บทที่3เทคนิคการส่งข้อมูลดิจิตอล

การสง่ ข้อมลู ดิจิตอล หมายถึง การส่งขอ้ มูลในลักษณะของเลขฐานสอง คือมคี ่าเปน็ 0 และ 1 การส่งข้อมลู แบบนม้ี ีใช้ในชวี ติ ประจาวนั เช่น การส่งข้อมูลของเคร่ืองคอมพิวเตอร์ ซึ่งมีท้ังการส่งขอ้ มูลภายในเครื่องคอมพิวเตอรแ์ ละการสง่ ข้อมูลภายนอกเคร่อื งคอมพวิ เตอร์ การส่งข้อมูลภายในเครื่องคอมพิวเตอร์ หมายถึงการส่งข้อมูลระหว่างหน่วยต่าง ๆ ในเคร่ืองคอมพิวเตอร์ เช่น การส่งข้อมูลระหว่างหน่วยประมวลผลกลาง และหน่วยความจา การส่งข้อมูลลักษณะน้ีจาเปน็ ต้องใช้อัตราความเร็วในการสง่ ขอ้ มลู สูง จึงนิยมใช้การส่งข้อมูลแบบขนาน การส่งข้อมูลภายนอกเคร่ืองคอมพิวเตอร์ หมายถึง การส่งข้อมูลระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์และอุปกรณต์ อ่ พ่วงตา่ ง ๆ เช่น เครอ่ื งพิมพ์ หรือการติดตอ่ ระหว่างเคร่ืองคอมพิวเตอร์ด้วยกัน ซ่ึงการส่งข้อมูลภายยอกเครอ่ื งคอมพิวเตอร์นีถ้ กู จากัดท่รี ะยะทาง คือ อุปกรณ์ที่อยใู่ นระยะไกล นิยมใช้ในการส่งข้อมูลแบบอนกุ รม

การส่งข้อมูลดิจิตอล หมายถึง การนาข้อมูลมาทาการเข้ารหัส (Encoding) ให้เป็นสัญญาณดิจิตอลแล้วส่งผ่านสญั ญาณน้ันไปในส่ือกลาง ซึ่งแบง่ ออกเปน็ 2 รปู แบบ คอื 1) การสง่ ผา่ นข้อมลู แบบขนาน (Parallet Transmission) 2) การส่งผ่านขอ้ มลู แบบอนุกรม (Serial Transmission)

ทวี ดี จิ ิตอล กล่องทวี ดี จิ ิตอล ขอ้ ดขี องการสง่ ผา่ นข้อมลู ดจิ ิตอล 1) มขี ้อผิดพลาดต่ากว่าการสง่ ข้อมูลอนาล็อก เพราะข้อมลู ท่อี ยู่ในรปู แบบของเลขฐานสอง “0” และ “1” ซ่ึงเรียกว่าบิต (Bit)สามารถตรวจสอบ และแกไ้ ขความผดิ พลาดได้ง่าย 2) ทนทานต่อสัญญาณรบกวนได้ดกี วา่ สญั ญาณอนาลอ็ ก 3) การเขา้ รหสั (Encoding) ขอ้ มูลสามารถทาไดง้ ่าย 4) มีอัตราความเรว็ ในการสง่ ข้อมลู สงู 5) มปี ระสทิ ธิภาพในการสง่ ขอ้ มูลสงู 6) มคี วามปลอดภยั ของข้อมูลสูง

การส่งข้อมลู แบบขนาน 3.2.1 การสง่ ข้อมูลแบบขนาน (Parallet Transmission) การสง่ ขอ้ มลู แบบขนาน หมายถึง การส่งข้อมูลที่มีการเขา้ รหสั ข้อมูลโดยการรวมจานวนบติ ที่ใช้แทน1 อกั ขระ แลว้ สง่ ไปในสอ่ื กลางแบบขนานกนั (ทกุ ๆ บติ ใน 1 อกั ขระถูกสง่ ออกไปพรอ้ มกนั ) ดงั นน้ั สื่อกลางในการส่งขอ้ มูล จะตอ้ งมชี อ่ งทางการส่อื สารเท่ากับจานวนบติ ท่เี ขา้ รหัสแทน 1 อกั ขระ

ข้อดขี องการส่งข้อมูลแบบขนาน- สามารถสง่ ข้อมลู ไดด้ ้วยความเรว็ สูงข้อเสียของการส่งขอ้ มลู แบบขนาน- ใช้ในการสง่ ขอ้ มลู ในระยะใกล้ ๆ เทา่ นั้น- ส่อื กลางทีใ่ ชม้ ีราคาสงู

