Downloaded 50 times
Data tranmission
- 1. การถ่ายทอดสัญญาณข้อมูล -Data Transmission- Nittaya Wongyai
- 2. การถ่ายทอดสัญญาณข้อมูล • การเคลื่อนย้ายข้อมูลที่อยูในรูปแบบของสัญญาณผ่าน ่ สื่อกลาง ไม่วาจะเป็นข้อมูลชนิดตัวเลข ตัวอักษร ภาพ ่ นิ่ง รวมถึงภาพเคลื่อนไหว ซึงไม่สามารถส่งผ่านระบบ ่ สื่อสารได้โดยตรง จึงจำาเป็นต้องแปลงข้อมูลดังกล่าว ให้อยู่ในรูปของสัญญาณ เพื่อให้สามารถส่งผ่านสื่อ กลางของระบบสื่อสารไปยังปลายทางที่ตองการต่อไป ้ • สัญญาณที่ใช้ในระบบสื่อสารได้แก่ กระแสไฟฟ้า หรือ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น คลื่นวิทยุ คลื่นแสง เป็นต้น
- 3. Analog Versus Digital •ข้อมูลสามารถเป็นได้ทงข้อมูลแบบแอนาล็อกหรือข้อมูล ั้ แบบดิจิตอล • ข้อมูลทังสองแบบสามารถถูกแทนค่าด้วยสัญญาณ ซึง ้ ่ อาจเป็นได้ทงสัญญาณแอนาล็อกหรือสัญญาณดิจิตอล ั้
- 4. Analog Signal • สัญญาณAnalog เป็นสัญญาณพาหะ (Carrier Signal )ที่มรูปคลื่นในลักษณะต่อเนืองกล่าวคือ สัญญาณจะ ี ่ แกว่งขึ้นลงอย่างต่อเนื่องและราบเรียบตลอดเวลา ไม่มี การเปลี่ยนแปลงแบบทันทีทนใด ค่าระดับสัญญาณ ั สามารถอยูในช่วงระหว่างค่าตำ่าสุดและค่าสูงสุดของ ่ คลื่นได้ โดยค่าตำ่าสุดและค่าสูงสุดจะแทนหน่วยแรงดัน (Voltage)
- 5. Analog Signal • ตัวอย่างสัญญาณAnalog เช่น เสียงพูดของมนุษย์ เสียงดนตรี หรือเสียงอื่นๆ ทีได้ยนตามธรรมชาติ ่ ิ
- 6. • สัญญาณ Analogสามารถถูกรบกวนได้ง่ายจาก สัญญาณที่ไม่พงประสงค์ทเรียกว่า “สัญญาณรบกวน” ึ ี่ ซึ่งหากมีสัญญาณรบกวนปะปนมากับสัญญาณ Analog แล้ว นอกจากจะส่งผลให้การส่งข้อมูลช้าลง ยังทำาให้ การจำาแนกหรือตัดสัญญาณรบกวนออกจากข้อมูล ต้นฉบับนันเป็นไปได้ยาก ้
- 7. Analog Signal • การแก้ไขปัญหาระดับสัญญาณAnalog ทีถูกลดทอนลง ่ จำาเป็นต้องใช้อุปกรณ์ทเรียกว่า Amplifier ซึ่งเป็น ี่ อุปกรณ์เพิ่มกำาลังหรือความเข้มให้แก่สัญญาณ ทำาให้ สามารถส่งสัญญาณในระทางทีไกลออกไปได้อีก ่
- 8. Analog Signal: AmplitudeModulation: AM • ใช้วิธีการเปลี่ยนขนาดความสูงของคลื่นให้แตกต่างไปจากเดิม เพื่อใช้แทนความหมายข้อมูลบิต 0 หรือ 1 ความสูงของคลื่นที่ใช้ แทนข้อมูลบิต 1 นั้นสูงกว่าคลื่นที่ใช้แทน บิต 0 • ถ้าใช้สัญญาณนี้เป็นสัญญาณเสียง คลื่นที่มีความสูงมากกว่าคือ คลื่นที่ใช้แทนบิต 1 จะมีเสียงดังมากกว่าคลืนที่ใช้แทนบิต 0 ่
- 9. Analog Signal: FrequencyModulation: FM • การเปลี่ยนแปลงความถี่คลื่น ซึ่งก็คือจำานวนลูกคลื่นต่อหนึ่งหน่วย เวลา (Cycle) เพื่อใช้แทนข้อมูล • เวลาที่ใช้สำาหรับ การส่งสัญญาณแต่ละบิตเป็นหนึ่งหน่วย การส่ง ข้อมูลบิต 0 จะมีลูกคลื่นจำานวน 1 ลูกในหนึ่งหน่วยเวลา ส่วนการ ส่งบิต 1 จะมีลูกคลื่นจำานวน 2 ลูกในหนึ่งหน่วยเวลา
- 10. Analog Signal: PhaseModulation: PM • Phase เป็นการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณ3 ่งจะวัดจากตำาแหน่ง 1 2 ซึ 4 องศาของสัญญาณเมื่อเวลาผ่านไป โดยเมื่อเฟสมีการ เปลี่ยนแปลง (Phase oShift)ในลักษณะเลื่อนไปข้างหน้า หรือถอย หลัง +90 180 o 0o o 0 -270o
- 11.
