หน่วยที่ 5

หน่วยที่ 5การแทนค่าขอ้ มลู ชนดิ ของขอ้ มลูและสญั ญาณการส่ือสารขอ้ มลู

แบบฝกึ หัด เร่ือง ข้อมลู และสญั ญาณการส่ือสารข้อมลู ---------------------คาช้แี จง ให้ผู้เรียนสืบคน้ ขอ้ มูลแลว้ ตอบคาถามโดยอธิบายเปน็ ขอ้ ๆ ใน MS Wordแล้วสง่ ในรปู แบบไฟล์ .pdf ใน Classroom1. จงบอกความแตกต่างระหว่างขอ้ มูลและสญั ญาณ ? ตอบ ข้อมูล (Data) คือ สิ่งที่มคี วามหมายในตวั โดยข้อมูลท่วั ไปทใ่ี ชง้ านในระบบคอมพิวเตอร์ จะเป็นข้อมลู ชนดิ ตวั เลข ตัวอกั ษร ภาพนิ่ง รวมถงึ ภาพเคลื่อนไหวต่าง ในการส่งข้อมลู จากจุดหน่งึ ไปยังอีกจุดหน่งึ ผา่ นทางสาย ส่อื สารหรือคลน่ื วทิ ยุ ข้อมูลที่ตอ้ งการสง่ จะต้องได้รับการแปลงใหอ้ ยใู่ นรปู แบบของสญั ญาณท่ีเหมาะสมกับระบบ การสื่อสารนน้ั ๆ ก่อน สญั ญาณ (Signals) คือ ปริมาณใดๆ ท่สี ามารถเปลย่ี นแปลงและสมั พันธ์ไปกับเวลา โดยสัญญาณ ทใี่ ชใ้ น ระบบส่อื สาร คือ กระแสไฟฟ้า หรอื คลื่นแมเ่ หล็กไฟฟ้า เช่น การสนทนาผา่ นระบบ โทรศพั ท์ การสงั่ พิมพ์งานการ ดาวนโ์ หลดข้อมลู เป็นตน้2. จงบอกคณุ ลกั ษณะสาคญั ของสัญญาณแอนะลอ็ ก ? ตอบ สัญญาณแอนะล็อก (Analog Signal) เปน็ สญั ญาณแบบต่อเน่ือง มีลกั ษณะเปน็ คล่ืนไซน์ (sine wave) โดยทีแ่ ตล่ ะคลนื่ จะมีความถี่และความเข้มของสญั ญาณที่ตา่ งกัน เมื่อนาสญั ญาณข้อมลู เหลา่ นีผ้ า่ นอุปกรณ์รับ สญั ญาณและแปลงสญั ญาณก็จะได้ข้อมูลท่ตี ้องการ ตวั อย่างของการส่งข้อมลู ท่ีมสี ญั ญาณแบบแอนะล็อก คือ การ ส่งผ่านระบบโทรศัพท์ สญั ญาณแอนะลอ็ กเปน็ สัญญาณท่มี ักเกิดขึน้ ในธรรมชาติเป็นสญั ญาณทีม่ ีความต่อเนอื่ ง ไมไ่ ด้มกี ารเปลีย่ นแปลงอยา่ งรวดเร็ว สญั ญาณแบบนี้ เชน่ เสียงพูด เสยี งดนตรี เป็นต้น3. จงบอกคุณลักษณะสาคญั ของสัญญาณดจิ ิตอล ? ตอบ สญั ญาณดจิ ิตอล(Digital Signal) หมายถึง สญั ญาณทเี่ ก่ียวข้องกับข้อมลู แบบไม่ต่อเน่ือง(Discrete Data) ทีม่ ีขนาดแนน่ อนซึ่งขนาดดังกล่าวอาจกระโดดไปมาระหว่างคา่ สองคา่ คือ สญั ญาณระดับสูงสดุ และสญั ญาณระดบั ต่าสดุ ซึง่ สัญญาณดจิ ิตอลนเ้ี ป็นสญั ญาณทีค่ อมพิวเตอรใ์ ชใ้ นการทางานและติดต่อสอ่ื สารกันเปน็ ค่าของเลขลงตัว โดยปกติมกั แทนดว้ ย ระดบั แรงดนั ทีแ่ สดงสถานะเป็น \"0\" และ \"1\" หรอื อาจจะมีหลายสถานะ ซงึ่ จะกล่าวถึงใน เร่ืองระบบสื่อสารดิจิตอล มคี ่าทตี่ งั้ ไว้ (threshold) เปน็ ค่าบอกสถานะ ถ้าสงู เกนิ ค่าท่ีต้ังไว้สถานะเป็น \"1\" ถา้ ตา่ กวา่ ค่าทีต่ ั้งไว้ สถานะเป็น \"0\" ซ่งึ มขี ้อดีในการท่าให้เกิดความผิดพลาดน้อยลง4. จงสรปุ ข้อดีและข้อเสยี ของสญั ญาณแอนะล็อกและสัญญาณดิจติ อล ? ตอบ ระบบ analog ขอ้ ดี 1. ราคาถูก 2. ไมต่ ้องพ่ึงพลงั งานจากภายนอก

