Telecommunication
ที่เราเรียกกันว่า telecom กันนั่นล่ะครับ มาจากคำว่า Tele (ระยะไกล (distance)) กับ Communication (การสื่อสาร) สาระมันก็อยู่ที่คำว่าการสื่อสารน่ะครับ ส่วนที่เราสนใจกับคำนี้ก็คือ มันประกอบไปด้วย 4 ส่วน คือ ผู้ส่งสาร ผู้รับสาร สื่อที่ใช้ และตัวสาร (บางแห่งแยกสื่อเป็น medium กับ channel) ประเด็นคือในทาง ICT นั้นเราเน้นเฉพาะส่วนสื่อที่ใช้
เช่น การส่งโดยใช้สาย หรือการส่งแบบไร้สาย ใช้เทคนิคไม่เหมือนกัน
หากพิจารณาพื้นฐานของ telecommunication จะแยกก่อนเลยว่าเป็นการส่งด้วยสถาปัตยกรรม circuit switching หรือ packet switching โดยที่ circuit switching มีมาก่อน และมีกลไกว่าเส้นทางของข้อมูล(สาร)ที่เดินทางจะใช้เส้นทางเดิมตลอดการสื่อสาร (นึกถึง circuit switching ให้นึกถึงโครงข่ายโทรศัพท์)
ส่วน packet switching นั้นกล่าวได้ว่ากำเนิดมาเพื่อส่งข้อมูลทางคอมพิวเตอร์ และจุดสำคัญก็ต้องเปรียบกับ circuit ว่าเส้นทางการเดินทางของข้อมูลแต่ละส่วนไม่จำเป็นต้องเหมือนกัน ...ปัจจุบันการสื่อสารสองระบบนี้มีข้อมูลวิ่งข้ามกันไปมา
นอกจากนี้การสื่อสารในระบบไร้สายนั้นมีมายาวนานมาก สิ่งที่ควรได้รับการกล่าวถึงไว้ ณ ตรงนี้คือคลื่นที่ใช้อากาศเป็นสื่อนั้น มีการแบ่งย่านความถี่ไว้สำหรับแต่ละอุตสาหกรรม เช่นย่านความถี่สำหรับ 3G ย่านความถี่สำหรับทีวีดิจิตอล
การสื่อสารแบบใช้สายกับไร้สายมีข้อดีข้อด้อยต่างกัน เช่น การใช้สื่อที่ไร้สายจะลดความยุ่งยากในการติดตั้ง หรือเหมาะกับพื้นที่ที่ห่างไกล แต่ก็จะประสบกับปัญหาคุณภาพสัญญาณที่ขึ้นกับระยะห่างระหว่างเครื่องรับกับอุปกรณ์รับ/ส่ง
การสื่อสารแบบใช้สายกับไร้สายมีข้อดีข้อด้อยต่างกัน เช่น การใช้สื่อที่ไร้สายจะลดความยุ่งยากในการติดตั้ง หรือเหมาะกับพื้นที่ที่ห่างไกล แต่ก็จะประสบกับปัญหาคุณภาพสัญญาณที่ขึ้นกับระยะห่างระหว่างเครื่องรับกับอุปกรณ์รับ/ส่ง
![]() |
http://vignette4.wikia.nocookie.net/itlaw/images/f/f1/Allocated_spectrum.png/revision/latest?cb=20120721041223 ตัวอย่างการจัดสรรคลื่นความถี่สากล |
ชนิดของเครือข่ายคอมพิวเตอร์
ในยุคแรกเราแบ่งชนิดของเครือข่ายออกเป็น LAN (Local Area Network) และ WAN (Wide Area Network) จุดแบ่งของสองระบบนี้คือเทคนิคที่อุปกรณ์ทั้งสองกลุ่มใช้ในการส่งข้อมูลไม่เหมือนกัน
LAN นั้น เราอาจนึกภาพว่าสำหรับเป็นโครงข่ายภายในตึก ...ซึ่งก็ถูกระดับหนึ่งเพราะตัวสายมักไม่ได้ออกแบบมาให้ทนแดดทนฝน อย่างไรก็ดี limit ของ LAN อยู่ที่ระยะส่งของแต่ละมาตรฐาน เช่น 100 ม. (และมากสุด ไม่เกิน 500 ม. สำหรับการเชื่อมต่อแบบขั้นสูง) โดยเงื่อนไขของระยะทางจริงๆคือเวลา กล่าวคือต้องได้รับการตอบรับ (response) ภายใน t มิลลิวินาที ไม่เช่นนั้นเราจะไม่ทราบได้ว่าจะรอถึงเมื่อไหร่ เครื่องใดมีสิทธิส่ง ณ เวลานี้ตามที่ตนได้ร้องขอ (request) ไป อนึ่งระยะไกลสุดนี้นับจาก 2 เครื่องที่ไกลที่สุดในเครือข่ายนี้
ปัจจุบัน เราสามารถหาเทคโนโลยีในกลุ่ม LAN ที่มีระยะส่งได้อย่างน้อย (เท่าที่เคยทราบตัวเลข) 2.5 กม.
