การส่งข้อมูลด้วยสัญญาณอนาล็อก

1. การส่งข้อมูลด้วยสัญญาณอนาล็อกการส่งข้อมูลด้วยสัญญาณอนาล็อก อาจารย์นัณฑ์ศิตา ชูรัตน์

2. การส่งสัญญาณผ่านสายส่งการส่งสัญญาณผ่านสายส่ง • สัญญาณเสียงของมนุษย์อยู่ในช่วง 300-3,300 Hz • การส่งสัญญาณในระบบสายโทรศัพท์จะใช้การแบ่งช่วงของสัญญาณเป็นช่อง ๆ เรียกว่า bandwidth โดยสามารถที่จะส่งสัญญาณไปตามสายได้หลายสัญญาณ • การส่งสัญญาณประเภทสี่เหลี่ยม ( square wave) เมื่อสัญญาณเดินทางไปในสายสัญญาณสัญญาณจะมีการเปลี่ยนสภาพของสัญญาณไปตาม bandwidth ที่สายส่งสัญญาณจะรองรับ

4. การส่งสัญญาณผ่านสายส่งการส่งสัญญาณผ่านสายส่ง • สัญญาณ square wave จะมีการแทนด้วยสมการได้ดังนี้ (ดูด้านล่างของหน้า 114 สมการที่ 4.1) • จากสมการที่ 4.1 เราจะเรียกค่า n ว่า harmonic ที่ n

5. สำหรับคำว่า periodic function จะหมายถึงสัญญาณที่มีการเกิดเป็นจังหวะซ้ำ ๆ เป็นคาบเวลา • ในรูปที่ 4.3 จะแสดงให้เห็นถึงคลื่นสี่เหลี่ยมที่เกิดจากสมการที่ 4.1 ในกรณีที่ความถี่ค่าต่าง ๆ • ในรูปที่ 4.5 จะแสดงถึงการเพี้ยนของสัญญาณตามระยะทางและอัตราการส่ง

11. ในตารางที่ 4.1 จะแสดงให้เห็นถึงอัตราการส่งที่สูงจะมีผลต่อ Harmonic ที่ส่งได้ลดน้อยลง

12. ความสามารถสูงสุดในการส่งข้อมูลของช่องสัญญาณความสามารถสูงสุดในการส่งข้อมูลของช่องสัญญาณ • ในการส่งสัญญาณนั้นจะมีมาตรฐานในการกำหนดอัตรากำลังในการส่งตามกฏของ Channon • C = W log2 (1 + S/N ) • C คือ ความสามารถสูงสุดของการส่งข้อมูล (bps) สำหรับการส่งข้อมูลดิจิตอลใด ๆ • W คือ ขนาดของ Bandwidth • S/N คือ อัตราส่วนของกำลังในการส่งสัญญาณกับสัญญาณรบกวน (Signal to Noise ratio)

13. การ Modulation and Modem • การ modulation ก็คือการที่ทำให้สัญญาณเสียงซึ่งมีความถี่ประมาณ300- 3000 Hz สามารถที่จะเกาะไปกับสัญญาณพาห์ และเมื่อเดินทางไปถึงปลายทางก็จะมีการ demodulation ซึ่งก็คือแยกสัญญาณเสียงออกจากสัญญาณพาห์ • Modem ย่อมาจาก MOdulation DEModuration • ตัวอย่างการใช้ Modem (รูปที่ 4.6)

15. ชนิดของการ modulation • Amplitude Modulation • Frequency Modulation • Phase Modulation

16. Amplitude Modulation

17. Frequency Modulation

18. Phase Shift Keying • ใช้หลักที่ว่าทุกครั้งที่มีการเปลี่ยน bit จะมีการขยับเฟสไป 180 องศา

19. Phase Shift Keying

20. Phase Shift Keying

21. Phase Shift Keying

22. เทคนิคแบบ Quadrature Amplitude Modulation (QAM) • เป็นทั้งแบบใช้ phase และ amplitude มาทำงานร่วมกัน • รูปที่ 4.14 แสดงเทคนิคแบบ QAM • รูปที่ 4.15 แสดงการเข้ารหัสแบบ V.29 • ตารางที่ 4.3 แสดงการเข้ารหัสโดย QAM ของโมเด็ม V.29

26. เทคนิคแบบ Quadrature Amplitude Modulation (QAM) • ในรูปที่ 4.16 จะเป็นการใช้วิธีการ QAM ที่มี amplitude 3 ระดับ และใช้ phase 12 phase