- 12. Analog Signal: QuadratureAmplitude Modulation : QAM • เป็นการปรับปรุงวิธีการส่งสัญญาณโดยการเปลี่ยนแปลง ทังเฟสและความสูงของคลื่น ทำาให้สามารถส่งข้อมูลออก ้ ไปได้ครั้งละ 4 บิตพร้อมกันต่อบอด
- 13. Digital Signal • มีลักษณะการแบ่งสัญญาณเป็นช่วงๆอย่างไม่ต่อเนือง มีรูปแบบ ่ ของระดับแรงดันไฟฟ้าเป็นคลื่นสี่เหลียม (Square Wave) ่ สัญญาณสามารถเปลี่ยนแปลงจาก 0 เป็น 1 หรือจาก 1 เป็น 0 ได้ทกเมื่อ Digital Signal มีความทนทานต่อสัญญาณรบกวนได้ ุ ดีกว่า Analog Signal แต่สัญญาณอาจถูกลดทอนลงเมื่อถูกส่ง ในระยะทางไกลๆ ต้องใช้ Repeater ในการทวนสัญญาณให้คง รูปเดิม
- 14. Converting Data intoSignals • Digital Data to Analog Signal • Analog Data to Digital Signal • Digital Data to Digital Signal
- 15. Digital Data >Analog Signal • ข้อมูล Digital จะต้องถูกแปลงเป็นรูปแบบ Analog ก่อน ทีจะถูกส่งออกไปทางสื่อกลางแบบ Analog ่ • เทคนิคการ Modulated สัญญาณ Digital จะมีความ คล้ายคลึงกับการส่งสัญญาณ Analog เนืองจาก ่ สัญญาณ Digital มีคุณสมบัติของสัญญาณที่มระดับแรง ี ดันแน่นอน การ Modulated ก็จะเปลี่ยนไปตาม Amplitude, Frequency, Phase
- 16. Modem Digital Analog Digital Modem Analog
- 17. Digital Data >Analog Signal • Amplitude - Shift Keying: ASK/OOK*
- 18. Digital Data >Analog Signal • Frequency - Shift Keying: FSK
- 19. Digital Data >Analog Signal • Phase - Shift Keying: PSK
- 20. Differential Phase ShiftKeying: DPSK แนวความคิดเดียวกันกับการแปลงสัญญาณแบบPM(Analog) แต่ ได้เพิ่มข้อกำาหนดให้การเปลียนเฟส 180 องศาจะเกิดขึ้นเมื่อส่ง ่ ข้อมูลบิต 1 เท่านั้น ถ้าข้อมูลเป็นบิต 0 จะไม่มีการเปลียนเฟสไม่ ่ ว่าบิตข้างหน้าจะเป็น 0 หรือ 1 ก็ตาม ในทางกลับกันแม้ว่าบิต ข้างหน้าจะเป็นบิต 1 อยู่แล้ว แต่ถ้าบิตที่ตามหลังเป็นบิต 1 ก็จะ ต้องเปลี่ยนเฟสเสมอ
- 21. Analog Data >Digital Signal • การแปลงข้อมูล Analog ให้เป็นสัญญาณ Digital ใช้ เทคนิค Pulse Amplitude Modulation หรือ Pulse Code Modulation ใช้รูปคลื่นของสัญญาณ Analog มาแปลงเป็น Digital โดยการวัดความสูงของลูกคลื่น จากหลายตำาแหน่ง เรียกว่า Sampling จากนันจึงสร้าง ้ สัญญาณ Digital จากความสูงทีวัดได้ ่
- 22. Analog Data >Digital Signal
- 23. Analog Data >Digital Signal ในปัจจุบันการแปลงสัญญาณ Analog เป็น Digital ใช้วธีเรียกว่า ิ Pulse Code Modulation: PCM ซึ่งแบ่งออกเป็น 4 ขันตอนคือ ้ 3. นำาเทคนิค PAM มาใช้ทำา Sampling สัญญาณ 4. จัดการแปลงค่าสัญญาณตามความสูงที่ได้ให้เป็นค่าตัว เลขจำานวนเต็ม ตั้งแต่ 0-255 5. แปลงค่าตัวเลขเหล่านี้เป็นเลขฐานสอง (Binary Number) 6. นำาเลขฐานสองแต่ละตัวไปเข้ารหัสที่เหมาะสมกับสื่อที่เลือก
- 24. Analog Data >Digital Signal
- 25. Analog Data >Digital Signal
- 26. Digital Data >Digital Signal • การส่งข้อมูล แม้ว่าจะอยู่ในรูปแบบดิจิทัลระบบเลขฐานสองแล้ว ก็ตาม ข้อมูลนั้นก็ยังคงจะต้องถูกแปลงให้เป็นสัญญาณดิจิทัล ก่อนที่จะส่งออกไปอยู่ดี วิธการแปลงสัญญาณที่นิยมใช้มี 3 วิธี ี คือ Unipolar, Polar และ Bipolar
- 27. Unipolar Encoding • Polarหมายถึงขั้วบวกหรือขั้วลบ (Polarity) ของ Pulse หรือลูก คลื่นในสายสัญญาณ ระดับความสูงของลูกคลื่นจะถูกกำาหนด เป็นสองระดับที่แตกต่างกันเพื่อใช้แทนเลข 0 และเลข 1 • ในระบบนี้จะกำาหนดระดับไว้เพียงระดับเดียวเพื่อใช้แทนเลข 1 ส่วนเลข 0 จะแทนด้วยสัญญาณระนาบ (ไม่มีสัญญาณหรือความ สูงของสัญญาณเป็น 0)
