อุปกรณ์การสื่อสารข้อมูล

อุปกรณ์การสื่อสารข้อมูล
ได้แก่
· โมเด็ม (Modem)
· ฟรอนท์เอ็น (Front-end Processor)
· มัลติเพล็กเซอร์ (Multiplexer)
· หน่วยควบคุมการแยกสัญญาณ (Cluster Control Unit)
โมเด็ม (Modem) โมเด็ม (modem) มาจากรากศัพท์ของคำว่า "Modulator / Demodulator" ซึ่งหมายถึงอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ มอดูเลตและดีมอดูเลต กล่าวคือแปลงสัญญาณกลับไปกลับมาระหว่างสัญญาณอานะลอกกับสัญญาณดิจิตอล โมเด็มเป็นอุปกรณ์ที่เราจะใช้เมื่อมีการติดต่อระหว่าง คอมพิวเตอร์กับอุปกรณ์รอบข้างที่อยู่ในระยะไกล เช่น เครื่องพิมพ์และคอมพิวเตอร์ เป็นต้น เราก็จะต้องทำการแปลงสัญญาณดิจิตอลจากคอมพิวเตอร์ให้เป็นสัญญาณ อานะลอกเพื่อจะใช้ส่งข้อมูลผ่านทางสายโทรศัพท์และเมื่อถึงด้านรับก็จะแปลงสัญญาณอานะลอก ที่ได้รับให้กลับมาเป็นสัญญาณดิจิตอลเหมือนเดิม การแปลงทั้งสองครั้งนี้จำเป็นต้องใช้โมเด็มสัญญาณ ที่ส่งผ่านไปตามช่องทางการส่งข้อมูลแบ่งได้เป็น 2 ลักษณะคือ
· สัญญาณชนิดดิจิตอล (ส่งเป็นรหัสเลขฐาน คือ 0, 1 )
· สัญญาณชนิดอะนาลอก (ส่งสัญญาณแบบต่อเนื่อง)
Modulator - Demodulator
· Modulator การแปลงสัญญาณจากแบบดิจิตอลไปเป็นแบบอะนาลอก
· Demodulator การแปลงสัญญาณจากแบบอะนาลอกไปเป็นแบบดิจิตอล
ฟรอนท์เอ็น (Front-end Processor)
ฟรอนต์-เอ็นโปรเซสเซอร์ หรือ FEP เป็นคอมพิวเตอร์ที่ทำหน้าที่เชื่อมต่อโฮสต์คอมพิวเตอร์ หรือมินิคอมพิวเตอร์กับอุปกรณ์ของเครือข่ายการสื่อสารข้อมูล (ได้แก่ มัลติเพล็กเซอร์ โมเด็ม และอื่น ๆ ) มินิคอมพิวเตอร์บางเครื่องก็ไม่จำเป็นต้องใช้ฟรอนต์-เอ็นโปรเซสเซอร์ช่วยในการเชื่อมต่อการสื่อสาร
ฟรอนต์-เอ็นโปรเซสเซอร์จะเชื่อมต่อโดยตรงกับโฮสต์คอมพิวเตอร์ โดยผ่านช่องทางข้อมูลอัตราเร็วสูงในเครือข่ายขนาดใหญ่ ช่องทางดังกล่าวอาจจะใช้สายไฟเบอร์ออปติก ส่วนอีกด้านหนึ่งของฟรอนต์-เอ็นโปรเซสเซอร์ก็ต่อเข้ากับมัลติเพล็กซ์เซอร์ หรือโมเด็ม หรือต่อเข้าโดยตรงกับอุปกรณ์คอมพิวเตอร์แบบพอร์ตต่อพอร์ต เพราะว่าฟรอนต์-เอ็นโปรเซสเซอร์เป็นคอมพิวเตอร์
ดังนั้นจึงต้องมีฮาร์ดแวร์ หน่วยความจำ และซอฟต์แวร์ (โปรแกรม) เป็นของตัวเอง จำนวนของอุปกรณ์ที่ต่อเข้ากับพอร์ตของฟรอนต์-เอ็นโปรเซสเซอร์อาจจะมีได้มากถึง 64 หรือ 128 หรือ 256 อุปกรณ์ต่อฟรอนต์-เอ็นโปรเซสเซอร์ 1 เครื่อง อย่างไรก็ตามเรายังต้องคำนึงเวลาในการตอบสนองให้ทันต่อการใช้งาน ซึ่งจะทำให้เราต้องลดจำนวนอุปกรณ์ลงมา และยังขึ้นอยู่กับขนาดของหน่วยความจำอีกด้วย
หน้าที่โดยหลัก ๆ ของฟรอนต์-เอ็นโปรเซสเซอร์ มีดังนี้
1. แก้ไขข่าวสาร : ด้วยการจัดเส้นทางข่าวสาร อัดขนาดข้อมูล และแก้ไขข้อมูล
