แบบฝึกหัดบทที่ 4 การสื่อสารข้อมูล และระบบเครื่อข่ายคอมพิวเตอร์

การสื่อสารข้อมูล และระบบเครื่อข่ายคอมพิวเตอร์

องค์ประกอบของการสื่อสารข้อมูล

      การสื่อสารข้อมูลมีองค์ประกอบ 5 อย่าง (ดังรูป) ได้แก่

      1. ผู้ส่ง (Sender) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการส่งข่าวสาร (Message) เป็นต้นทางของการสื่อสารข้อมูลมีหน้าที่เตรียมสร้างข้อมูล เช่น ผู้พูด โทรทัศน์ กล้องวิดีโอ เป็นต้น
      2. ผู้รับ (Receiver) เป็นปลายทางการสื่อสาร มีหน้าที่รับข้อมูลที่ส่งมาให้ เช่น ผู้ฟัง เครื่องรับโทรทัศน์ เครื่องพิมพ์ เป็นต้น
      3. สื่อกลาง (Medium) หรือตัวกลาง เป็นเส้นทางการสื่อสารเพื่อนำข้อมูลจากต้นทางไปยังปลายทาง สื่อส่งข้อมูลอาจเป็นสายคู่บิดเกลียว สายโคแอกเชียล สายใยแก้วนำแสง หรือคลื่นที่ส่งผ่านทางอากาศ เช่น เลเซอร์ คลื่นไมโครเวฟ คลื่นวิทยุภาคพื้นดิน หรือคลื่นวิทยุผ่านดาวเทียม
      4. ข้อมูลข่าวสาร (Message) คือสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ที่ส่งผ่านไปในระบบสื่อสาร ซึ่งอาจถูกเรียกว่า สารสนเทศ (Information) โดยแบ่งเป็น 5รูปแบบ ดังนี้
         4.1 ข้อความ (Text) ใช้แทนตัวอักขระต่าง ๆ ซึ่งจะแทนด้วยรหัสต่าง ๆ เช่น รหัสแอสกี เป็นต้น 
         4.2 ตัวเลข (Number) ใช้แทนตัวเลขต่าง ๆ ซึ่งตัวเลขไม่ได้ถูกแทนด้วยรหัสแอสกีแต่จะถูกแปลงเป็นเลขฐานสองโดยตรง
         4.3 รูปภาพ (Images) ข้อมูลของรูปภาพจะแทนด้วยจุดสีเรียงกันไปตามขนาดของรูปภาพ
         4.4 เสียง (Audio) ข้อมูลเสียงจะแตกต่างจากข้อความ ตัวเลข และรูปภาพเพราะข้อมูลเสียงจะเป็นสัญญาณต่อเนื่องกันไป
         4.5 วิดีโอ (Video) ใช้แสดงภาพเคลื่อนไหว ซึ่งเกิดจากการรวมกันของรูปภาพหลาย ๆ รูป
      5. โปรโตคอล (Protocol) คือ วิธีการหรือกฎระเบียบที่ใช้ในการสื่อสารข้อมูลเพื่อให้ผู้รับและผู้ส่งสามารถเข้าใจกันหรือคุยกันรู้เรื่อง โดยทั้งสองฝั่งทั้งผู้รับและผู้ส่งได้ตกลงกันไว้ก่อนล่วงหน้าแล้ว ในคอมพิวเตอร์โปรโตคอลอยู่ในส่วนของซอฟต์แวร์ที่มีหน้าที่ทำให้การดำเนินงาน ในการสื่อสารข้อมูลเป็นไปตามโปรแกรมที่กำหนดไว้ ตัวอย่างเช่น X.25, SDLC, HDLC, และ TCP/IP เป็นต้น

 สัญญาณอนาลอก (Analog Signal) หมายถึงสัญญาณข้อมูลแบบต่อเนื่อง (Continuouse Data) มีขนาดของสัญญาณไม่คงที่ การเปลี่ยนแปลงขนาดของสัญญาณแบบค่อยเป็นค่อยไป กล่าวคือต้องแปรผันตามเวลา โดยทั่วไปคือสัญญาณที่มนุษย์สามารถสัมผัสได้ เช่น แรงดันของน้ำ ค่าของอุณหภูมิ หรือความเร็วของรถยนต์ เป็นต้น   

                สัญญาณดิจิตัล (Digital Signal) หมายถึงสัญญาณข้อมูลแบบไม่ต่อเนื่อง (Discrete Data) มีขนาดของสัญญาณคงที่ การเปลี่ยนแปลงขนาดของสัญญาณเป็นแบบทันที ทันใด กล่าวคือ ไม่แปรผันตามเวลา โดยทั่วไปคือสัญญาณที่มนุษย์ไม่สามารถสัมผัสได้ เช่น สัญญาณไฟฟ้า เป็นต้น