27. โมเด็มอื่น ๆ • โมเด็มบางรุ่นจะใช้วิธีการแนบ bit สำหรับใช้เป็นตัวตรวจสอบ ซึ่งเทคนิคนี้เรียกว่า Trellis Coded Modulation (TCM) • โมเด็มที่ใช้ V.42bit เป็นโมเด็มที่ใช้หลักการ compression ตามมาตรฐาน MNP5

28. อินเตอร์เฟส(Interface) • ในการเชื่อมต่อโมเด็มเข้ากับคอมพิวเตอร์จะมีการกำหนดมาตรฐานไว้ เพื่อให้อุปกรณ์ต่าง ๆ เป็นมาตรฐานเดียวกัน สำหรับที่นิยมใช้กันมากที่สุดได้แก่ CCITT V.24 ซึ่งจะคล้ายกับ EIA RS232 • เมื่อมีการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์เข้ากับอุปกรณ์ใด ๆ เราจะเรียกเทอร์มินอลหรือ พอร์ต ของคอมพิวเตอร์ว่า DTE (Data Terminal Equipment) และเรียกอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อว่า DCE (Data Circuit-Terminating Equipment)

29. มาตรฐาน CCITT V.24 • ในรายละเอียดจะกล่าวถึงชนิดของสัญญาณ(เชิงตรรกะ)ต่าง ๆ ที่ DTE สื่อสารกับ DCE แต่ไม่กล่าวถึงคุณสมบัติทางไฟฟ้าของสัญญาณเหล่านั้น มาตรฐาน CCITT V.28 • มีการเพิ่มคุณสมบัติทางไฟฟ้า ซึ่งจะมีความเร็วไม่เกิน 20,000 bps

30. มาตรฐาน EIA RS 232C/D • จะมีรายละเอียดในการกำหนดมาตรฐานของสัญญาณเชิงตรรกะและเชิงสัญญาณไฟฟ้ารวมทั้งสายส่งสัญญาณ ที่ความเร็วไม่เกิน 20,000 bps และระยะทางไม่เกิน 15 เมตร • ในรายละเอียดจะใช้ปลั๊ก DB25 หรือ DB9 ในการส่งสัญญาณ • ดูรูปที่ 4.18 และ 4.19 • ดูรูปที่ 4.20 ซึ่งจะเห็นว่าในการส่งข้อมูลโดยปกติแบบอนุกรมจะไม่มีการใช้สัญญาณของ DB25 ทั้งหมดแต่จะมีการใช้เพียงบางส่วน ดังนั้นจึงมีการใช้ DB9 ในการสื่อสารแบบอนุกรม ดังนั้นโมเด็มจึงมีสายต่อทั้ง DB9 และ DB25

34. มาตรฐาน EIA RS 232C/D • สำหรับรายละเอียดของวงจร(DB25)จะแสดงดังรูปที่ 4.21

35. ส่วนของ DB9 จะแสดงดังรูปที่ 4.22

36. การอินเตอร์เฟสเชิงตรรกะระหว่าง DTE และ DCE • การอินเตอร์เฟสเชิงตรรกะสำหรับการทำงานของฮาร์ฟดูเพล็กโมเด็ม • การอินเตอร์เฟสเชิงตรรกะสำหรับการทำงานของฟูลดูเพล็กโมเด็ม

37. การอินเตอร์เฟสเชิงตรรกะสำหรับการทำงานของฮาร์ฟดูเพล็กโมเด็มการอินเตอร์เฟสเชิงตรรกะสำหรับการทำงานของฮาร์ฟดูเพล็กโมเด็ม • การทำงานของ DTE กับ DCE ในรูปแบบฮาร์ฟดูเพล็กจะแสดงได้ดังรูปที่ 4.23 • ส่วนรูปที่ 4.24 จะแสดงให้เห็นว่าในการส่งข้อมูลนั้นจะมี Delay เข้ามาเกี่ยวข้องด้วยดังนั้น หลังจาก DCE ผ่านส่ง ได้ส่ง DCD ไปยังปลายทางแล้วจะต้องมีการหน่วงเวลาในสักครู่แล้วจึงจะเริ่มทำการส่งข้อมูล • ส่วนรูปที่ 4.25 (เยอะจังคำย่อก็มาก ไม่สอนนะ แนะนำว่าหากใครอยากรู้รายละเอียดให้ไปดูหนังสือ data and computer communication ของ William Stallings หน้า 157)