ในยุคที่แบ่งเป็น LAN กับ WAN นั้น เรากล่าวว่าอะไรที่ไม่ใช่ LAN ก็คือ WAN เช่นในรั้วมหาวิทยาลัยนั้นเครื่องสองเครื่องอาจต้องคุยกันทาง WAN ก็ได้ นอกจากนี้ระบบที่เราใช้ เช่นการเปิดเว็บเพจ ซึ่งก็คือระบบอินเทอร์เน็ตนั่นเอง สองเครื่องนี้ย่อมมีส่วนของการสื่อสารที่เป็น WAN ตัวอย่างของเทคโนโลยีของ WAN ก็เช่นการสื่อสารผ่านดาวเทียม
ปัจจุบันมีการแบ่งชนิดของเครือข่ายให้ย่อยยิ่งขึ้น ตามลำดับระยะการสื่อสาร ได้แก่ PAN, LAN, MAN, WAN
PAN (Personal Area Network) คือเครือข่ายของอุปกรณ์อิเลคทรอนิกส์ที่มีระยะการสื่อสารในระดับ 10 ม. (ตามทฤษฎี ซึ่งควรจะน้อยกว่านี้ไหม) ตัวอย่างเครือข่าย PAN เช่น เมาส์ไร้สาย, ลำโพงไร้สาย ปัจจุบันจะมีอุปกรณ์มากมายแลกเปลี่ยนข้อมูลกันในยุค IoT (Internet of Things)
ส่วน MAN (Metropolitan Area Network) นั้นได้รับการออกแบบมาเติมช่องว่างระหว่าง LAN กับ WAN โดยเท่าที่ทราบเป็นการสื่อสารแบบไร้สาย เพื่อความสะดวกในการึ้นระบบที่ไม่ต้องติดตั้งอุปกรณ์อะไรมาก เทคโนโลยีนี้จะมีระยะความครอบคลุมการให้บริการในระดับเมือง (ระดับกิโลเมตร จนถึงหลายกิโลเมตร)
![]() |
http://image.slidesharecdn.com/chapter10-100909120343-phpapp01/95/chapter10-18-728.jpg?cb=1284033895 ตัวอย่าง bandwidth ชนิดของสาย และ ระยะทำการของของมาตรฐานต่างของ Ethernet |
ฮาร์ดแวร์สำหรับการติดตั้งเครือข่าย
การที่คอมพิวเตอร์จะรับ/ส่งข้อมูลได้ จะต้องมีส่วนที่ทำหน้าที่ดังกล่าว (เช่น การ์ดแลน (แบบแลน) โมเด็มADSL (แบบแวน)) และเรียกรวมๆว่า Network Interface Controller (NIC) ในกรณีของแลนนั้นมักหมายถึงเครื่องคอมพิวเตอร์มากกว่า 2 เครื่องแบ่งกันใช้สายสัญญาณ(สายแลน)ผ่านอุปกรณ์ที่เรียกว่า สวิตช์ (switch) (นึกภาพสายทองแดงมีจุดเชื่อมต่อออกเป็นโครงข่าย) (ที่กล่าวถึงประเด็นมากกว่าสองเครื่องเพราะในทางเทคนิคเครื่องสองเครื่องนั้นเราสามารถต่อให้สื่อสารกันได้เลย) และเราเรียกอุปกรณ์ที่เทียบเท่า switch สำหรับ wifi ว่า access point
เรานับกลุ่มของคอมพิวเตอร์ที่สามารถสื่อสารกันได้ว่าเครือข่าย (network) ประเด็นคือการสื่อสารข้ามเครือข่ายต่างหากที่ผู้ใช้มักต้องการ เราเรียกการสื่อสารนั้นว่าการสื่อสารระหว่างเครือข่าย (internetworking (จริงๆคำนี้ต้องถือว่ามีมาก่อน) เพื่อไม่ให้ซ้ำกับ the Internet)