- 28. Unipolar Encoding รหัสขั้วเดี่ยวไม่คืนศูนย์ >Unipolar NRZ (non return to zero) รหัสขั้วเดี่ยวคืนศูนย์ > Unipolar RZ (return to zero)
- 29. Polar Encoding • ใช้สัญญาณทั้งสองขั้วคือขั้วบวกและขั้วลบ •วิธการแบบนี้มีรายละเอียดมากและมีอยู่หลายแบบ เช่น ี Non–Return to Zero Encoding (NRZ) คือสัญญาณขึ้นอยู่กบั สถานะของบิต เช่น หากบิตมีค่าเป็นบวกจะใช้แทนเลข 1 และค่า ลบใช้แทนเลข 0
- 30. polar Encoding รหัสมีขวไม่คืนศูนย์ >polar NRZ (non return to zero) ั้ รหัสมีขวคืนศูนย์ > polar RZ (return to zero) ั้
- 31. Bipolar Encoding • วิธนี้ใช้ระดับความสูงสามระดับคือค่าบวกค่าลบและค่า 0 ี • ข้อมูลที่เป็นเลข 0 จะใช้สัญญาณค่า 0 ส่วนข้อมูลเลขที่ 1 จะใช้ สัญญาณสลับระหว่างค่าบวกและค่าลบ
- 32. Bipolar Encoding รหัสสองขั้วไม่คืนศูนย์ >Bipolar NRZ (non return to zero) รหัสสองขั้วคืนศูนย์ > Bipolar RZ (return to zero)
- 33. ทิศทางการถ่ายทอดสัญญาณ 1. แบบทิศทางเดียว (Simplex)เป็นทิศทางการสื่อสารข้อมูลแบบที่ ข้อมูลจะถูกส่งจากทิศทางหนึ่งไปยังอีกทิศทาง โดยไม่สามารถส่ง ข้อมูลย้อนกลับมาได้
- 34. ทิศทางการถ่ายทอดสัญญาณ 2. แบบกึงสองทิศทาง (Halfduplex) เป็นทิศทางการสื่อสารข้อมูล ่ แบบที่ขอมูลสามารถส่งกลับกันได้ 2 ทิศทาง แต่จะไม่สามารถส่ง ้ พร้อมกันได้ โดยต้องผลัดกันส่งครั้งละทิศทางเท่านั้น
- 35. ทิศทางการถ่ายทอดสัญญาณ 3. แบบสองทิศทาง (Fullduplex) เป็นทิศทางการสื่อสารข้อมูลแบบที่ ข้อมูลสามารถส่งพร้อม ๆ กันได้ทั้ง 2 ทิศทาง ในเวลาเดียวกัน เช่น ระบบโทรศัพท์ทั่ว ไป
- 36. Transmission Model Parallel Transmission •กลไกการส่งข้อมูลแบบขนานเป็นการนำาบิตหลายๆ บิตมารวมกัน เป็นกลุ่มจำานวน n บิต และสามารถส่ง n บิตเหล่านั้นไปพร้อมๆ กัน ในหนึ่งรอบสัญญาณนาฬิกา โดยแต่ละบิตจะถูกส่งไปยังแต่ละช่อง สัญญาณ (Channel) ขนานกันไป ซึ่งแต่ละบิตจะมีสายสื่อสารเป็น ของตนเอง ตัวอย่างการส่งข้อมูลแบบขนานเช่น การสั่งพิมพ์จาก คอมพิวเตอร์ไปยังเครื่องพิมพ์ผ่าน Port LPT เป็นต้น
- 37. Parallel Transmission • ParallelPort เป็นพอร์ตแบบตัวเมียมีรู 25 รู สำาหรับต่อสาย พรินเตอร์หรือสแกนเนอร์ที่มีพอร์ตแบบParallel ซึ่งส่วนใหญ่ จะ ใช้ต่อกับเครื่องพรินเตอร์มากกว่า ซึ่งบางคนจะเรียกว่าพรินเตอร์ พอร์ต โดยส่วนใหญ่พอร์ตParallel จะมีกับเครื่อง พรินเตอร์รุ่น เก่า หรือในเครื่องพรินเตอร์ระดับกลางๆ ขึนไป ้
- 38. การส่ ง ผ่า นข้ อ มู ล แบบขนาน (Parallel Transmission)
- 39. Parallel Transmission • ข้อดี – มีความรวดเร็วในการส่งสัญญาณ เนื่องจากสามารถส่งบิตไปยังปลาย ทางพร้อมกันได้จำานวนหลายๆ บิต • ข้อเสีย – ต้นทุนสูง เนื่องจากต้องมีสายสัญญาณเพื่อใช้ส่งข้อมูลจำานวนเท่ากับ จำานวนบิตที่ต้องการส่ง – มีข้อจำากัดเรื่องระยะทางในการส่ง เนื่องจากหากมีการส่งข้อมูลระยะไกล ด้วยวิธีนี้ จะเสี่ยงต่อความผิดพลาดของสัญญาณ หรือสัญญาณไปถึงจุด หมายไม่พร้อมกัน
- 40. Transmission Model Serial Transmission •การส่งข้อมูลแบบอนุกรม สัญญาณข้อมูลจะทยอยส่งไปตามสาย สื่อสารเพียงเส้นเดียว ด้วยการส่งทีละบิตในหนึ่งรอบสัญญาณ นาฬิกา โดยใช้สายสื่อสารเพียงเส้นเดียวเท่านัน ้ • การรับ – ส่งข้อมูลแบบนี้จะสามารถส่งไปได้ในระยะทางที่ไกล ๆ จึงนิยมใช้ในการสื่อสารข้อมูลผ่านทางสายโทรศัพท์และที่ พบเห็นกันอยู่เสมอก็คือผ่านทางการใช้ Mouse และ COM Port
- 41.