การส่งข้อมลู แบบอนกุ รม 3.2.2 การสง่ ข้อมูลแบบอนุกรม (Serial Transmission) การส่งขอ้ มลู แบบอนุกรม หมายถึง การสง่ ขอ้ มลู ท่ีทกุ บิตทเ่ี ข้ารหัสแทน 1 อกั ขระ จะถูกสง่ เรยี งลาดบักนั ไปทีละบิตตดิ ต่อกนั ในสือ่ กลาง ดังนัน้ ส่อื กลางจงึ มเี พยี ง 1 ชอ่ งทางการสื่อสาร

ข้อดขี องการส่งขอ้ มลู แบบอนกุ รม- ใช้ในการสง่ ข้อมูลระยะทางไกล- ส่ือกลางท่ใี ช้มรี าคาไมส่ ูงข้อเสยี ของการสง่ ขอ้ มูลแบบอนุกรม- ความเร็วในการส่งขอ้ มลู ตา่

3.2.3 ปญั หาของการส่งขอ้ มลู แบบอนกุ รม ปัญหาของการส่งข้อมูลแบบอนกุ รมมี 2 ประการ คอื ประการท่ี 1 Bit Synchronization หมายถึง การทาให้บิตของข้อมูลที่สง่ ถูกตอ้ ง ลาดับของการรับและส่ง ขอ้ มลู ตรงกัน นน่ั คอื ผู้ส่งและผู้รบั จะต้องทาการส่งและรบั ข้อมูลดว้ ย อัตราความเรว็ เทา่ กัน เรยี กวธิ ีการนว้ี ่า การเขา้ จังหวะบติ (Clock) ประการท่ี 2 Character Synchronization หมายถึง การทผี่ ู้รบั ทาการจดั ลาดบั บิตของขอ้ มลู แลว้ รวมกันเป็น ตวั อกั ษรซ่งึ ตาแหน่งของแตล่ ะบิตใชต้ ัวอักขระจะต้องถูกตอ้ ง ปญั หานี้ แก้ไขได้โดยการส่งข้อมูลแบบซิงโครนสั และการส่งข้อมลู แบบอะซิงโครนสั

3.3.4 การส่งขอ้ มลู แบบอะซงิ โครนัส (Asynchronous Transmission) ลักษณะการส่งข้อมลู แบบซิงโครนสั คือ 1) การส่งข้อมูลแบบอะซิงโครนสั เปน็ การสง่ ข้อมลู แบบอนกุ รมวิธีหนง่ึ 2) การส่งขอ้ มูลแบบอะซิงโครนสั เรียกอกี อย่างว่า “การส่งผา่ นข้อมลู แบบ Start-Stop” 3) การส่งข้อมูล จะนาจานวนบิตของแตล่ ะอกั ขระทต่ี อ้ งการสง่ มาจัดทาเปน็ เฟรม (Frame) ซ่งึ แตล่ ะเฟรมประกอบด้วย - บติ เริ่มตน้ (Start Bit) จานวน 1 บติ - บติ ของขอ้ มลู 1 อักขระ - บติ จบ (Stop Bit) จานวน 1, 1.5 หรือ 2 บิต

ขอ้ ดขี องการส่งขอ้ มลู แบบอะซงิ โครนสั1) การสง่ ขอ้ มูลแบบนี้ นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายเพราะเป็นเทคนคิ ทไ่ี ม่ซบั ซอ้ นและขน้ั ตอนไม่ย่งุ ยาก2) อปุ กรณแ์ ละสอื่ กลางในการสง่ ข้อมูล มรี าคาถกู3) นิยมใช้ในการส่งผา่ นข้อมลู ระหวา่ งเคร่อื งคอมพวิ เตอร์กบั อปุ กรณ์ท่ีอยหู่ า่ งไกล ขอ้ เสียของการสง่ ข้อมูลแบบอะซงิ โครนัส 1) มีความเร็วในการส่งผ่านข้อมลู ตา่ 2) ประสิทธิภาพในการส่งข้อมลู ต้องสญู เสยี ไปกับบติ เรมิ่ ต้นและบติ จบ

