให้อุณหภมู ิสูงขึ้น16. จงสรุปสัญญาณรบกวนชนิด Thermal Noise,Impulse Noise, Crosstalk , Echo และ Jitter มาให้พอเขา้ ใจ พร้อมวธิ ีแก้ไขตอบ Thermal noise เกิดจากการเคลื่อนท่ีของอเิ ลก็ ตรอนบนตวั นา ซ่ึงส่งผลให้เกิดความรอ้ นไปรบกวนการเคลอ่ื นที่ ทาใหเ้ กิดการเคล่ือนทผี่ ดิ ปกตไิ ป Impulse Noise เป็นเหตกุ ารณ์ที่มคี ล่ืนสญั ญาณโด่งขนึ้ ผิดปกติ(spikes) อยา่ งรวดเร็วและจะเกิดเปน็ ช่วงส้นั ๆ เป็นสญั ญาณที่มาจากปจั จัยภายนอกเชน่ ฟ้าแลบ ฟ้าผ่าCrosstalk เกิดจากการเหนีย่ วนาของสนามแมเ่ หลก็ ไฟฟ้า Echo สัญญาณสะท้อนกลับ (Reflection) เกดิ กับ

สายชนดิ Coaxial Jitter เป็นเหตกุ ารณท์ ่ีความถ่ีของสญั ญาณเกดิ การเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาทาให้เฟสทางไฟฟา้ เปลี่ยนคา่ จนตีความหมายผิด ---------------------------------------------