- 42. Serial Port >>> •พอร์ตแบบตัวผู้ที่มีขาสัญญาณอยู่ 9 ขา เรียกว่าคอมพอร์ต (COM Port) เป็นพอร์ตที่ใช้สำาหรับต่อโมเด็ม เม้าส์ หรือจอย สติ๊ก ปัจจุบันอุปกรณ์ที่ใช้พอร์ตนี้แทบไม่มีให้เห็น เนื่องจาก หันไปใช้พอร์ตแบบ USB เป็นส่วนใหญ่
- 43. Serial Transmission • ข้อดี – ประหยัดสายสื่อสาร เนื่องจากใช้สายสื่อสารเพียงเส้นเดียว – สามารถส่งข้อมูลทั้งในระยะทางสั้นๆ ไปจนถึงระยะทางไกล • ข้อเสีย – ความล่าช้าในการส่งข้อมูล เนื่องจากมีช่องสัญญาณเพียงช่องเดียว เท่านั้น
- 44. Serial Transmission การถ่ายทอดสัญญาณแบบอะซิงโครนัส (AsynchronousTransmission) • การถ่ายทอดสัญญษณแบบอะซิงโครนัส ฝั่งผู้ส่งจะส่งบิตเริ่ม (Start bit) (0) จำานวน 1 บิต ณ ช่วงตำาแหน่งเริ่มต้นของข้อมูลและหลังจากที่ได้ส่งบิตข้อมูล จนครบ byte (5-8 bit) ตามด้วย Parity bit แล้วส่งบิตหยุด (Stop bit) (1) ซึ่งอาจมีจำานวน 1 บิตหรือมากกว่า เพื่อเข้าปิดท้ายข้อมูลในแต่ละ byte
- 45. Serial Transmission การถ่ายทอดสัญญาณแบบซิงโครนัส (synchronousTransmission) • การถ่ายทอดสัญญาณแบบซิงโครนัสเป็นการส่งกลุ่มข้อมูลแบบต่อเนื่อง โดย bit ที่ทยอยส่งเข้ามาจะมีการรวมกลุ่มกันให้มีขนาดใหญ่ขึ้น เรียกว่า “เฟรม” หรือ “บล๊อกข้อมูล” เมื่อข้อมูลส่งมายังปลายทางฝั่งรับจะมีหน้าที่นับจำานวน bit และจับกลุ่มเป็น byte การถ่ายทอดสัญญาณวิธีนี้จึงไม่มีช่องหว่างและ ไม่มี Start bit และ Stop bit
- 46. Serial Transmission • สรุป – การถ่ายทอดสัญญาณแบบ Synchronous (ภาพด้านล่าง) จะมีความเร็วในการถ่ายทอด สัญญาณสูงกว่าแบบ Asynchronous (ภาพด้านบน) เนื่องจากข้อมูลมีการส่งอย่างต่อเนื่อง ไม่มี bit พิเศษหรือช่องว่าที่ถูกส่งมาจากฝั่งผู้สง ดังนั้นการสือสารด้วยวิธนี้จงมีความเร็วสูง ่ ่ ี ึ เหมาะสำาหรับการส่งข้อมูลไปมาระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์ หรือระบบเครือข่าย นั่นเอง
- 47. ความผิดเพียนของข้อมูล ้ • ข้อมูลผิดเพี้ยน(error) หมายถึง ข้อมูลที่ผู้รับได้รับไม่เหมือนกับที่ผู้ส่งส่งให้ โดยปกติแล้วในระหว่างการรับ-ส่งข้อมูล หรือระหว่างการถ่ายทอดข้อมูลนั้น ข้อมูลมักจะถูกทำาให้ผิดเพี้ยนไปจากเดิม เนื่องจากการรบกวนจากสิ่งต่างๆ ทั้งที่อยู่ภายนอกระบบเครือข่ายและเกิดจากปัญหาภายในระบบเองเช่น • Impulse Noise • Gaussian Noise or White Noise • Attenuation • Crosstalk • Delay distortion • Line Failure/ Line Outages
- 48. Impulse Noise การรบกวนที่เกิดขึ้นจากกระแสไฟฟ้า แรงดันสูงภายนอกระบบเครือ ข่ายเป็นคลื่นสัญญาณโด่ง (Spikes) ขึ้นชั่วขณะ เกิดขึ้นในเวลา สั้นๆ แล้วหายไป อาจเกิดจาก ฟ้าผ่า ไฟกระชากแหล่งพลังงาน สูงๆ ทำาให้ข้อมูลบางส่วนเสียหาย หรือ ถ้าส่งข้อมูลทีหนาแน่นก็ ่ อาจทำาลายบิตเสียหายมาก แก้ไขได้ยาก
- 49. Gaussian Noise orWhite Noise เป็นสัญญาณรบกวนที่เกิดขึนจากการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของ ้ ลวดทองแดง เนืองจากความร้อนที่เพิมขึ้นในระหว่างการใช้ ่ ่ งาน (Thermal Noise) เมื่อกระแสไฟฟ้าเคลื่อนที่ไปตามสาย สื่อสารจะทำาให้เกิดความร้อนขึน และเปลี่ยนเป็น Noise เหตุที่ ้ ความร้อนทำาให้สัญญาณอ่อน ถ้าเกิดขึ้นมากจะทำาให้ผิดเพี้ยน ไป การหลีกเลี่ยงปัญหาเหล่านี้โดยการควบคุมให้อยู่ใน อุณหภูมิที่ตำ่า
- 50. Attenuation การส่งสัญญาณออกไปทางสื่อกลางไม่ว่าจะเป็นลวดทองแดง หรือ ใย แก้วนำาแสงหรือส่งออกไปด้วยสัญญาณชนิดใด (ไฟฟ้าหรือ คลื่นวิทยุ) สัญญาณนั้นจะอ่อนกำาลังลงตามระยะทางที่เพิ่มขึ้น (Attenuation) เพราะเดินทางไกลหรือส่งสัญญาณที่มีกำาลังสูงๆไปแต่แรก สามารถ แก้ปัญหาโดยสร้างสัญญาณขึ้นมาใหม่ โดยใช้ Amplifier เพือ ่ ขยาย สัญญาณสำาหรับสัญญาณแอนะล็อก และใช้ Repeater สำาหรับ สัญญาณดิจิตอล