การสื่อสารข้ามเครือข่ายต้องมีอุปกรณ์เพื่อการทำ packet switching โดยทั่วไปเราเรียกอุปกรณ์กลุ่มนี้ว่า เราต์เทอร์ (router ตัวเลือกเส้นทาง)
โพรโตคอล (protocol)
Protocol (พิธีการ) หมายถึงระเบียบ, ข้อตกลงในการสื่อสาร เพื่อให้การสื่อสารดำเนินไปอย่างสัมฤทธ์ผล (นึกภาพคนสองชาติคุยกันสองภาษา ก็จะคุยกันไม่รู้เรื่อง หรือนึกภาพว่าหากข้อตกลงคือต้องเคาะประตูก่อนเริ่มการสนทนา ไม่มีการคุยโดยคุยข้ามประตู หากฝ่ายหนึ่งไม่ทำตามข้อตกลงการสื่อสารย่อมล้มเหลว) สิ่งที่เกิดขึ้นจริงในระดับการใช้งานนั้นไม่ได้ซับซ้อนเลย เช่น http (HyperText Transfer Protocol) ที่เราใช้ดูหน้าเว็บเพจนั้น มีคำสั่งมาตรฐานจำนวนหนึ่ง (กล่าวคือคุยด้วยคำสั่งอื่น ปลายทางย่อมไม่รู้จัก ไม่เข้าใจ) เช่น GET, HEAD, PUT, POST, DELETE, LINK และ UNLINK (รายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับ ตัวอย่าง protocol http ดูได้ที่ http://papa.det.uvigo.es/~theiere/cursos/Curso_WWW/codes.html) ดังนั้นโปรแกรมเราต้องส่งคำว่าคำสั่งไปยังเครื่องปลายทางก่อน เพื่อให้ทราบสิ่งที่ต้องการจะทำ และระบุหน้า html ที่ต้องการ หรือค่าที่ต้องการส่ง ในลำดับถัดไป
![]() |
http://www.opensourceforu.efytimes.com/wp-content/uploads/2011/01/figure-1-Normal-client-server-communication-for-302-redirect.png ตัวอย่างลำดับการส่ง/รับข้อมูล เพื่อขอดูหน้า web page |
![]() |
http://www.msexchange.org/upl/img10290814942302.gif |
จากรูปประกอบข้างต้น บรรทัดที่เป็นตัวเลขคือข้อความที่ server ตอบสนองเมื่อได้รับคำสั่งต่างๆจาก client
ในระดับ LAN นั้น Ethernet เป็น protocol ที่ควบคุมการทำงานของการ์ดแลน ส่วนตัวแล้วผมรู้สึกว่าเราควรสามารถใช้คำว่ามาตรฐานแทน protocol ได้ (แต่ใช้ทัพศัพท์ไปเลยก็น่าจะชัดเจนที่สุด) ตระกูลของ Ethernet protocol คือ IEEE802.3 (ดูวิวัฒนาการและ bandwidth ที่จะมาในอนาคตที่ https://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.3) ส่วน wifi นั้นคือตระกูล IEEE802.11 (ดูวิวัฒนาการและ bandwidth ที่จะมาในอนาคตที่
https://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11)
![]() |
http://pic.youmobile.org/imgcdn/1130539120.jpg (จากรูป) ตัวอย่างคุณสมบัติของมาตรฐาน WiFi |
![]() |