3.2.5 การสง่ ข้อมูลแบบซงิ โครนัส (Synchronous Transmission) ลกั ษณะของการส่งขอ้ มลู แบบซิงโครนสั คอื 1) การสง่ ขอ้ มูลแบบซิงโครนัส เป็นการส่งข้อมูลแบบอนุกรมวิธีหนงึ่ 2) การส่งขอ้ มูล จะนาบติ ของข้อมูลมารวมกันเป็นกลมุ่ เรียกว่าบล็อกข้อมลู (Block) ซึง่ ขอ้ มูลแต่ละบล็อกประกอบด้วยหลายอักขระโดยไม่จาเป็นต้องมีบิตเริ่มต้นและบิตจบระหว่างอักขระ จากน้ันนาบล็อกขอ้ มลู มาจดั ทาเปน็ เฟรม (Frame) เพ่อื ส่งผ่านไปในสือ่ กลาง 3) แต่ละเฟรมของข้อมลู ประกอบดว้ ย - กลุ่มบิตส่วนหวั (Header) - บล็อกขอ้ มูล (Data) - กลุ่มบิตสว่ นท้าย (Trailer) 4) การส่งข้อมูลแบบซิงโครนสั แบง่ ออกเปน็ 2 รูปแบบ คอื - คาแรกเตอร์โอเรียนต์ (Character Oriented) - บติ โอเรยี นต์ (Bit Oriented)

4.1) การสง่ ขอ้ มูลแบบคารแ์ รกเตอร์โอเรยี นต์ (Character Oriented) ลกั ษณะของการส่งขอ้ มลู แบบคาร์แรกเตอร์โอเรยี นต์ คอื 1) เป็นการส่งข้อมูลแบบซิงโครนสั วิธหี นง่ึ 2) การสง่ ข้อมลู แบบนี้เหมาะสาหรบั การส่งข้อมลู ที่เปน็ ข้อความ (อกั ขระ) 3) แตล่ ะเฟรมของข้อมูล ประกอบดว้ ย กลุ่มบติ สว่ นหัว (Header) - อักขระซิงโครนัส (Synchronous Character) เรยี กยอ่ ๆ ว่าอักขระซิงค์ (SYN) ซึ่งอาจมีมากกว่า 1 อักขระมีรปู แบบที่แนน่ อน เพอื่ เปน็ สัญลกั ษณ์ใหผ้ รู้ บั สามารถรูไ้ ด้ว่าเม่อื มีอักขระซิงค์เข้ามา หมายถงึ เปน็ การเรมิ่ ต้นบล็อกข้อมูล - อกั ขระควบคมุ (STX) ทาหนา้ ท่ีบอกจานวนอักขระในบล็อกข้อมูล บอกตาแหน่งปลายทางของข้อมูล (ผู้รับ)และข่าวสารอ่นื ๆ บล็อกขอ้ มูล (Data) เปน็ กลมุ่ บิตของข้อมูล โดยท่จี านวนบติ ของข้อมูล จะต้องเป็นจานวนทวีคูรของจานวนบิตข้อมูลใน 1 อักขระ กลมุ่ บิตสว่ นทา้ ย (Trailer) ประกอบด้วย - อกั ขระควบคุม (ETX) เพอ่ื บอกว่าเป็นการสิน้ สดุ ของบล็อกขอ้ มลู - อักขระควบคมุ (BCC) เพื่อตรวจสอบความผดิ พลาดของขอ้ มลู ในบลอ็ ก

4.2) การสง่ ข้อมูลแบบบติ โอเรียนต์ (Bit Oriented) ลักษณะของการส่งข้อมูลแบบบติ โอเรยี นต์ คือ 1) เปน็ การสง่ ขอ้ มลู แบบซิงโครนัสวิธหี นง่ึ 2) การส่งข้อมูลแบบนี้ไม่เหมาะสาหรับการส่งข้อมูลที่เป็นข้อความ (อักขระ) แต่เหมาะในการส่งผ่านข้อมูลประเภทเสยี งและรปู ภาพ 3) แตล่ ะเฟรมประกอบด้วย กลมุ่ บิตสว่ นหวั (Header) ประกอบดว้ ย - กลมุ่ บติ เรมิ่ ต้น (Flag) เพอ่ื ให้ผู้รบั ไดท้ ราบว่าเปน็ การเริม่ ต้นของบลอ็ กข้อมูล - กลมุ่ บิตควบคมุ ทาหนา้ ทบ่ี อกความยาวของบลอ็ กข้อมลู (จานวนบิตในบลอ็ กขอ้ มูล) ตาแหนง่ ปลายทางของข้อมูล (ผรู้ บั ) และขา่ วสารอ่นื ๆ บลอ็ กข้อมลู (Data) เปน็ กลุม่ บติ ของขอ้ มลู โดยท่ีจานวนบติ ของขอ้ มูล ไม่จาเป็นต้องเป็นจานวนทวีคูณของจานวนบิตข้อมูลใน 1 อกั ขระ กลุ่มบติ สว่ นท้าย (Trailer) ประกอบดว้ ย - กลุ่มของบติ ท่ีควบคมุ ความผิดพลาดในการสง่ ขอ้ มลู (Frame Check Sequence - FCS) - กล่มุ ของบิตจบ (Flag) ซ่ึงมรี ปู แบบเหมือนกบั กลมุ่ ของบติ เร่มิ ตน้