- 51. Crosstalk • สัญญาณจากสายสื่อสารต่าง ๆ ที่เกิดการรบกวนกัน เนื่องจาก การเดินสายหลายๆ เส้นไว้ใกล้กันมากเกินไป • โดยปกติสายสื่อสารทุกชนิดจะมีฉนวนหุ้มอยู่ ซึ่งจะป้องกัน สัญญาณรบกวนจากภายนอกและป้องกันไม่ให้สัญญาณ ภายในสายกระจายออกไปภายนอก ในกรณีที่ฉนวนเกิดการ ชำารุดก็จะทำาให้เกิดสัญญาณรบกวนขึ้นทั้งสองทางได้ • การใช้สายสื่อสารขนาดเล็กเกินไปหรือใช้สัญญาณที่มีระดับ ความแรงมากเกินไปก็จะทำาให้เกิดปัญหาได้เหมือนกัน
- 52. Delay distortion การที่สญญาณวิงผ่านสายส่งด้วยความเร็วที่ไม่เท่ากัน เนื่องจาก ั ่ ความเร็วของคลืนสัญญาณทีอยู่ตรงกลาง (ภายในช่วงคลื่นที่ ่ ่ ส่งออกมา) จะมีความเร็วสูงสุดในขณะที่คลืนความถีใกล้เคียง ่ ่ จะมีความเร็วลดลงและคลืนที่อยู่ด้านขอบบนและขอบล่างจะมี ่ ความเร็วตำ่าที่สุด ทำาให้ขอมูลที่ถูกส่งผิดเพี้ยนไป หรือไปถึงใน ้ เวลาไม่เท่ากัน วิธแก้ไข ใช้ อุปกรณ์ equalizer ปรับความเร็ว ี ให้เท่ากันเพื่อให้ขอมูลเหมือนเดิม ้
- 53. Line Failure/ LineOutages สายสื่อสารอาจชำารุดหรือขาดออกจากกัน เรียกว่า Line Failure ในกรณีนี้ระบบการสื่อสารจะหยุดชะงัก ไม่สามารถใช้การได้ จนกว่าสายสื่อสารที่ชำารุดหรือขาดจะได้รับการซ่อมแซมให้ เหมือนเดิมต่อไป
- 54. การตรวจหาความผิดเพี้ยนของข้อมูล 1. Parity Checking – Even Parity – Odd Parity 2. Cyclic Redundancy Checking: CRC
- 55. Cyclic Redundancy Checking:CRC • เป็นวิธีที่นิยมใช้บนเครือข่ายท้องถิ่นและจัดได้ว่าเป็นวิธที่มี ี ประสิทธิภาพสูงกว่าวิธีการใช้รหัสตรวจสอบและหาผลรวม เนื่องจากสามารถตรวจจับข้อผิดพลาดได้มากถึง99.9999% นิยมใช้บนเครือข่ายอินเตอร์เน็ตโดยการสร้างบิตตรวจสอบ ข้อมูล เรียกว่า frame check sequence (FCS) • ใช้ทฤษฎีทางคณิตศาสตร์เข้ามาช่วยตรวจสอบความถูกต้องของ ข้อมูล คือ ทฤษฎีสมการโพลีโนเมียล (Polynomial Equation) ซึ่งนำามาใช้คำานวณหาตัวเลขที่เหมาะสมกับข้อมูล
- 56. วิธีการแก้ไขความผิดเพี้ยนของข้อมูล • -Forward ErrorCorrection คือข้อมูลที่สงไป แล้วผู้รับตรวจ ่ สอบเจอข้อผิดพลาดผู้รับสามารถแก้ไขข้อมูลได้เอง -Backward Error Correction คือผู้รับไม่สามารถแก้ไขข้อมูล ได้เอง ต้องให้ผู้ส่งแก้ไขและส่งกลับมาใหม่
- 57. Forward Error Correction •สำาหรับแก้ไขการผิดเพี้ยนข้อมูลที่เกิดขึ้นเพียงบิตเดียว (Single- bit Error) ต่อข้อมูลหนึ่งบล็อก (Block) • วิธการแก้ไขที่ได้รับความนิยมอย่างสูงได้แก่ การแก้ไขข้อมูล ี แบบแฮมมิ่ง (Hamming Code) ซึ่งนำาวิธีการแบบ Parity มา ประยุกต์ให้มีความเที่ยงตรงสูงขึ้นโดยการเพิมบิตข้อมูลสำาหรับ ่ ควบคุมเข้าไปด้วย การแก้ไขข้อมูลแบบแฮมมิ่งใช้แพริตี้แบบคู่ (Even Parity) จำานวนหลายบิตในการตรวจสอบข้อมูล
- 58. Hamming Code • เป็นวิธีการกำาหนดว่าบิตตรวจสอบควรตรวจตรงไหนบ้างไม่ จำาเป็นว่าบิตตรวจสอบจะต้องอยู่ส่วนท้ายของข้อมูล แฮมมิ่งโค้ด สามารถนำาไปประยุกต์ใช้ได้กับบิตข้อมูลทีมีความยาวเท่าใดก็ได้ ่ เช่น
- 59. • ทฤษฏีของ แฮมมิง(Hamming) สามารถเขียนความสัมพันธ์ระหว่างบิต ข้อมูลและบิตตรวจสอบได้ดังนี้ 2r >= m + r + 1 • ตัวอย่างเช่น รหัสแอสกี (ASCII code) จะมีข้อมูลเท่ากับ 7 บิต ดังนั้นถ้า ต้องการส่งแอสกี้หนึ่งตัวอักษร จะต้องมีบิตตรวจสอบ 4 บิต เนื่องจาก 24 >= 7 + 4 + 1 จากตารางจะแสดงถึงความสัมพันธ์ระหว่างข้อมูล m และบิตตรวจสอบ r บิต ที่สามารถใช้แก้ไขความผิดพลาดของข้อมูลได้
- 60. Hamming Code • Frameข้อมูลขนาด 11 บิตนี้ กำาหนดให้บิตที่มีนัยสำาคัญตำ่าสุด หรือบิตขวาสุดเป็นบิตที่ 1 และบิตทีมีนัยสำาคัญสูงสุดหรือบิตซ้าย ่ สุดเป็นบิตที่ 11 และกำาหนดให้บิตที่ 1, 2, 4, 8 หรือ 20, 21, 22, 23 เป็นบิตสำาหรับตรวจสอบชนิด parity ของบิตข้อมูลที่ตำาแหน่ง ต่างๆ กันดังภาพ