รูปแบบทิศทางของการสื่อสารข้อมูล

   1. การส่งข้อมูลแบบทิศทางเดียว (Simplex Transmission)
                เป็นการสื่อสารข้อมูลที่มีผู้ส่งข้อมูลทำหน้าที่ส่งข้อมูลแต่เพียงอย่างเดียว และผู้รับข้อมูล ก็ทำหน้าที่รับข้อมูลแต่เพียงอย่างเดียวด้วยเช่นกัน การส่งข้อมูลในลักษณะนี้ เช่น การส่งสัญญาณของสถานีโทรทัศน์ไปยังเครื่องรับโทรทัศน์ โดยที่สถานีส่งสัญญาณโทรทัศน์จะทำหน้าที่ส่งสัญญาณเท่านั้น และเครื่องรับโทรทัศน์ก็จะทำหน้าที่รับสัญญาณเท่านั้นเช่นกัน
   2. การส่งข้อมูลแบบสองทิศทางสลับกัน (Half-Duplex-Transmission)
                 เป็นการสื่อสารข้อมูลที่มีการแลกเปลี่ยนข้อมูลของผู้รับและผู้ส่ง โดยแต่ละฝ่ายสามารถเป็นทั้งผู้ส่งและผู้รับข้อมูล แต่จะต้องสลับกันทำหน้าที่เป็นผู้ส่งข้อมูล จะเป็นผู้ส่ง
พร้อมกันทั้งสองฝ่ายไม่ได้ ลักษณะการส่งข้อมูลประเภทนี้ เช่น การสื่อสารโดยใช้วิทยุสื่อสาร
ซึ่งผู้ที่จะส่งข้อมูลต้องกดปุ่มเพื่อส่งข้อมูล ในขณะนั้นผู้อื่นจะเป็นผู้รับข้อมูล
   3. การส่งข้อมูลแบบสองทิศทางพร้อมกัน (Full Duplex Transmission)
                 เป็นการสื่อสารข้อมูลที่มีการแลกเปลี่ยนข้อมูลของทั้งผู้ส่งและผู้รับข้อมูล โดยทั้งสองฝ่ายสามารถเป็นผู้ส่งและ ผู้รับข้อมูลได้ในเวลาเดียวกัน และสามารถส่งข้อมูลได้พร้อมกันลักษณะการส่งข้อมูลแบบสองทิศทางพร้อมกัน เช่น การสื่อสารโทรศัพท์ซึ่งทั้งสองฝ่ายสามารถ
พูดพร้อมกันได้ในเวลาเดียวกัน  โดยปกติการสื่อสารข้อมูลส่วนใหญ่จะไม่ใช่่การส่งข้อมูล
แบบสองทิศทางพร้อมกัน ตัวอย่างเช่น การใช้โทรศัพท์ ถึงแม้ว่าจะสามารถส่งข้อมูลได้
สองทิศทางพร้อมกัน แต่เวลาพูดยังต้องสลับกันพูด อีกตัวอย่างหนึ่งคือ การสื่อสารระหว่าง
เครื่องคอมพิวเตอร์ ซึ่งบางครั้งดูเหมือนว่าเป็นแบบสองทิศทางพร้อมกัน แต่ในความเป็นจริงแล้วเป็นการส่งข้อมูลแบบสองทิศทางสลับกัน ซึ่งช่วงเวลาที่สลับกันนี้อาจเป็นช่วงเวลาที่เร็วมาก
จึงดูเหมือนว่าเป็นการส่งข้อมูลสองทิศทางพร้อมกัน

สายคู่บิดเกลียว (Twisted Pair Wire)

เป็นสายชนิดที่ได้รับความนิยมสูงสุดในการนำมาใช้งานตามห้องปฏิบัติการคอมพิวเตอร์ทั่วไป รวมทั้งตามสำนักงานต่างๆ สายชนิดนี้ได้ชื่อมาจากลักษณะองค์ประกอบภายในของสาย ที่เป็นสายลวดทองแดงสองเส้นนำมาพันเกลียวเข้าด้วยกันเพื่อทำให้เกิดเป็นสนามแม่เหล็ก ซึ่งใช้เป็นเสมือนเกราะสำหรับป้องกันสัญญาณรบกวนทั่วไปได้ในตัวเอง จำนวนรอบหรือความถี่ ในการพันเกลียว เช่น พันเกลียว 10 รอบต่อความยาว 1 ฟุต นั้นมีผลโดยตรงต่อกำลังของสนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้น ถ้าจำนวนรอบสูงก็จะทำให้สนามแม่เหล็กมีกำลังแรงขึ้น สามารถป้องกัน สัญญาณรบกวนได้ดีขึ้น แต่ก็ทำให้สิ้นเปลืองสายมากขึ้น แต่ถ้าจำนวนรอบต่ำ ก็จะเกิดสนามแม่เหล็กกำลังอ่อน ซึ่งป้องกันสัญญาณรบกวนได้น้อยลงก็ใช้สายเปลืองน้อยลงเช่นกัน โดยทั่วไปแล้วสายชนิดนี้จึงมีคุณสมบัติในการป้องกันสัญญาณรบกวนได้ดีกว่าสายที่ไม่มีการ พันเกลียวเลยบริเวณแกน (Core) ของสายคู่บิดเกลียว สายคู่บิดเกลียว ประกอบด้วยสายทองแดงจำนวนหนึ่ง หรือหลายคู่สาย ห่อหุ้มสายด้วยฉนวนบางๆ เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดการลัดวงจร แล้วนำมาพันเกลียวเข้าด้วยกันเป็นคู่ ทุกคู่จะถูกห่อหุ้มฉนวนอีกชั้นหนึ่งรวมกันเป็นสายขนาดใหญ่เพียงสายเดียว สายคู่บิดเกลียวแบ่งออกเป็นสองประเภทคือ

1.             แบบไม่มีฉนวนหุ้ม (UTP : Unshielded Twisted Pair)

2.             แบบมีฉนวนหุ้ม (STP : Shielded Twisted Pair)

สายคู่บิดเกลียวแบบไม่มีฉนวนหุ้ม (UTP : Unshielded Twisted Pair)
สาย UTP เป็นสายที่พบเห็นกันมาก มักจะใช้เชื่อมโยงคอมพิวเตอร์ไปยังอุปกรณ์สื่อสารตามมาตรฐานที่กำหนด สำหรับสายประเภทนี้จะมีความยาวของสายในการเชื่อมต่อได้ไม่เกิน 100 เมตร และสาย UTP มีจำนวนสายบิดเกลียวภายใน 4 คู่ คู่สายในสายคู่ตีเกลียวไม่หุ้มฉนวนคล้ายสายโทรศัพท์ มีหลายเส้นซึ่งแต่ละเส้นก็จะมีสีแตกต่างกัน และตลอดทั้งสายนั้นจะถูกหุ้มด้วยพลาสติก (Plastic Cover) ปัจจุบันเป็นสายที่ได้รับความนิยมมากที่สุด เนื่องจากราคาถูกและติดตั้งได้ง่าย แสดงดังรูป

รูปแสดงสายคู่บิดเกลียวแบบไม่มีฉนวนหุ้ม (UTP : Unshielded Twisted Pair)