3.2.6 เปรียบเทยี บการส่งขอ้ มลู แบบอะซงิ โครนัสและซงิ โครนัส 1) การส่งขอ้ มลู แบบซิงโครนสั มขี น้ั ตอนท่ซี บั ซ้อนกว่าการส่งข้อมูลแบบอะซิงโครนัส เพราะตอ้ งสรา้ งและถอดเฟรมขอ้ มูล 2) อปุ กรณท์ ใี่ ช้ในการส่งขอ้ มูลแบบซงิ โครนสั ต้องมีบัฟเฟอรเ์ พ่อื เกบ็ ข้อมลู ไว้ แล้วทาการสง่พร้อมกันทเี ดยี ว สว่ นอุปกรณท์ ี่ใช้ในการส่งผา่ นขอ้ มลู แบบอะซงิ โครนสั ซ่ึงเปน็ การส่งข้อมูลทลี ะอักขระ จงึ ไม่จาเป็นตอ้ งมบี ัฟเฟอร์ ดังน้ันอปุ กรณ์แบบซิงโครนัสจึงมีราคาแพงกวา่ อุปกรณอ์ ะซิงโครนัส 3) การส่งข้อมลู แบบซงิ โครนสั ข้อมลู ในบลอ็ กจะต่อเน่ืองกนั ดงั นัน้ ถา้ ผูร้ ับตรวจพบว่ามกี ารขาดของสัญญาณข้อมูลในบล็อกแสดงว่าเกิดปัญหาในการส่งข้อมูล แต่การส่งข้อมูลแบบอะซิงโครนัสสัญญาณข้อมูลอาจไมต่ อ่ เนอื่ งกนั ผรู้ ับจงึ ไมท่ ราบว่าเกดิ ปัญหาในการส่งขอ้ มูลหรือไม่ 4) การส่งข้อมูลแบบซงิ โครนัสมีประสิทธิภาพในการส่งผ่านข้อมูลมากกวา่

3.3.1 ประสทิ ธภิ าพในการสง่ ข้อมลู แบบอะซิงโครนัส การส่งขอ้ มลู แบบอะซิงโครนสั เปน็ การส่งข้อมูลทน่ี าจานวนบิตของแต่ละอักขระ มาจัดทาเป็นเฟรมแต่ละเฟรมประกอบดว้ ย บติ เร่ิมตน้ จานวน 1 บิต บติ ของขอ้ มูล และบิตจบจานวน 1, 1.5 หรือ 2 บติ ดงั น้นั ประสิทธภิ าพในการส่งขอ้ มลู แบบอะซิงโครนสั กรณีท่ีขอ้ มลู 1 อกั ขระประกอบดว้ ย 8 บติ บติเรม่ิ ต้น 1 บติ และบิตจบ 1 บติ สามารถคานวณได้ ดงั นี้ คือประสิทธภิ าพในการส่งข้อมลู = จำนวนบิตของข้อมลู จำนวนบิตทงั้ หมดในเฟรม = 8/10 = 80%ดังนัน้ จะเห็นวา่ ประสิทธภิ าพในการสง่ ข้อมลู แบบอะซงิ โครนสั มีคา่ สูงสุด คอื 80%

3.3.2 ประสทิ ธิภาพในการสง่ ขอ้ มูลแบบซงิ โครนสัในการส่งข้อมูลแบบซงิ โครนัสแต่ละคร้ัง เฟรมของข้อมูลประกอบด้วยข้อมูลหลาย ๆ อักขระ (หรือกลมุ่ ของหลาย ๆ บติ ) ดงั นน้ั ประสทิ ธิภาพในการส่งข้อมูลแบบซิงโครนัส จึงสูงกว่าประสิทธิภาพในการส่งข้อมูลแบบอะซงิ โครนัสซง่ึ มีคา่ สูงสุดได้ไมเ่ กนิ 80%ตวั อยา่ ง การสง่ ข้อมลู แบบซิงโครนัส โดยบลอ็ กของขอ้ มลู มจี านวน 250 อักขระและเฟรมของข้อมลู ประกอบดว้ ย- อกั ขระ SYN จานวน 3 อักขระ- อักขระ STX จานวน 1 อกั ขระ- อกั ขระ ETX จานวน 1 อักขระ- อกั ขระ BCC จานวน 2 อักขระและข้อมูล 1 อกั ขระ ประกอบด้วย 8 บิตประสทิ ธิภาพในการสง่ ขอ้ มลู = จำนวนบติ ของข้อมลู จำนวนบติ ทงั้ หมดในเฟรม = 2000/2056 = 97%