- 61. • ทำาการกระจายข้อมูลเพื่อจัดเก็บใน frameตามลำาดับดังนี้ - - - -
- 62. • เมื่อข้อมูลเข้าไปอยู่ frame แล้ว พิจารณาเฉพาะตำาแหน่งของบิตที่มีค่าเป็น 1 จะ ได้ตำาแหน่งที่ 11, 7, 6, 3 ทำาการแปลงตำาแหน่งเหล่านี้ให้เป็นเลขฐานสองขนาด 4 บิต และทำาการ eXclusive OR (XOR) เข้าด้วยกัน จะได้บิตตรวจสอบดังนี้
- 63. Hamming Code • นำาบิตตรวจสอบบรรจุลงในframe ตามลำาดับ ผลลัพธ์เป็นดังนี้
- 64. • หากข้อมูลเดินทางไปถึงผู้รับได้โดยอย่างถูกต้อง (ไม่มีสัญญาณ รบกวน) ผู้รับสามารถตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูลได้ โดย การนำาตำาแหน่งของบิตที่มีค่าเป็น 1 ทังหมด แปลงเป็นเลขฐาน ้ สองขนาด 4 บิต และทำาการ eXclusive OR (XOR) เข้าด้วยกัน หากบิตตรวจสอบทังหมดมีค่าเป็น 0 แสดงว่าข้อมูลที่ได้รับถูก ้ ต้อง
- 65. • บิตทีมีค่าเป็น 1ได้แก่ บิตที่ 11, 8, 7, 6, 3, 1 ทำาการตรวจสอบ ่ ดังนี้
- 66. • ในกรณีที่มีสัญญาณรบกวน อาจมีผลให้บิตใดบิตหนึ่งในframe ข้อมูลเปลี่ยนแปลงไปเนื่องจากข้อมูลเป็นเลขฐานสอง หาก สัญญาณรบกวนจะทำาให้ค่าบิต 1 ผิดไปกลายเป็นบิตที่มีค่าเป็น 0 ในทางกลับกับหากสัญญาณรบกวนทำาให้บิตที่มีค่า 0 ผิดไปก็ จะกลายเป็นบิตที่มีค่า 1 • Hamming code 7/11 จะสามารถแก้ไขความผิดพลากได้ เฉพาะเมื่อสัญญาณรบกวนทำาให้บิตผิดไป 1 บิต ต่อข้อมูล 1 frame เท่านั้น
- 67. Hamming Code 0 • ผู้รับทำาการตรวจสอบข้อมูลจากบิตที่มีค่าเป็น 1 ได้แก่บิตที่ 8, 7, 6, 3, 1 ดังนี้
- 68. เนื่องจากบิตตรวจสอบไม่เป็น 0 ทั้งหมด แสดงว่าข้อมูลมีความผิดพลาด ตรวจสอบบิตที่ผิดพลาดด้วยการแปลง บิตตรวจสอบเป็นเลขฐานสองจะได้ 10112= 1110 ดังนั้นบิตที่มีความผิดพลาดคือบิตที่ 11 ทำาการเปลี่ยนจาก 0 เป็น 1 จะได้ขอมูล ้ ที่ถูกต้อง
- 69. ทดสอบวิธีการแก้ไขความผิดเพี้ยนของข้อมูลแบบ Hamming code 7/11 กำาหนดให้ข้อมูลที่ต้องการส่งขนาด 7 บิตเป็น 01101112 กำาหนดให้ บิตที่ 20, 21 , 22, 23 เป็นตำาแหน่งบิตตรวจสอบ parity 1. หาข้อมูลผู้ส่งออก 2. ตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูล
- 70. Backward Error Correction/Error Detection With Retransmission • กำาหนดให้ ผู้ส่งจัดการส่งข้อมูลที่เกิดผิดเพี้ยนมาใหม่ • วิธการที่นิยม เรียกว่า การขอส่งข้อมูลซำ้าโดยอัตโนมัติ ี (Automatic Repeat Request; ARQ) • การขอส่งข้อมูลซำ้ามีอยู่ 3แบบคือ แบบหยุดคอย แบบส่งย้อน กลับ และแบบต่อเนื่อง
- 71. การขอส่ ง ข้อ มู ล ซำ ้ า อั ต โนมั ต ิ แ บบหยุ ด คอย (Stop-and-wait ARQ) • กำาหนดให้ขอมูลแต่ละแพ็กเกตมีหมายเลขเฉพาะของตนเองและส่งออกไปทางช่องสื่อสาร ้ แล้วจึงหยุดคอย ข้อมูลทีไปถึงผู้รับจะถูกตรวจสอบความถูกต้อง ถ้าพบว่าถูกต้องผู้รับจะ ่ ส่งข่าวสารเรียกว่า การตอบรับ(Acknowledgement; ACK) กลับมา ผู้ส่งจึงจะส่งแพ็ก เกตในลำาดับต่อไป • แต่ถ้าพบว่ามีขอมูลผิดเพี้ยน ผู้รับจะตอบปฏิเสธ (Negative Acknowledgement; NAK) ้ กลับมาแทน ซึงผู้ส่งจะต้องส่งแพ็กเกตเดิมไปยังผู้รับอีกครั้งหนึ่งหรือจนกว่าจะได้รับการ ่ ตอบรับกลับมา • วิธีการนี้มี ประสิทธิภาพในระดับตำ่ามาก เพราะช่องสื่อสารส่วนใหญ่จะว่างเปล่าคือ ไม่มี การส่งข้อมูล เนื่องจากเวลาส่วนใหญ่ในการรอคอยระหว่างผูรับและผู้ส่ง ้ • วิธีการนี้ได้รับความนิยมในการใช้งานทังบนเครื่องเมนเฟรมและในระบบเครือข่ายเฉพาะ ้ บริเวณเนื่องจากเป็นวิธีการทีง่ายแก่การนำาไปใช้ง่ายต่อการควบคุม และสามารถไว้ ่ วางใจได้ดี
- 72. การขอส่ ง ข้อ มู ล ซำ ้ า อั ต โนมั ต ิ แ บบหยุ ด คอย (Stop-and-wait ARQ)