http://www.androidauthority.com/wp-content/uploads/2012/04/4G_LTE_WEB_en.jpg (จากรูป) วิวัฒนาการของเทคโนโลยีการส่งข้อมูลด้วยโครงข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่ |
ส่วนหนึ่งของ protocol สำหรับ ethernet กล่าวถึงกลไกสำหรับแต่ละเครื่องในเครือข่ายสำหรับการส่งข้อมูลที่เป็นที่รู้จักกันคือ Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) ซึ่งกล่าวถึงการจองสายส่งสัญญาณ (นึกภาพว่าเครื่องแต่ละเครื่องคือคนในห้องเรียน เครื่องสองเครื่องคุยพร้อมกัน คนสองคนคุยพร้อมกัน คนอื่่นจะฟังไม่รู้เรื่อง ดังนั้นต้องมีกลไกในการร้องขอสิทธิที่หากเครื่องนั้นส่งสัญญาณออกไปแล้ว (ภายในเวลา t คนสุดท้ายต้องได้ยิน มิเช่นนั้นหากเขาร้องขอสิทธิบ้างจะสัญญาณจะชนกัน)) นั่นก็คือหากมีการส่งสัญญาณพร้อมกันการชนกันของสัญญาณจะเกิดขึ้น (ได้ยินหลายเสียงปนกัน ไม่มีใครฟังอะไรรู้เรื่อง) ในทางตรงกันข้ามหากทุกเครื่องไม่ส่งสัญญาณขณะที่สองเครื่องมีการสื่อสาร ก็จะไม่เกิดสัญญาณขยะ
ในขณะที่ส่วนหนึ่งของ protocol สำหรับ wifi จะกล่าวถึง Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA) ซึ่งกล่าวถึงการที่สัญญาณในอากาศชนกันเป็นเรื่องที่ detect ไม่ได้ ดังนั้นจึงต้องออกแบบมาให้หลีกเลี่ยงการชนกันแทน
จากรูป รูปบน (CSMA/CD) ผู้ส่งสามารถรับรู้ได้ทันทีว่ามีการชน รูปล่าง (CSMA/CA) ทุกเครื่องจะหลีกเลี่ยงการชนกันของสัญญาณด้วยการร้องขอ (RTS) ก่อน หากไม่มีการชน (ส่ง RTS สำเร็จ) จะได้รับ CTS กลับมา
แม้ว่าจากที่กล่าวมานั้น เรายังไม่สามารถทำให้เครื่องคอมพิวเตอร์มากกว่าสองเครื่องสื่อสารกันได้อย่างจริงจัง ผู้เขียนขอกล่าวถึงซอฟท์แวร์สำหรับการจัดการเครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่หลายคนอาจเคยได้ใช้งานอยู่บ้าง ได้แก่ ในกรณีที่ลูกข่ายทั้งหมดใช้ระบบปฏิบัติการวินโดวส์ก็คือ neighborhood ใน windows กล่าวคือ หากเราติดตั้งระบบเน็ตเวิร์คบนแลน เราสามารถแชร์เครื่องพิมพ์ แชร์ไฟล์ได้ ที่ยกตัวอย่างมานี้ก็เพื่อแสดงให้เห็นภาพว่าการวางทรัพยาการทางเครือข่ายเพียงอย่างเดียวยังไม่สามารถทำให้คอมพิวเตอร์สื่อสารกันได้ ต้องมีซอฟต์แวร์ในระดับที่สูงกว่านั้นมาจัดการต่อ
ส่งท้าย
ในขณะที่ส่วนหนึ่งของ protocol สำหรับ wifi จะกล่าวถึง Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA) ซึ่งกล่าวถึงการที่สัญญาณในอากาศชนกันเป็นเรื่องที่ detect ไม่ได้ ดังนั้นจึงต้องออกแบบมาให้หลีกเลี่ยงการชนกันแทน