3. ไม่มีระบบอเิ ล็กทรอนิกส์ ปัญหาเร่อื งความช้ืนมนี อ้ ยกวา่ และและไม่ต้องกงั วลเรื่องแมเ่ หลก็ ไฟฟ้ารบกวน ขอ้ เสีย 1. การเกบ็ ค่าทว่ี ดั ต้องจดบันทึกเอาเอง 2. สเกลแสดงคา่ ความละเอยี ดตายตัว ความละเอียดทส่ี ูงๆ เช่นตา่ กวา่ 1 ไมครอนมากๆ ยังทาไม่ไดห้ รอื ทาไดแ้ ต่ ราคาแพง 3. กรณไี ดอลั เกจที่เข็มหลายรอบอาจทาให้อ่านค่าผิด เพราะหลงรอบได้ ระบบ digital ขอ้ ดี 1. สามารถเกบ็ คา่ ทีว่ ัดไดอ้ ย่างรวดเร็ว 2. บางกรณสี ามารถเปลย่ี นคา่ ความละเอยี ดได้ 3. อ่านคา่ ตวั เลขไดเ้ ลย ไม่ตอ้ งนับรอบ ข้อเสีย 1. ราคาแพงกว่า แตส่ ่วนตา่ งกาลังน้อยลง 2. ตอ้ งใชแ้ บตเตอรี่ บางรนุ่ ราคาแพง 3. ระวงั เรอื่ งความชื้นและสนามแม่เหลก็ ไฟฟ้ารบกวนการทางาน5. สว่ นประกอบพน้ื ฐานหลักๆ ของสัญญาณแอนะลอ็ กมีอะไรบ้าง จงอธบิ าย ตอบ เป็นรปู คล่ืนท่ีมีลักษณะต่อเนือ่ ง (Continuous Waveforms) ความต่อเนือ่ งในทน่ี ้ีหมายถึงสญั ญาณจะแกว่ง ขนึ้ ลงอยา่ งต่อเนื่องและราบเรียบตลอดเวลา ไมม่ ีการเปลย่ี นแปลงแบบทนั ทีทันใด ค่าสัญญาณสามารถอยู่ในชว่ ง ระหว่างคา่ ตา่ สุดและคา่ สูงสุดของคลน่ื ได้6. Bit Interval กับ Bit Rate คืออะไร ใช้กบั สัญญาณอะไร และนามาเทยี บเคียงกับหน่วยวดั ใดของ สัญญาณแอนะลอ็ ก ? ตอบ Bit Interval คือเวลาที่ส่งข้อมลู 1 บติ Bit Rate จานวนของ Bit Interval ตอ่ วนิ าที โดยมีหนว่ ยวัดเป็น บิตตอ่ วินาที (bps) ใชก้ ับสัญญาณดิจทิ ลั นามาเทียบเคียง การแปลงข้อมูลดิจทิ ัลเป็นสญั ญาณแอนะล็อก7. จงสรปุ ความหมายของ Bit Rate และ Baud Rate พรอ้ มกับยกตวั อย่างประกอบ ? ตอบ Bit Rate คือจานวนบติ ทส่ี ามารถสง่ ได้ภายในหน่งึ หน่วยเวลา ซ่ึงมหี น่วยเปน็ บติ ตอ่ วนิ าที (bps) Baud Rate คือจานวนของสญั ญาณท่ีสามารถส่งไดต้ ่อการเปล่ยี นสัญญาณในหน่งึ หนว่ ยเวลา (baud per second) ตัวอย่างเช่น อัตราบอด คือ รถโดยสาร อตั ราบิต คือผโู้ ดยสาร8. การมอดเู ลต (Modulate) คอื อะไร จงอธิบาย ? ตอบ การจะสง่ สญั ญาณเสียงหรือข้อมลู ผา่ นชอ่ งทางการสื่อสารจาเป็นอย่างย่งิ ท่ีจะต้องอาศัยพลงั งานไฟฟ้าชว่ ย พาสญั ญาณเหล่านั้นใหเ้ คล่ือนยา้ ยจากทีห่ นง่ึ ไปยงั อีกท่หี น่ึงขบวนการหรอื ข้นั ต้อนในการเพมิ่ พลงั งานไฟฟา้ ดงั กลา่ วเราเรียกว่าการมอดูเลต(Modulation) พลงั งานไฟฟา้ ซ่งึ มีความถ่สี ูงและคงทีร่ วมทั้งมแี อมปลจิ ูด(ขนาด) สูงดว้ ยนนั้ เราเรียกว่าสัญญาณคลน่ื พาห(์ SignalCarrier) อปุ กรณส์ าหรับมอดเู ลตสัญญาณ(Modulator) จะสร้าง สญั ญาณคล่นื พาห์และรวมเข้ากับสัญญาณขอ้ มูลเพื่อใหส้ ัญญาณมีความแรงพอท่จี ะส่งผา่ นส่อื กลางไปยังอีกจุดหนึ่ง ทีอ่ ยไู่ กลออกไปไดแ้ ละเม่อื ถึงปลายทางก็จะมีอปุ กรณ์ซ่งึ ทาหน้าทแี่ ยกสัญญาณคล่ืนพาห์ออกให้เหลือเพยี ง