- 73. การขอส่ ง ข้อ มู ล ซำ ้ า อั ต โนมั ต ิ แ บบส่ ง ย้ อ นกลั บ (Go-back-N ARQ) • ผู้ส่งสามารถส่งแพ็กเกตข้อมูล (ที่มีการกำาหนดหมายเลขเฉพาะ) ได้อย่างต่อ เนื่อง • ทางฝ่ายผู้รับยังคงตรวจสอบข้อมูลทีละแพ็กเกตแล้วจึงส่งการตอบรับสำาหรับ แพ็กเกตที่ถกต้องหรือตอบปฏิเสธกลับไปสำาหรับแพ็กเกตที่มีขอมูลผิดเพี้ยน ู ้ • หากแพ็กเกตหมายเลข 1 ผิดเพี้ยนจะต้องย้อนกลับไปส่งแพ็กเกตหมายเลข 1 รวมทั้งแพ็กเกตที่ส่งตามหลังหมายเลข 1 (คือแพ็กเกตหมายเลข 2 ถึง 5) กลับ มาใหม่ทั้งหมด • ในกรณีที่แพ็กเกตหมายเลข 1 ถูกต้อง ทั้งผู้รับและผู้ส่งก็จะไม่ต้องเสียเวลาใน การรอคอย เพราะผู้รับก็จะได้รับแพ็กเกตหมายเลข 2 ในทันที
- 74. การขอส่ ง ข้อ มู ล ซำ ้ า อั ต โนมั ต ิ แ บบส่ ง ย้ อ นกลั บ (Go-back-N ARQ)
- 75. การขอส่ ง ข้อ มู ล ซำ ้ า อั ต โนมั ต ิ แ บบต่ อ เนื ่ อ ง (Continuous ARQ) • เป็นวิธีที่มี ประสิทธิภาพสูงสุดและได้รับการนำาไปใช้ในการส่งข้อมูลความเร็วสูง บนเครื่องเมนเฟรมและโพรโทคอล การสำาเนาแฟ้มข้อมูลความเร็วสูงต่าง ๆ มากมาย • ทำางานเหมือนกับการส่งข้อมูลแบบย้อนกลับแต่ได้ปรับปรุงการตอบสนองเมื่อ ข้อมูลผิดเพี้ยนโดยการส่งเฉพาะแพ็กเกตที่เสียหายเท่านั้น • เมื่อผู้รับส่งการตอบปฏิเสธแพ็กเกตหมายเลข 1 มา ผู้ส่งก็จะส่งเฉพาะแพ็กเกต หมายเลข 1 กลับไปใหม่เท่านั้น • อย่างไรก็ตามแพ็กเกตที่ไปถึงผู้รับอาจอยู่ในลำาดับที่ไม่ถูกต้อง เช่น แพ็กเกตทาง ด้านผู้รับจะเป็น หมายเลข 2,3,4,5,6และ1 • จึงเป็นหน้าที่ของฝ่ายผู้รับที่จะต้องจัดการเรียงลำาดับแพ็กเกต ข้อมูลให้ ถูกต้อง ก่อนที่จะนำาข้อมูลนั้นไปใช้งานต่อไป
- 76. การขอส่ ง ข้อ มู ล ซำ ้ า อั ต โนมั ต ิ แ บบต่ อ เนื ่ อ ง (Continuous ARQ)
- 77. การขอส่ ง ข้อ มู ล ซำ ้ า อั ต โนมั ต ิ แ บบต่ อ เนื ่ อ ง (Continuous ARQ) • การส่งข้อมูลแบบต่อเนื่องอีกแบบหนึ่งเรียกว่า การส่งข้อมูลแบบหน้าต่างเลื่อนไหล (Sliding Window) • จะกำาหนดช่วงหมายเลข (Window) ที่ถูกต้องระหว่างผู้ส่งและผู้รับข้อมูล โดยผู้ส่ง จะต้องหยุดส่งข้อมูลในเวลาเดียวกัน • ผู้รับจะรับข้อมูลที่มีหมายเลขในช่วงที่กำาหนดเท่านั้น
- 78. มาตรฐานการควบคุ ม ความผิด เพี ้ ย น ข้ อ มู ล • โมเด็มโดยทั่วไปจะมีวธีการควบคุมความผิดเพี้ยนข้อมูลที่ ิ กำาหนดขึ้นโดยมาตรฐานหลายชนิดรวมเรียกว่า Microcom Networking Protocols (MNP) มาตรฐานนี้ไม่มีการกำาหนดไว้ อย่างเป็นทางการ แต่ก็ได้รับการยอมรับและนำาไปใช้งานอย่าง กว้างขวาง
- 79. การป้องกันความผิดเพี้ยนข้อมูล • วิธการป้องกันสัญญาณรบกวนแบบที่ง่ายที่สุด คือการใส่หรือ ี เพิ่มฉนวนให้แก่สาย สื่อสาร ซึ่งจะช่วยป้องกันสัญญาณรบกวน จากแหล่งกำาเนิดภายนอกสายสื่อสาร และช่วยลดหรือขจัด ปัญหาสัญญาณรบกวนระหว่างสายสื่อสาร เช่น ครอสทอล์ก หรือสัญญาณอิมพัลล์ได้ • การลดความเร็วในการส่งข้อมูลลง จะช่วยให้อัตราการเกิดข้อมูลผิดเพี้ยนตำ่าลง ความเร็วสูงมีโอกาสจะเกิดข้อมูลผิดเพี้ยน ได้มาก
- 80. การถ่ายทอดสัญญาณ Digital • การถ่ายทอดข้อมูลDigital โดยไม่ต้องแปลงสัญญาณ Analog ก่อนแปลงกลับมาเป็น Digital มีความสามารถในการรับส่งข้อมูล สูง และมีอตราการเกิดข้อมูลผิดเพี้ยนตำ่า มีความสามารถในการ ั ส่งสัญญาณจากข้อมูลหลายประเภทเช่น รูปภาพกราฟิก วีดีโอ เป็นต้น เรียกการถ่ายทอดสัญญาณลักษณะนี้ว่า ระบบเครือข่าย Digital แบบรวมการ (Integrated Service Digital Network : ISDN)
- 81. การถ่ายทอดสัญญาณ Digital • สายสื่อสารระบบDigital อีกแบบหนึ่งเรียกว่า ระบบดีเอสแอล (Digital Subscriber Line; DSL) โดยใช้คำาย่อสำาหรับการ อ้างอิงทัวไปว่า xDSL เช่น ADSL เป็นเทคโนโลยีการสื่อสาร ่ ข้อมูลความเร็วสูงผ่านสายโทรศัพท์ โดยใช้ย่านความถี่ที่ไม่มี การใช้งานในระบบโทรศัพท์ ซึ่งทำาให้สามารถใช้ Internet และ พูดคุยโทรศัพท์ได้ในเวลาเดียวกันได้ • ระบบนี้ยังคงใช้สายโทรศัพท์ Analogแบบเดิมในขณะที่ผู้ใช้ สามารถสนทนาและรับ-ส่งข้อมูล Digital ไปพร้อม ๆ กัน
- 82.