สาย UTP จะมีสายสัญญาณอยู่จำนวน 4 คู่ 8 เส้น ประกอบด้วย

• เขียว - ขาวเขียว
• ส้ม - ขาวส้ม
• น้ำเงิน - ขาวน้ำเงิน
• น้ำตาล - ขาวน้ำตาล

มาตรฐานสายสัญญาณ
สมาคมอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ หรือ EIA (Electronics Industries Association) และสมาคมอุตสาหกรรมโทรคมนาคม หรือ TIA (Telecommunication Industries Association) ได้ร่วมกันกำหนดมาตรฐาน EIA/TIA 568 ซึ่งเป็นมาตรฐานที่ใช้ในการผลิตสาย UTP โดยมาตรฐานนี้ได้แบ่งประเภทของสายออกเป็นหลายประเภทโดยแต่ละประเภทเรียกว่า Category N โดย N คือหมายเลขที่บอกประเภท ส่วนสถาบันมาตรฐานนานาชาติ (International Organization for Standardization) ได้กำหนดมาตรฐานนี้เช่นกัน โดยจะเรียกสายแต่ละประเภทเป็น Class A-F คุณสมบัติทั่วไปของสายแต่ละประเภทเป็นดังนี้

• Category 1/Class A : เป็นสายที่ใช้ในระบบโทรศัพท์อย่างเดียว โดยสายนี้ไม่สามารถใช้ในการส่ง ข้อมูลแบบดิจิตอลได้
• Category 2/Class B : เป็นสายที่รองรับแบนด์วิธได้ถึง 4 MHz ซึ่งทำให้สามารถส่งข้อมูลแบบดิจิตอล ได้ถึง 4 MHz ซึ่งจะประกอบด้วยสายคู่บิดเกลียวอยู่ 4 คู่
• Category 3/Class C : เป็นสายที่สามารถส่งข้อมูลได้ถึง 16 Mbps และมีสายคู่บิดเกลียวอยู่ 4 คู่
• Category 4 : ส่งข้อมูลได้ถึง 20 Mbps และมีสายคู่บิดเกลียวอยู่ 4 คู่
• Category 5/Class D : ส่งข้อมูลได้ถึง 100 Mbps และมีสายคู่บิดเกลียวอยู่ 4 คู่
• Category 5 Enhanced (5e) : มีคุณสมบัติเช่นเดียวกับ Cat 5 แต่มีคุณภาพของสายที่ดีกว่า เพื่อรองรับการส่งข้อมูลแบบฟูลล์ดูเพล็กซ์ที่ 1,000 Mbps ซึ่งใช้4 คู่สาย
• Category 6/Class E : ส่งข้อมูลได้ถึง 10,000 Mbps รองรับแบนด์วิธได้ถึง 250 MHz
• Category 7/Class F : รองรบแบนด์วิธได้ถึง 600 MHz และกำลังอยู่ในระหว่างการวิจัย

สาย UTP CAT3 นิยมใช้กับเครือข่าย LAN ตามมาตรฐาน IEEE 802.3 ทำงานที่ความเร็ว 10 Mbps โดยในการใช้งานจริง จะใช้เพียงสองคู่เท่านั้น ได้แก่คู่สีส้มและสีเขียว มาตรฐาน CAT3 ไม่สามารถรองรับการใช้งานกับเครือข่าย Fast Ethernet ความเร็ว 100 Mbps ได้ ดังนั้นในมาตรฐานนี้จึงต้องใช้สาย UTP CAT5 แทน สำหรับมาตรฐาน Fast Ethernet จะมีการใช้งานเพียงสองคู่เช่นเดียวกับ CAT3 เมื่อมาตรฐานความเร็วของเครือข่าย LAN เพิ่มขึ้นเป็น 1000 Mbps นั้น สาย UTP CAT5 ธรรมดา ไม่เหมาะสมที่จะรองรับการใช้งานที่ความเร็วขนาดนี้ โดยคงระยะสายประมาณ 100 เมตรได้ จึงต้องใช้สาย UTP CAT5e ซึ่งมีการป้องกันสัญญาณรบกวนได้ดีกว่า ทำให้สามารถรองรับการส่งข้อมูลที่ความเร็ว 1000 Mbps ที่ความยาว 100 เมตรได้ แต่ในมาตรฐาน 1000 Mbps นั้น การรับส่งข้อมูลภายในสายสัญญาณ จะใช้ครบทั้งสี่คู่

ปัจจัยที่ใช้กำหนดคุณภาพของสายสัญญาณ

ผู้ผลิตสาย UTP แต่ละ Category ต้องผลิตสายสัญญาณให้ได้คุณภาพขั้นต่ำตามที่กำหนดไว้ในมาตรฐาน ANSI/EIA/TIA-568-B (568-B.2 (Category 5e) และ 568.B.2-1 (category 6)) ซึ่งกำหนดค่าต่าง ๆ ในสาย UTP ดังนี้

Minimum Frequency (สูงสุด)	100 MHz	100 MHz	250 MHz
Attenuation (สูงสุด)	24 dB	24 dB	36 dB
NEXT (ต่ำสุด)	27.1 dB	30.1 dB	33.1 dB
PS-NEXT(ต่ำสุด)	N/A	27.1 dB	33.2 dB
ELFEXT(ต่ำสุด)	17 dB	17.4 dB	17.3 dB
PS-ELFEXT(ต่ำสุด)	14.4 dB	14.4 dB	12.3 dB
ACR(ต่ำสุด)	3.1 dB	6.1 dB	-2.9 dB
PS-ACR(ต่ำสุด)	N/B	3.1 dB	-5.8 dB
Return Loss(ต่ำสุด)	8 dB	10 dB	8 dB
Propagation Delay (สูงสุด)	548 nsec	548 nsec	546 nsec
Delay Skew (สูงสุด)	50 nsec	50 nsec	50 nsec