40. การอินเตอร์เฟสเชิงตรรกะสำหรับการทำงานของฮาร์ฟดูเพล็กโมเด็มการอินเตอร์เฟสเชิงตรรกะสำหรับการทำงานของฮาร์ฟดูเพล็กโมเด็ม • สรุปแล้วในการทำงานแต่ละรอบของการสื่อสารโดยใช้โมเด็มแบบฮาร์ฟดูเพล็กจะต้องใช้เวลาดังนี้ • Modem turnaround time คือเวลาตั้งแต่ DTE ส่งสัญญาณ RTS จนกว่าจะได้สัญญาณ CTS (RFS) กลับจาก DCE • Data (block) transmission time เวลาที่ใช้ในการส่งข้อมูล • Modem Delay แบ่งออกได้อีก 2 ส่วนคือ delay ของ Modem ฝ่ายส่งและฝ่ายรับ • Propagation Delay เป็นเวลาที่ใช้ในการที่สัญญาณเดินทางผ่านสายส่งจากปลายทางด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่ง • Reaction time คือเวลาที่เทอร์มินอลรู้ว่ารับข้อมูลหมดแล้วและจะมีการตอบกลับไป (acknowledgment) กลับไป

41. การอินเตอร์เฟสเชิงตรรกะสำหรับการทำงานของฟูลดูเพล็กโมเด็มการอินเตอร์เฟสเชิงตรรกะสำหรับการทำงานของฟูลดูเพล็กโมเด็ม • สำหรับโมเด็มที่ทำงานแบบฟูลดูเพล็กจะไม่ต้องเสียเวลาในการเริ่มการติดต่อ ดังนั้นทั้งผู้รับและผู้ส่งจะสามารถที่จะส่งข้อมูลไปกับสัญญาณคลื่นนำได้ตลอดเวลาทำให้มีประสิทธิภาพสูงกว่าแบบฮาร์ฟ • สำหรับการส่งคลื่นนำเพื่อสื่อสารมี 2 แบบ • Permanent Carrier Operation(สัญญาณคลื่นนำถาวร) • Controlled Carrier Operation(การควบคุมคลื่นนำ) • รูปที่ 4.28 แสดงการอินเตอร์เฟสระหว่าง DTE กับ DCE

44. ปริมาณข้อมูลที่ส่ง หรืออัตราการส่งของบิตข้อมูล • เนื่องจากว่าการส่งข้อมูลจะมีการสูญเสียการส่งไปเนื่องจากต้องมีการแนบส่วนหัวเพื่อส่งไปกับข้อมูล ดังนั้น • ปริมาณข้อมูลที่ส่งได้จริง = จำนวนข้อมูลจริง / เวลาที่ใช้ส่งทั้งหมด • ตัวอย่างในหน้าที่ 149 จะแสดงให้เห็นถึงการคำนวณหา ประสิทธิภาพของการส่งข้อมูล • หา Delay จากสูตร D = 2(DCTS + 2DM + DP) + DT + DR DCTSคือ modem turnaround time DMคือ modem delay DP คือ propagation delay DTและ DRคือ reaction time ของผู้ส่ง และ ผู้รับ

45. หาค่า DC = 8(n+12) / R หมายเหตุ 12 มาจากขนาดของ header ทั้งหมด 12 ตัว ขึ้นอยู่กับการส่งว่าเป็นอย่างไร SYN 3 ,STX,ETB,BCC 2,SYN 3,ACK และ 0 หรือ 1 อีก 1 ตัว • หาค่า TE จาก (8 x n x 1000)/(DC + D) • หาประสิทธิภาพจาก อัตราการส่งข้อมูลจริง / อัตราการส่งข้อมูลของโมเด็ม

46. Dummy Modem • เนื่องจากการเชื่อมต่อของ RS232 จะเป็นการเชื่อมต่อจาก DTE ไปหา DCE เท่านั้นดังนั้น หากจะทำการส่ง DTE ไปหา DTE จำเป็นจะต้องใช้ตัวกลางเพื่อทำหน้าที่เสมือน DCE เพื่อให้ทำการสื่อสารกันได้ สำหรับตัวกลางนี้เราเรียกว่า Dummy Modem • การสร้าง dummy modem สร้างได้โดยการนำสายสัญญาณมาทำการไข้วสายดังรูปที่ 4.29 หรือมีวิธีอื่น ๆ ดังรูปที่ 4.30