- 83. การถ่ายทอดสัญญาณ Digital • สำาหรับสัญญาณDigital ทีจะส่งผ่านสายสื่อสารแบบ Analog ่ ต้องถูกเปลียนให้เป็นสัญญาณ Analog เมื่อถึงเป้าหมายก็ต้อง ่ เปลี่ยนสัญญาณกลับมาเป็นแบบ Digital • เสียงสนทนาที่ส่งผ่านสายสื่อสารระบบ Digital นั้นจะต้องใช้ อุปกรณ์เรียกว่า CODEC (Coder/Decoder) CODEC เป็นชิป ที่ใช้เพื่อเปลี่ยนสัญญาณ Analog ให้เป็นสัญญาณ Digital ส่ง ผ่านสายสื่อสาร และใช้ CODEC ที่ปลายทางเปลียนกลับเป็น ่ สัญญาณ Analog อีกครั้งหนึ่ง
Editor's Notes
- #11 สัญญาณของลูกคลื่นปกติจะเริ่มจากเส้นแนวระนาบขึ้นไป คือจะเริ่มจาก 0 องศาไปเป็น ค่าบวก 90 องศา ย้อนกลับมาที่ 180 องศาและเปลี่ยนไปเป็น ค่าลบ 270 องศาและวนกลับมาที่ 0 องศาอย่างเดิม 270 องศา = สามในสี่ของลูกคลื่น 180 องศา = ครึ่งหนึ่งของลูกคลื่น 90 องศา = หนึ่งในสี่ของลูกคลื่น ถ้าบิตต่อไปเป็นแบบบิตเดิม เช่น บิต 0 ตามด้วยบิต 0 หรือบิต 1 ตามด้วยบิต 1 คลื่นลูกต่อไปก็จะเกิดขึ้นต่อเนื่องจากคลื่นลูกแรกตามปกติ แต่ถ้าบิตต่อไปไม่ใช่บิตเดิม คือ บิต 0 ตามด้วยบิต 1 หรือบิต 1 ตามด้วย บิต 0 คลื่นลูกต่อไปแทนที่จะขึ้นไปเป็นค่าบวก ก็จะกลับลดลงเป็น ค่าลบก่อน จากนั้นกลับไปเป็นค่า 0 เพิ่มเป็นค่าบวก และกลับมาที่ 0 เป็นการครบวงจร ในกรณีนี้ทั้งบิต 0 และบิต 1 อาจเป็นลูกคลื่นที่เริ่มจาก 0 แล้วเพิ่มไปเป็นค่าบวกก่อน หรือลดลงมาเป็นค่าลบก่อนก็ได้
- #13 เคเบิลโมเด็ม ( Cable Modem) ที่ใช้สำหรับส่งสัญญาณผ่านสายโคแอกเซียลใช้เทคนิคการผสมสัญญาณแบบนี้
- #48 โดยปกติแล้วในระหว่างการรับ - ส่งข้อมูล หรือระหว่างการถ่ายทอดข้อมูลนั้น ข้อมูลมักจะถูกทำให้ผิดเพี้ยนไปจากเดิมเนื่องจากการรบกวนจากสิ่งต่างๆ ภายนอกระบบเครือข่ายซึ่งสามารถหลีกเลี่ยงได้แต่ไม่สามารถแก้ไขได้ และอีกส่วนหนึ่งเกิดจากปัญหาภายในระบบเองซึ่งสามารถหลีกเลี่ยงและแก้ไขได้
- #55 Parity Checking เป็นเทคนิคการตรวจจับข้อผิดพลาดอย่างง่าย และเก่าแก่ โดยเพิ่มบิตเข้าไปในแต่ละหนึ่งตัวอักษร ซึ่งเป็นบิตที่ตรวจสอบความถูกต้อง
- #81 ประกอบด้วยสายสื่อสารแบบดิจิทัลความเร็ว 64,000 bps จำนวนสองเส้นสำหรับการส่งข้อมูล ( มีความเร็วรวมเท่ากับ 128,000 bps) และสายสื่อสารสำหรับการควบคุม ความเร็ว 16,000 bps เส้นหนึ่ง สายสื่อสารในระบบเครือข่ายนี้จึงต้องแยกออกจากสายโทรศัพท์ทั่วไป ซึ่งมีความเร็วต่ำกว่าและเป็นระบบอนาลอก
- #82 Digital Subscriber Line เทคโนโลยีการสื่อสารข้อมูลความเร็วสูงผ่านสายโทรศัพท์ โดยใช้ย่านความถี่ที่ไม่มีการใช้งานในระบบโทรศัพท์ ซึ่งทำให้สามารถใช้ Internet และพูดคุยโทรศัพท์ได้ในเวลาเดียวกันได้ ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) SDSL (Symmetric Digital Subscriber Line) IDSL (ISDN Digital Subscriber Line) HDSL (High-bit-rate Digital Subscriber Line) VDSL (Very high-bit-rate Digital Subscriber Line) PDSL (Powerline Digital Subscriber Line)