ตารางแสดงข้อกำหนดคุณสมบัติของสาย UTP

• Maximum Frequency คือค่าความถี่ของสัญญาณในสายสัญญาณ ค่าสูงดีกว่า แสดงถึงความสามารถในการ รองรับความถี่ที่สูงกว่า
• Attenuation เป็นค่าการลดทอนของสัญญาณในสายสัญญาณ ค่าที่ต่ำกว่าจะดีกว่า แต่จากตาราง สาย UTP CAT6 จะสูงกว่า UTP CAT5 และ UTP CAT5e เนื่องจากเป็นการกำหนดที่ความถี่สูงสุดของสายสัญญาณ คือ 250 MHz ของ UTP CAT6 ในขณะที่ UTP CAT5 และ CAT5e กำหนดจากความถี่ที่ 100 MHz
• NEXT (Near-end Crosstalk) เป็นค่าสัญญาณรบกวน (Crosstalk)ที่เกิดจากคู่สายที่ใช้ส่งสัญญาณอีกคู่ ต่อคู่ ที่ใช้ส่งสัญญาณที่ทำการวัด มีหน่วยเป็นเดซิเบล ค่าที่สูงหมายถึงสายสัญญาณคู่ที่วัดค่านี้ สามารถรองรับต่อ Crosstalk ที่เกิดได้ดีกว่า
• PS-NEXT (Power Sun NEXT) เป็นค่าสัญญาณรบกวนจากการใช้สายสัญญาณครบทั้งสี่คู่ โดยวัดสัญญาณ รบกวนที่เกิดจากสายสัญญาณในอีก 3 คู่ ที่เกิดต่อสายคู่ที่วัดสัญญาณ เป็นค่าที่ใช้ทดสอบเพื่อให้แน่ใจว่า สายสัญญาณทั้งสี่คู่ สามารถใช้งานพร้อมกันได้โดยไม่ก่อสัญญาณรบกวนระหว่างกันมากเกินไป
• ELFEXT (Equal Level FEXT) เป็นค่าการลดทอนของสัญญาณที่เกิดจาก Crosstalk ค่าที่ต่ำแสดงอัตราการ สูญเสียข้อมูลที่สูงกว่าค่ามาก
• PSELFEXT (Power Sum ELFEXT) เป็นค่า FEXT ที่วัดจากสายสัญญาณทั้งสี่คู่
• ACR เป็นค่าที่ใช้บอกความคุณภาพของสายสัญญาณในการรองรับการส่งข้อมูล วัดจากอัตราส่วนระหว่าง การลดทอนของสัญญาณ กับค่า crosstalk ค่าที่สูงบอกถึงความสามารถในการรองรับ Bandwidth ที่มากกว่า
• PSACR เป็นค่า ACR ที่วัดจากสายสัญญาณทั้ง 4 เส้น จากตาราง จะพบว่า ค่า ACR และ PSACR ของสาย UTP CAT 6 จะต่ำกว่า UTP CAT5 และ CAT 5e เนื่องจากเป็นการกำหนดที่ความถี่สูงสุดของสายสัญญาณ คือ 250 MHz ของ UTP CAT6 ในขณะที่ UTP CAT5 และ CAT5e กำหนดจากความถี่ที่ 100 MHz
• Return Loss เป็นค่าอัตราส่วนการสะท้อนกลับของสัญญาณในสายจากปลายทาง ซึ่งจะขัดขวางการส่ง สัญญาณในสาย ทำให้สัญญาณในสายหาย สำหรับทั้ง UTP CAT5 , 5e, 6 กำหนดไว้ไกล้เคียงกัน โดยค่าที่ มากกว่า จะมีประสิทธิภาพดีกว่า
• Propagation Delay เป็นระยะเวลาที่สัญญาณเดินทางอยู่ในสายสัญญาณจากจุดหนึ่ง ไปอีกจุด โดยมาตรฐาน EIA/TIA กำหนดให้ไม่เกิน 548 nsec ต่อระยะทาง 100 เมตร ในสาย UTP CAT5 , 5e และ 546 nsec ในสาย UTP CAT6
• Delay Skew เป็นค่าบอกความแตกต่างของเวลาระหว่างสัญญาณในคู่สายสัญญาณที่เร็วที่สุด กับที่ช้าที่สุดใน สาย UTP เนื่องจากสัญญาณอาจเดินทางมาถึงปลายทางไม่พร้อมกัน ค่าสูงสุดกำหนดให้ไม่เกิน 50 nsec

คุณสมบัติของสาย UTP ที่ใช้ในการออกแบบ
ขนาดของสาย UTP เมื่อวัดเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกควรมีขนาดน้อยกว่า 0.25 นิ้ว หรือ 6.35 มิลลิเมตร โดยสายแต่ละเส้น ทนแรงดึงได้มากกว่า 400 นิวตัน คุณสมบัติในเรื่องการดัดโค้งของ สายมีรัศมีความโค้งได้เท่ากับ 1 นิ้ว ความต้านทานของสายตามมาตรฐานกำหนดไว้ โดยวัดที่ความยาว 100 เมตร ต้องมีความต้านทานไม่เกิน 9.38 โอห์ม (ที่อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส) ความต้านทานของสายแต่ละคู่จะต้องต่างกันไม่เกินกว่า 5% คุณสมบัติทางด้านการเหนี่ยวนำร่วมของสายตัวนำให้เกิดคุณสมบัติเป็นตัวเก็บประจุเมื่อวัดที่ความถึ่ 1 กิโลเฮิรตซ์ อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส ไม่ควรเกินกว่า 6.6 นาโนฟารัด ที่ความยาว 100 เมตร สำหรับสาย UTP CAT3 หากเป็นสาย UTP 4 และ 5 ควรมีค่าความจุไม่เกิน 5.6 นาโนฟารัด ค่าความจุของตัวเก็บประจุของแต่ละสาย เมื่อเทียบกับกราวน์ และวัดที่ความถี่ 1 กิโลเฮิรตซ์ มีค่าไม่เกินกว่า 330 PF ต่อความยาว 100 เมตร ที่อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส ค่าลักษณะสมบัติอิมพีแดนซ์ของสาย UTP เป็นสิ่งที่มีความสำคัญ ค่านี้จะเกี่ยวกับการสะท้อนของสัญญาณ ถ้าการเชื่อมโยงไม่แมตซ์กันคุณสมบัติของสาย UTP ในเรื่องลักษณะสมบัติอิมพีแดซ์นี้มีค่า 100 โอห์ม +- 15 % ที่วัดที่ความถี่ 1 MHz จนถึงความถี่สูงสุดของสายที่ยอมรับในขอบเขตการใช้งาน เมื่อใช้งานสาย UTP ที่ความถี่สูงจะมีคุณสมบัติการสะท้อนกลับของสัญญาณหากไม่มีการแมตซ์ที่ปลายสาย ทำให้สัญญาณสะท้อนกลับเป็นตัวบั่นทอนสัญญาณให้เล็กลง การบั่นทอนในเรื่องนี้ เราเรียกว่า SRL-Structure Return Lose