การส่งข้อมูลในเครือข่ายจากอุปกรณ์หนึ่งไปยังอีกอุปกรณ์หน่ึง สิ่งสาคัญที่ต้องคานึงถึง คือ ผู้รับ จะต้องได้รับขอ้ มูลท่คี รบถว้ น สมบูรณ์ และสามารถนาไปใชใ้ หเ้ กิดประโยชน์ได้ ระหว่างท่ีข้อมูลเดนิ ทางจากผสู้ ่งไปยงั ผ้รู บั นน้ั อาจมสี ญั ญาณรบกวน ทาให้ข้อมลู เกิดความผดิ พลาดได้ ดงั นั้นระบบสารสือ่ สารทด่ี ี จึงจาเป็นตอ้ งมีวิธีการตรวจสอบหาความผิดพลาดของขอ้ มูล ประเภทของความผิดพลาด ความผดิ พลาดในการสง่ ขอ้ มลู แบง่ ได้เปน็ 3 ประเภท คอื 1) ความผิดพลาดประเภทบติ เดียว (Single Bit Error) ความผิดพลาดประเภทบิตเดยี ว หมายถงึ ในหนง่ึ หน่วยของการสง่ ข้อมูล มคี วามผิดพลาดเกิดขึ้น เพียงบิตเดียวเทา่ น้ัน 2) ความผดิ พลาดประเภทหลายบิต (Multiple Bit Error) ความผิดพลาดประเภทหลายบิต หมายถึงในหนง่ึ หนว่ ยของการส่งขอ้ มูล มีบิตตั้งแต่ 2 บิต ข้นึ ไปและอยใู่ นตาแหน่งท่ไี มต่ ดิ กนั เกิดการเปลยี่ นแปลง

3) ความผดิ พลาดประเภทต่อเนอื่ ง (Burst Error) ความผิดพลาดประเภทต่อเน่ือง หมายถึง ในหน่ึงหน่วยของการส่งข้อมูล มีตั้งแต่ 2 บิตขึ้นไป และอยู่ในตาแหนง่ ท่ตี ดิ กนั เกิดการเปลีย่ นแปลงไป วิธีการตรวจสอบความผดิ พลาด วิธีการตรวจสอบความผิดพลาดในการส่งข้อมูล สามารถทาได้ ดังนี้ 1) ผู้สง่ ทาการสง่ ข้อมูลออกมา 2 ชุด ของการส่งแต่ละคร้ัง เมื่อผู้รับได้รับข้อมูล จะนาข้อมูลการส่งข้อมูลเปน็ สองเท่า และต้องใชเ้ วลาในการตรวจสอบดว้ ย 2) ผ้สู ่งทาการเพิ่มข้อมูลบางส่วนเพ่ือใช้ในการเปรียบเทียบหาความผิดพลาด โดยข้อมูลท่ีเพิ่มขึ้นมานี้เป็นข้อมลู สน้ั ๆ ไม่ใชข่ ้อมูลเดิมท้งั ชุด เพ่ือประหยดั เวลาในการส่งขอ้ มูล

ในการสอื่ สารข้อมูล เมอ่ื ผู้รับได้รบั ขอ้ มูล จะต้องทาการตรวจสอบความผิดพลาดของข้อมูลน้ัน หากข้อมูลที่ได้รับมีความผิดพลาดเกิดขึ้น จะต้องทาการแก้ไขความผิดพลาดน้ัน ซึ่งมีวิธีการแก้ไขความผิดพลาดของข้อมูลทาได้ ดังน้ี 1) การแกไ้ ขความผดิ พลาดแบบบติ เดียว การแกไ้ ขความผิดพลาดแบบบติ เดยี ว เปน็ วธิ ีการพื้นฐานที่สุด มีหลักการดังน้ี คือ เพิ่มพาร์ริตี้อีก 1 บิตเข้าไปในหน่วยข้อมูล เพื่อใช้ในการตรวจสอบความผิดพลาดของบิตต่าง ๆ ถ้ามีความผิดพลาดท่ีบิตใดก็สามารถแก้ไขใหถ้ ูกต้องได้ 2) การแก้ไขความผิดพลาดแบบหลายบติ การแก้ไขความผิดพลาดแบบหลายบิต มวี ิธีการทางานทซี่ ับซอ้ นยงุ่ ยาก จงึ ไม่ขอกล่าวในทน่ี ี้

“ขอบคณุ ”Thank You.

“จบหน่วยท่ี 3”