สัญญาณข้อมูลเราเรยี กวิธกี ารแยกสญั ญาณนีว้ ่าการดีมอดเู ลต(Demodulation)เร่ืองการมอดเู ลตสัญญาณเปน็ เรื่องทีส่ าคัญมากในการสื่อสารข้อมูลการเลอื กวิธีการมอดูเลตและการดีมอดเู ลตท่เี หมาะสมจะช่วยใหท้ า่ นทาการ ส่งข้อมูลข่าวสารได้อย่างมปี ระสิทธภิ าพ9. คุณสมบัติสาคญั ของสัญญาณพาหะ (Carrier Signal) คืออะไร นาไปใช้ประโยชนอ์ ยา่ งไร ? ตอบ คณุ สมบัติพิเศษคือสามารถสง่ ออกได้ในระยะไกล ๆ และผา่ นตวั กลางได้ และเมือ่ มีการนาคลื่นพาหะมารวม กบั สัญญาณเสยี ง ก็จะไดค้ ลื่นใหม่ท่ีพร้อมส่งออกผา่ นไปยังตัวกลาง เช่น อากาศ10. จงอธิบายความแตกต่างระหว่างการมอดูเลตทางขนาด(AM)และการมอดูเลตทางความถ่ี (FM) มาพอ เขา้ ใจ? ตอบ การมอดูเลตแอมพลิจูด (Amplitude Modulation หรอื AM) วธิ ีนแ้ี อมพลจิ ดู ของคลน่ื พาห์จะ เปลย่ี นแปลงตามสัญญาณของข้อมลู ที่เข้ามา การมอดเู ลตแบบ AM เปน็ วิธีที่งา่ ยทีส่ ดุ ในการมอดเู ลต แต่คณุ ภาพ ของสญั ญาณไม่ดี มีความตา้ นทานสญั ญาณรบกวนตา่ เหมาะกบั ข้อมูลท่ไี ม่ต้องการคุณภาพมากนกั เช่น สัญญาณเสยี ง เปน็ ต้น การมอดูเลตความถ่ี (Frequency Modulation หรือ FM ) วิธกี ารน้ีเป็นการเปลีย่ นแปลงความถข่ี องคลน่ื พาห์ ตามสัญญาณของข้อมลู ทเี่ ขา้ มา การมอดเู ลตแบบความถ่ี ใหค้ ณุ ภาพที่ดกี วา่ การมอดูเลตแบบแอมพลจิ ูด แต่ ระบบจะซบั ซอ้ นกว่า11. การมอดเู ลตสัญญาณดิจิตอล ประกอบดว้ ยเทคนคิ ใดบา้ ง จงอธบิ าย ? ตอบ 1. การมอดเู ลตทางแอมปลิจูด (Amplitude Modulation: AM 2. การมอดเู ลตทางความถี่ (Frequency Modulation: FM) 3. การมอดเู ลตทางเฟส (Phase Modulation: PM)12. รหัสขอ้ มลู คืออะไร มรี หัสใดบ้าง จงสรุปมาให้เข้าใจ ? ตอบ รหัสแทนขอ้ มลู หมายถึง รหัสที่ใช้แทนตวั อักขระ ซึ่งประกอบด้วยตวั อักษร ตวั เลข หรอื สญั ลกั ษณพ์ ิเศษ อ่ืน ๆ ทีใ่ ชใ้ นโปรแกรมคอมพิวเตอร์ เพราะวา่ ขอ้ มูลท่ีเก็บไวใ้ นหน่วยความจาของคอมพิวเตอรจ์ ะแทนด้วยรหสั เลขฐานสองทีม่ ีเลข ๐ กบั ๑ วางเรยี งกนั มีรหัส รหัสแอสกี รหสั เอ็บซดี ิก รหัสยูนิโค้ด13. มปี ัจจยั อะไรบ้างท่ีก่อให้เกิดความสูญเสยี ของสัญญาณจากการส่งผา่ นขอ้ มูล ? ตอบ 1. Attenuation คือ การอ่อนกาลังของสัญญาณ เกิดจากความเขม้ ของสญั