ตารางแสดงคุณสมบัติ SRL ของสาย UTP ที่ใช้เป็นสายแนวราบ

ความถี่(f)	CAT3 (dB)	CAT4 (dB)	CAT5 (dB)
1-10 MHz	12	21	23
10-16 MHz	12-10 log(f/10)	21-10 log(f/10) 23	-
16-20 MHz	-	21-10 log(f/10) 23	-
20-100 MHz	-	-	23-10 log(d/20)
* f คือความถี่ใช้งาน

อัตราการบั่นทอนของสาย
การบั่นทอนสัญญาณของสาย UTP ขึ้นอยู่กับความถี่ที่ใช้งานถ้าการบั่นทอนคือค่าที่ทำให้สัญญาณลดต่ำลง ซึ่งค่าบั่นทอนนี้ขึ้นอยู่กับความถี่ที่ใช้งานโดยวัดที่ความยาวสาย 100 เมตร ตามมาตรฐานวัดที่อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียสซึ่งปกติค่าคงที่ที่วัดได้ควรจะได้น้อยกว่าค่าที่คำนวณได้จากสูตร

อัตราการบั่นทอน (f) <= k1 sqrt(f)+k2f+k3/sqrt(f)

* ค่าความถี่ f มีค่าจาก 0.772 MHz จนถึงค่าความถี่สูงสุดของข้อกำหนดของสายแต่ละชนิด

ตารางแสดงค่า K

ชนิด	k1	k2	k3
สาย CAT3	2.320	0.238	0.000
สาย CAT4	2.050	0.043	0.057
สาย CAT5	1.967	0.023	0.050

                

* อัตราการบั่นทอนของสาย UTP ที่ใช้ในแนวราบ คิดที่ 100 เมตร อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียสNEXT (f)>= NEXT(0.772)-15 log(f/0.772)

การครอสทอร์คที่ใกล้ปลายสาย
(NEXT - Near End Crosstalk Loss) เป็นการเหนี่ยวนำของสัญญาณจากเส้นหนึ่ง ไปยังอีกเส้นหนึ่งมีลักษณะที่สัญญาณเหมือนกับสัญญาณวิ่งเข้าหากัน NEXT มีค่าไปตามสูตร

* ค่าของการเหนี่ยวนำให้เกิดการครอสทอร์คนี้จะมีขนาดลดลงเมื่อความถี่สูงขึ้น

ข้อดีของสาย UTP
- ราคาถูก
- ติดตั้งง่ายเนื่องจากน้ำหนักเบา
- มีความยืดหยุ่น และสามารถโค้งงอได้มาก

ข้อเสียของสาย UTP
- ไม่เหมาะในการเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ที่ห่างไกลมาก เพราะสัญญาณที่วิ่งบนสายจะถูกลดทอนลงไปตามความยาวของสาย (มีความยาวของสายในการเชื่อมต่อได้ไม่เกิน 100 เมตร)

สายคู่บิดเกลียวแบบมีฉนวนหุ้ม (STP : Shielded Twisted Pair)
สายสัญญาณ STP มีการนำสายคู่พันเกลียวมารวมอยู่และมีการเพิ่มฉนวนป้องกันสัญญาณรบกวน ซึ่งร่างแหนี้จะมีคุณสมบัติเป็นเกราะในการป้องกันสัญญาณรบกวนจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าต่างๆ เรียกเกราะนี้ว่า ชิลด์ (Shield) และเป็นสายสัญญาณที่ได้รับการพัฒนาต่อจากสาย UTP โดยเพิ่มการชีลด์กันสัญญาณรบกวนเพื่อทำให้คุณสมบัติโดยรวมของสัญญาณดีมากขึ้น คุณลักษณะของสาย STP ก็เหมือนกับสาย UTP คือมีเรื่องเกี่ยวกับอัตราการบั่นทอนครอสทอร์ก

รูปแสดงสายคู่บิดเกลียวแบบมีฉนวนหุ้ม (STP : Shielded Twisted Pair)

ข้อดีของสาย STP 

 - ส่งข้อมูลด้วยความเร็วสูงกว่า UTP 

 - ป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า และคลื่นวิทยุ 

ข้อเสียของสาย STP 

 - มีขนาดใหญ่และไม่ค่อยยืดหยุ่นในการงอพับสายมากนัก 

 - ราคาแพงกว่าสาย UTP

รีพีตเตอร์ (repeater)

ในระบบ LAN โดยทั่วไปนั้นยิ่งคอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องอยู่ไกลกันมากเท่าไร สัญญาณที่ส่งถึงกันก็จะเริ่มเพี้ยน และจางลงจนหายไปในที่สุด ซึ่งเมื่อสายที่ต่อกันระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์มีความยาวเกินกว่าที่มาตรฐานกำหนด ก็จะต้องมีการเพิ่มอุปกรณ์พิเศษที่เรียกว่า รีพีตเตอร์ ขึ้นมาเพื่อทำหน้าที่ทวนสัญญาณ คือช่วยขยายสัญญาณไฟฟ้าที่ส่งบนสาย LAN ให้แรงขึ้นและจัดรูปสัญญาณที่เพี้ยนไปให้กลับเหมือนเดิม จากนั้นจึงค่อยส่งต่อไป