![]() |
http://itech.fgcu.edu/faculty/zalewski/CNT4104/lecture12/comm0219.jpg |
![]() |
http://img.tomshardware.com/de/2003/04/02/grundlagen_drahtlose_netzwerke_teil_2/mac2.gif |
จากรูป รูปบน (CSMA/CD) ผู้ส่งสามารถรับรู้ได้ทันทีว่ามีการชน รูปล่าง (CSMA/CA) ทุกเครื่องจะหลีกเลี่ยงการชนกันของสัญญาณด้วยการร้องขอ (RTS) ก่อน หากไม่มีการชน (ส่ง RTS สำเร็จ) จะได้รับ CTS กลับมา
แม้ว่าจากที่กล่าวมานั้น เรายังไม่สามารถทำให้เครื่องคอมพิวเตอร์มากกว่าสองเครื่องสื่อสารกันได้อย่างจริงจัง ผู้เขียนขอกล่าวถึงซอฟท์แวร์สำหรับการจัดการเครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่หลายคนอาจเคยได้ใช้งานอยู่บ้าง ได้แก่ ในกรณีที่ลูกข่ายทั้งหมดใช้ระบบปฏิบัติการวินโดวส์ก็คือ neighborhood ใน windows กล่าวคือ หากเราติดตั้งระบบเน็ตเวิร์คบนแลน เราสามารถแชร์เครื่องพิมพ์ แชร์ไฟล์ได้ ที่ยกตัวอย่างมานี้ก็เพื่อแสดงให้เห็นภาพว่าการวางทรัพยาการทางเครือข่ายเพียงอย่างเดียวยังไม่สามารถทำให้คอมพิวเตอร์สื่อสารกันได้ ต้องมีซอฟต์แวร์ในระดับที่สูงกว่านั้นมาจัดการต่อ
![]() |
http://www.oxhow.com/wp-content/uploads/windows-7-network.gif windows explorer สามารถแสดงทรัพยากรที่มีการแบ่งปันกันในระบบ |
ส่งท้าย
บทนี้กล่าวถึงโยงภาพรวมของการสื่อสารมาสู่การให้คอมพิวเตอร์ตั้งแต่สองเครื่องสามารถสื่อสารกันได้ อันที่จริงในระดับฮาร์ดแวร์ และ(เทคโนโลยี)ของสื่อที่ใช้ ยังไม่เพียงพอสำหรับการสื่อสารข้อมูล แม้ว่าในระดับฮาร์ดแวร์จะมีส่วนที่เป็นซอฟต์แวร์อยู่ด้วย(ขอให้มองว่ามันคือ driver ของอุปกรณ์รับ/ส่งสัญญาณ) แต่ส่วนซอฟต์แวร์ที่เป็นหัวใจจริงๆจะกล่าวถึงในลำดับถัดไป โดยเราเรียกกลไกเพื่อการสนับสนุนให้การดำเนินการสื่อสารข้อมูลเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพว่า protocol
Copy Right สันธนะ(kmitl) 2015
9 Oct 2016
/* for later edition */
Copy Right สันธนะ(kmitl) 2015
9 Oct 2016
/* for later edition */
Key Terms
circuit switching
packet switching
/* put router and switch image in comments */
packet switching
/* put router and switch image in comments */
เครือข่ายมือถือ 3G, H, H+ ต่างกันอย่างไร
ReplyDeletehttp://droidsans.com/3g-4g-differences-why-it-keeps-switching