ญาณไดเ้ บาบางลง เมอื่ ได้ เดนิ ทางบนระยะทางไกล ๆ 2.Distortion คือ สัญญาณประเภท Composite Signal เคลื่อนที่ดว้ ยความเรว็ ต่างกัน ทาใหเ้ กิดการรวมกนั ของ สัญญาณขนึ้ สง่ ผลให้สัญญาณบิดเบย้ี วเพี้ยนไปจากเดิม 3. สัญญาณรบกวน (Noise) – Thermal Noise เป็นสญั ญาณรบกวนท่ีเกิดจากความร้อน เนอื่ งจากสญั ญาณทว่ี ง่ิ ผ่านสือ่ กลางจะมีความ ต้านทานในตวั เอง ทาให้อณุ หภูมิสูงขึ้น – Impulse Noise เป็นสัญญาณรบกวนท่เี กดิ ขน้ึ แบบทันทีทนั ใด ซึ่งอาจเกิดจากฟ้าแลบ ฟ้าผ่า สญั ญาณรบกวน ชนดิ นีส้ ามารถลบล้างสญั ญาณต้นฉบบั ทาให้ไม่สามารถแยกแยะเพ่ือการก้คู นื ได้

– Crosstalk เป็นสัญญาณรบกวนทีเ่ กดิ จากการเหนีย่ วนาของสนามแมเ่ หล็กไฟฟ้า โดยเฉพาะสายสญั ญาณที่มี การนามามัดรวมกนั ซึ่งหากไม่มีฉนวนป้องกัน จะทาใหเ้ กิดการรบกวนซ่งึ กนั และกนั ได้ – Echo เปน็ สัญญาณสะท้อนกลบั ทาให้โหนดใกลเ้ คียงได้ยนิ และพลันนกึ วา่ สายสง่ ขอ้ มูลในขณะนน้ั ไม่วา่ ง แทนท่จี ะสามารถส่งข้อมลู ได้ ก็นกึ ว่ามโี หนดอน่ื ใชง้ านอยู่ – Jitter ส่งผลใหค้ วามถ่ีของสญั ญาณมีการเปลยี่ นแปลงอยา่ งตอ่ เน่ือง สญั ญาณถูกเลื่อนเฟสไปเปน็ ค่าอ่นื ๆ14. สัญญาณที่เบาบางลงหมายถึงอะไร สามารถแกไ้ ขไดด้ ้วยวิธใี ด ? ตอบ การสูญพลงั งานในระหวา่ งการสง่ เนอ่ื งจากตัวกลางต่างๆจะมคี วามตา้ นทานอยู่ในตัวเอง แก้ไขโดย ต้องมี ตวั ขยายสญั ญาณชว่ ย(amplify)15. การส่งผา่ นข้อมลู บนสายส่ง ทาใหอ้ ุณหภูมสิ งู ขน้ึ ได้อยา่ งไร จงอธบิ าย ? ตอบ เนอ่ื งจากสญั ญาณท่วี งิ่ ผ่านสื่อกลางจะมคี วามตา้ นทานในตวั เอง ทาใหอ้ ุณหภูมสิ งู ขน้ึ16. จงสรุปสัญญาณรบกวนชนิด Thermal Noise,Impulse Noise, Crosstalk , Echo และ Jitter มา ให้พอเขา้ ใจ พรอ้ มวิธีแก้ไข ตอบ Thermal noise เกดิ จากการเคล่ือนที่ของอเิ ลก็ ตรอนบนตัวนา ซึ่งสง่ ผลให้เกิดความร้อนไปรบกวนการ เคลื่อนท่ี ทาให้เกิดการเคลื่อนทผ่ี ดิ ปกตไิ ป Impulse Noise เปน็ เหตกุ ารณท์ ่ีมีคลนื่ สญั ญาณโดง่ ขน้ึ ผิดปกติ (spikes) อยา่ งรวดเร็วและจะเกิดเปน็ ช่วงสัน้ ๆ เป็นสัญญาณท่ีมาจากปัจจัยภายนอกเชน่ ฟา้ แลบ ฟา้ ผ่า Crosstalk เกดิ จากการเหนีย่ วนาของสนามแม่เหลก็ ไฟฟ้า Echo สัญญาณสะท้อนกลับ (Reflection) เกิดกบั สายชนิด Coaxial Jitter เปน็ เหตกุ ารณ์ท่ีความถ่ีของสัญญาณเกิดการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาทาใหเ้ ฟสทางไฟฟ้า เปลีย่ นค่าจนตีความหมายผดิ ---------------------------------------------

นายวชิ รัตน์ ธนพงศพ์ พิ ฒั น์ ช้นั ปวส.2 เลขท่ี 34