แต่ข้อจำกัดของรีพีตเตอร์ คือ มันจะทำงานในระดับต่ำ โดยไม่สนใจสัญญาณที่ส่งว่าเป็นข้อมูลอะไร จากไหนถึงไหน รู้แต่ว่าถ้ามีสัญญาณเข้ามาทางฟากหนึ่งก็จะขยายแล้วส่งต่อออกไปยังอีกฝากหนึ่งให้เสมอ ไม่สามารถกลั่นกรองสัญญาณที่ไม่จำเป็นออกไปได้ ดังนั้นรีพีตเตอร์จึงไม่ได้มีส่วนช่วยจัดการจราจรหรือลดปริมาณข้อมูลที่ส่งออกมาบนเครือข่าย LAN

ฮับที่ใช้ในระบบ LAN ตามมาตรฐานอีเทอร์เน็ตแบบ 10Base-T และ 100Base-T ก็จัดเป็นอุปกรณ์ที่ทำงานในลักษณะเดียวกับรีพีตเตอร์ด้วย

บริดจ์ ( Bridge)

เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการเชื่อมต่อเครือข่ายสองเครือข่ายเข้าด้วยกัน ซึ่งดูแล้วคล้ายกับเป็นสะพานเชื่อมสองฟากฝั่งเข้าด้วยกัน ด้วยเหตุนี้จึงเรียกอุปกรณ์นี้ว่า “ บริดจ์” ซึ่งแปลว่าสะพาน

มต่อเครือข่ายตามเครือข่ายสองเครือข่ายที่นำมาเชื่อมต่อกันจะต้องเป็นเครือข่ายชนิดเดียวกัน และใช้โปรโตคอลในการรับส่งข้อมูลเหมือนกัน เช่น ใช้ในการเชื่อมาตรฐานอีเทอร์เน็ตสองเครือข่ายเข้าด้วยกัน หรือต่อ Token Ring สองเครือข่ายเข้าด้วยกัน

บริดจ์ช่วยลดปริมาณข้อมูลบนสาย LAN ได้บ้าง โดยบริดจ์จะแบ่งเครือข่ายออกเป็นเครือข่ายย่อย และกรองข้อมูลเท่าที่จำเป็นเพื่อส่งต่อให้กับเครือข่ายย่อยที่ถูกต้องได้ หลักการทำงานของบริดจ์จะพิจารณาจากหมายเลขของเครื่องหรือ Media Access Control address (MAC address) ซึ่งเป็นที่อยู่ที่ฝังมาในฮาร์ดแวร์ของการ์ด LAN แต่ละการ์ด ซึ่งจะไม่ซ้ำกัน แต่ละหมายเลขจะมีเพียงการ์ดเดียวในโลก

บริดจ์จะมีการทำงานในระดับชั้นที่ 2 คือ Data Link Layer ของ โมเดล OSI คือ มองข้อมูลที่รับส่งกันเป็น packet แล้วเท่านั้น โดยไม่สนใจโปรโตคอลที่ใช้สื่อสาร บริดจ์จะตรวจสอบข้อมูลที่ส่งโดยพิจารณาจากที่อยู่ของผู้รับปลายทาง ถ้าพบว่าเป็นเครื่องที่อยู่คนละฟากของเครือข่ายก็จะขยายสัญญาณ (เช่นเดียวกับรีพีตเตอร์) แล้วจึงค่อยส่งต่อให้ แต่จะไม่สนใจว่าการส่งให้ถึงเครื่องปลายทางจะใช้เส้นทางใด

การติดตั้งบริดจ์จะคล้ายกับการติดตั้ง Hub ซึ่งไม่จำเป็นต้องปรับแต่งค่าต่างๆ ที่มีอยู่ สามารถต่อใช้งานได้ทันที แต่ก็อาจจะกำหนดตัวแปรของค่าที่ใช้ควบคุมบริดจ์ได้ถ้าต้องการ ซึ่งไม่ยากมากนัก ผู้ดูแลเครือข่ายขนาดเล็กๆ ก็สามารถทำเองได้ ในปัจจุบันระบบเครือข่ายเริ่มนิยมใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่า สวิตช์ (switch) ซึ่งทำงานในลักษณะเดียวกับบริดจ์นั่นเอง

Switch คือ

Switch (สวิตซ์) คือ อุปกรณ์เครือข่ายที่ทำหน้าที่ใสเลเยอร์ที่ 2 Switch บางทีก็เรียกว่า SwitchingHub (สวิตชิ่งฮับ) ซึ่งในช่วงแรกนั้นจะเรียกว่า Bridge (บริดจ์) เหตุผลที่เรียกว่าบริดจ์ในช่วงแรกนั้น เพราะส่วนใหญ่บริดจ์จะมีแค่สองพอร์ต และใช้สำหรับแยกคอลลิชันโดเมน ปัจจุบันที่เรียกว่า Switch เพราะหมายถึง บริดจ์ที่มีมากกว่าสองพอร์ตนั่นเอง

          Switch จะฉลาดกว่า Hub คือ Switch สามารถส่งข้อมูลที่ได้รับมาจากพอร์ตหนึ่งไปยังเฉพาะพอร์ตที่เป็นปลายทางเท่านั้น ทำให้คอมพิวเตอร์ที่เชื่อมต่อกับพอร์ตที่เหลือสามารถส่งข้อมูลถึงกัน และกันได้ในเวลาเดียวกัน การทำเช่นนี้ทำให้อัตราการส่งข้อมูล หรือแบนด์วิธไม่ขึ้นอยู่กับจำนวนคอมพิวเตอร์ที่เชื่อมต่อเข้ากับ Switch คอมพิวเตอร์ทุกเครื่องจะมีแบนด์วิธเท่ากับแบนด์วิธของ Switch

          ด้วยข้อดีนี้เครือข่ายที่ติดตั้งใหม่ในปัจจุบันส่วนใหญ่จะนิยมใช้ Switch มากกว่า Hub เพราะจะไม่มีปัญหาเกี่ยวกับการชนกันของข้อมูลในเครือข่าย

Gateway คือ

เป็นจุดต่อเชื่อมของเครือข่ายทำหน้าที่เป็นทางเข้าสู่ระบบเครือข่ายต่าง ๆ บนอินเตอร์เน็ต ในความหมายของ router ระบบเครือข่ายประกอบด้วย node ของ gateway และ node ของ host เครื่องคอมพิวเตอร์ของผู้ใช้ในเครือข่าย และคอมพิวเตอร์ที่เครื่องแม่ข่ายมีฐานะเป็น node แบบ host ส่วนเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ควบคุมการจราจรภายในเครือข่าย หรือผู้ให้บริการอินเตอร์เน็ต คือ node แบบ gateway

ในระบบเครือข่ายของหน่วยธุรกิจ เครื่องแม่ข่ายที่เป็น node แบบ gateway มักจะทำหน้าที่เป็นเครื่องแม่ข่ายแบบ proxy และเครื่องแม่ข่ายแบบ firewall นอกจากนี้ gateway ยังรวมถึง router และ switc

เครือข่ายแบบบัส(bus topology)

1. เครือข่ายแบบบัส (bus topology) เป็นเครือข่ายที่เชื่อมต่อคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ต่าง ๆ ด้วยสายเคเบิ้ลยาว  ต่อเนื่องไปเรื่อย ๆ โดยจะมีคอนเน็กเตอร์เป็นตัวเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์เข้ากับสายเคเบิ้ล ในการส่งข้อมูล   จะมีคอมพิวเตอร์เพียงตัวเดียวเท่านั้นที่สามารถส่งข้อมูลได้ในช่วงเวลา หนึ่งๆ การจัดส่งข้อมูลวิธีนี้จะต้องกำหนดวิธีการ  ที่จะไม่ให้ทุกสถานีส่งข้อมูลพร้อมกัน เพราะจะทำให้ข้อมูลชนกัน วิธีการที่ใช้อาจแบ่งเวลาหรือให้แต่ละสถานี ใช้ความถี่ สัญญาณที่แตกต่างกัน การเซตอัปเครื่องเครือข่ายแบบบัสนี้ทำได้ไม่ยากเพราะคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์  แต่ละชนิด ถูกเชื่อมต่อด้วยสายเคเบิ้ลเพียงเส้นเดียวโดยส่วนใหญ่เครือข่ายแบบบัส มักจะใช้ในเครือข่ายขนาดเล็ก  ซึ่งอยู่ในองค์กรที่มีคอมพิวเตอร์ใช้ไม่มากนัก      ข้อดี               ข้อดีของการเชื่อมต่อแบบบัส คือ ใช้สื่อนำข้อมูลน้อย ช่วยให้ประหยัดค่าใช้จ่าย และถ้าเครื่องคอมพิวเตอร์ เครื่องใดเครื่องหนึ่งเสียก็จะไม่ส่งผลต่อการทำงาน ของระบบโดยรวม       ข้อเสีย                   ข้อเสียคือ การตรวจจุดที่มีปัญหา กระทำได้ค่อนข้างยาก และถ้ามีจำนวนเครื่องคอมพิวเตอร์ในเครือข่ายมากเกินไป  จะมีการส่งข้อมูลชนกันมากจนเป็นปัญหาข้อจำกัด คือ จำเป็นต้องใช้วงจรสื่อสารและซอฟต์แวร์เข้ามาช่วยเพื่อหลีกเลี่ยง การชนกันของ สัญญาณข้อมูล และถ้ามีอุปกรณ์ตัวใดตัวหนึ่งเสียหาย อาจส่งผลให้ทั้งระบบหยุดทำงานได้

โครงสร้างเครือข่ายคอมพิวเตอร์แบบวงแหวน (ring topology)

เป็นเครือข่ายที่เชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ด้วยสายเคเบิลยาวเส้นเดียว ในลักษณะวงแหวน การรับส่งข้อมูลในเครือข่ายวงแหวน  จะใช้ทิศทางเดียวเท่านั้น เมื่อคอมพิวเตอร์เครื่องหนึ่งส่งข้อมูล มันก็จะส่งไปยังคอมพิวเตอร์เครื่องถัดไป ถ้าข้อมูลที่รับมา ไม่ตรงตามที่คอมพิวเตอร์เครื่องต้นทางระบุ มันก็จะส่งผ่านไปยัง คอมพิวเตอร์เครื่องถัดไปซึ่งจะเป็นขั้นตอนอย่างนี้ไปเรื่อย ๆ   จนกว่าจะถึงคอมพิวเตอร์ปลายทางที่ถูกระบุตามที่อยู่       ข้อดีและข้อเสียของโครงสร้างเครือข่ายคอมพิวเตอร์แบบวงแหวน       ข้อดีของโครงสร้าง เครือข่ายแบบวงแหวนคือ ใช้สายเคเบิ้ลน้อย และถ้าตัดเครื่องคอมพิวเตอร์ที่เสียออกจากระบบ  ก็จะไม่ส่งผลต่อการทำงานของระบบเครือข่ายนี้ และจะไม่มีการชนกันของข้อมูลที่แต่ละเครื่องส่ง       ข้อเสีย ถ้าเครื่องใดเครื่องหนึ่งในเครือข่ายเสียหาย อาจทำให้ทั้งระบบหยุดทำงานได้

รูปแบบการเชื่อมต่อ

   1. ระดับกายภาพ  ( Physical Level )

    2. ระดับตรรก   ( Logical Level )

 ระดับกายภาพ  ( Physical Level )

  - การมองที่การเชื่อมต่อทาง H/Wทั้งหมด  เข้าไปใน Networkจริง

  - เช่น Com. , Connector , Cable

  - ที่เห็นเด่นชัด จะใช้Cable เป็นเส้นทางให้ข้อมูลวิ่งผ่านไป - มา

  - ราคาไม่แพง  ติดตั้งง่าย  มีความเร็วการรับ – ส่งข้อมูลสูง 

  - บางครั้งอาจมีการผสมผสานสื่อบางตัวเข้าไปในระบบด้วย

 ระดับตรรก   ( Logical Level )

  - มองที่วิธีการวิ่งของข้อมูลภายในNetwork

  - โครงสร้างแบบนี้จะมี 2 แบบ

     1. รับ – ส่งFile ขนาดใหญ่ได้ดี

      2. เหมาะในการรับ – ส่ง File ขนาดเล็กที่วิ่งไป - มาบ่อยๆ

  - ใช้สัญญาณทางไฟฟ้า

  - สัญญาณนี้จะวิ่งบนสื่อกลางที่เชื่อมต่อCom.เข้าด้วยกัน

ประเภทของเครือข่าย LAN

การเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์เข้าด้วยกันเป็นเครือข่ายเฉพาะบริเวณแลนนั้น จุดประสงค์หลักอย่างหนึ่งก็คือการแบ่งกันใช้ทรัพยากรที่มีอยู่ โดยทรัพยากรเหล่านั้นอาจเป็นหน่วยประมวลผลกลาง CPU ความเร็วสูง ฮาร์ดดิสก์ เครื่องพิมพ์ หรือแม้แต่อุปกรณ์สื่อสารต่าง ๆ ซึ่งอุปกรณ์เหล่านี้จะเชื่อมอยู่กับคอมพิวเตอร์เครื่องใดเครื่องหนึ่ง วิธีการเชื่อมต่อเครือข่ายคอมพิวเตอร์ เพื่อจัดสรรการใช้งานทรัพยากรในระบบเครือข่ายสามารถจำแนกได้เป็น 2 รูปแบบคือ

            1. เครือข่ายแบบพึ่งเครื่องบริการ (Client/Server - based networking)

เป็นการเชื่อมต่อโดยมีเครื่องบริการอยู่ศูนย์กลาง ทำหน้าที่ในการให้บริการต่าง ๆ ที่เครื่องผู้ใช้หรือสถานีงาน (Workstation) ร้องขอ รวมทั้งเป็นผู้จัดการดูแลการจราจรในระบบเครือข่ายทั้งหมด นั่นคือการติดต่อกันระหว่างเครื่องต่าง ๆ จะต้องผ่านเครื่องเซิร์ฟเวอร์ เครื่องผู้ใช้จะทำการประมวลผลในงานของตนเท่านั้น ไม่มีหน้าที่ในการให้บริการกับเครื่องอื่น ๆ ในระบบ

เครื่องผู้บริการในระบบเครือข่ายชนิดนี้อาจมีได้ 2 รูปแบบคือ

• เครื่องบริการแบบอุทิศ (Dedicated Server) หมายถึงเครื่องบริการทำหน้าที่บริการอย่างเดียวเท่านั้น ไม่สามารถนำไปใช้ในงานทั่ว ๆไปได้ ข้อดีคือทำให้ระบบมีเสถียรภาพและมีประสิทธิภาพสูง ข้อเสียคือไม่สามารถใช้งานเครื่องที่มีราคาสูงได้
• เครื่องบริการแบบไม่อุทิศ (Non - Dedicated Server) หมายถึงเครื่องบริการยังสามารถใช้งานได้ตามปกติเหมือนเครื่องลูกข่าย ซึ่งมีข้อเสียที่สำคัญคือมีประสิทธิภาพของเครือข่ายจะลดลง ทำให้วิธีนี้ไม่เป็นที่นิยมในการใช้งาน

2. เครือข่ายแบบเท่าเทียม (Peer - to Peer networking)

เป็นการเชื่อมต่อที่เครื่องทุกเครื่องในระบบเครือข่ายมีสถานะเท่าเทียมกันหมด โดยเครื่องทุกเครื่องสามารถเป็นได้ทั้งเครื่องผู้ใช้และเครื่องบริการในขณะใดขณะหนึ่ง นั่นคือเครื่องทุกเครื่องเปรียบเสมือนกับเป็นเครื่องบริการแบบไม่อุทิศ (Non - Dedicated Server) นั่นเอง ในระบบเครือข่ายประเภทนี้การติดต่อระหว่างแต่ละเครื่องจะสามารถติดต่อกันได้โดยตรง มีข้อเสียคือประสิทธิภาพในการรับส่งข้อมูลด้อยกว่าแบบแรก ทำให้ไม่เหมาะกับระบบที่มีการใช้งานการรับส่งข้อมูลผ่านเครือข่ายมาก ๆ

Network	Advantages	Disadvantages
Client/Server - Based	มีประสิทธิภาพสูงกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าเป็นแบบ Dedicates Server การดูแลระบบสามารถทำได้ง่ายกว่า	เสียค่าใช้จ่ายสูงสำหรับเครื่อง server โดยเฉพาะอย่างยิ่งหารเป็นแบบ Dedicates Server ซึ่งไม่สามารถนำไปใช้งานอย่างอื่นได้ ไม่สามารถใช้งานทรัพยากรที่เชื่อมอยู่กับ Workstation ได้ ถ้า Server เสียระบบจะหยุดหมด
Peer - to - Peer	สามารถใช้งานทรัพยากรซึ่งเชื่อมอยู่กับเครื่องใด ๆ ในเครือข่าย ประหยัดค่าใช้จ่ายในส่วนของ Server สามารถกระจายโปรแกรมประยุกต์ไปไว้ยังเครื่องต่าง ๆ เพื่อลดการจราจรในเครือข่ายได้	การดูแลระบบทำได้ยาก เนื่องจากทรัพยากระกระจัดกระจายกันไปในเครื่องต่าง ๆ มีประสิทธิภาพที่ต่ำกว่าแบบ Server - based มาก เครื่องทุกเครื่องต้องมีหน่วยความจำและประสิทธิภาพสูงกว่าเครื่อง ในแบบ Server - based