2. เก็บกักข่าวสาร : เป็นการเก็บกักข่าวสารข้อมูลไว้ชั่วคราว เพื่อจัดระเบียบการเข้า-ออกของข้อมูลของคอมพิวเตอร์ และจัดลำดับความสำคัญก่อน-หลังของสายและผู้ใช้
3. เปลี่ยนรหัส : เปลี่ยนอักขระและข่าวสารจากรหัสหนึ่งไปเป็นอีกรหัสหนึ่ง หรือระหว่างโปรโตคอลหนึ่งไปเป็นอีกโปรโตคอลหนึ่ง
4. รวบรวมหรือกระจายอักขระ : จากบิตเป็นอักขระหรือจากอักขระเป็นบิต สำหรับการส่งข้อมูลแบบอะซิงโครนัสและซิงโครนัส
5. ควบคุมอัตราเร็ว : ควบคุมอัตราเร็วการส่ง-รับข้อมูลของสายส่งข้อมูลกับฮาร์ดแวร์ให้สัมพันธ์กัน
6. จัดคิว : ควบคุมคิวการเข้า-ออกของข้อมูลคอมพิวเตอร์หลัก
7. ตรวจจับและควบคุมความผิดพลาด : เพื่อร้องขอให้มีการส่งข้อมูลมาใหม่ เมื่อตรวจจับได้ว่ามีความผิดพลาดในการส่งข้อมูลเกิดขึ้น
8. อีมูเลต : เป็นการเลียนแบบซอฟต์แวร์ของฮาร์ดแวร์อันหนึ่งให้ "ดูเสมือน" กับซอฟต์แวร์ของฮาร์ดอื่น ๆ ในเครือข่ายในเครือข่าย ฯลฯ
มัลติเพล็กเซอร์ (Multiplexer)
การทำงานของมัลติเพล็กเซอร์ มัลติเพล็กเซอร์จะรับสัญญาณข้อมูลจากผู้ส่งข้อมูลจากแหล่งต้นทางต่างๆ ซึ่งต้องการจะส่งข้อมูลไปยังปลายทางในที่ต่างๆกัน ดังนั้นสัญญาณข้อมูลต่างๆเมื่อผ่านมัลติเพล็กซ์เซอร์ มัลติเพล็กซ์เซอร์ก็จะเรียงรวม(มัลติเพล็กซ์)กันอยู่ในสายส่งข้อมูลเพียงสายเดียว และเมื่อสัญญาณข้อมูลทั้งหมดมา ถึงเครื่องมัลติเพล็กซ์เซอร์ชึ่งเรียกว่า อุปกรณ์ดีมัลติเพล็กซ์เซอร์อีกเครื่องหนึ่งทางปลายทาง สัญญาณทั้งหมดก็จะถูกแยก (ดีมัลติเพล็กซ์) ออกจากกันไปตามเครื่องรับปลายทางของแต่ละช่องทางสายส่งข้อมูลที่ใช้ในการส่งข้อมูลจะต้องมีความจุสูง จึงจะสามารถรองรับปริมาณข้อมูลจำนวนมากที่ถูกส่งผ่านมาพร้อมๆกันได้ สายส่งข้อมูลดังกล่าว ได้แก่ สายโคเอก สายไฟเบอร์ออปติก คลื่นไมโครเวฟ และคลื่นดาวเทียม
วิธีการรวมช่องทางการสื่อสารข้อมูล หรือการมัลติเพล็กซ์ที่จะกล่าวถึงในที่นี้มีอยู่ 3 วิธีคือ
1. การมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งตามความถี่ (Frequency Division Multiplexing) หรือ FDM ซึ่งเป็นแบบที่นิยมใช้กันมากที่สุดโดยเฉพาะด้านวิทยุและโทรทัศน์
2. การมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งตามเวลา (Time Division Multiplexing) หรือ TDM ซึ่งรู้จักกันดีในชื่อของซิงโครนัส TDM (Synchronous TDM) ส่วนใหญ่จะใช้ในการมัลติเพล็กซ์สัญญาณเสียงดิจิตอล เช่น แผ่นเพลง CD
3. การมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งตามเวลาด้วยสถิติ (Statistical Time Division Multiplexing) หรือ STDM ซึ่งมี่ชื่อเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า อะซิงโครนัส TDM (Asynchronous TDM) หรืออินเทลลิเจนท์ TDM(Intelligent TDM) ในที่นี้เราจะใช้ชื่อเรียกสั้นๆว่า STDMสำหรับ STDM เป็นวิธีการมัลติเพล็กซ์ที่ปรับปรุงการทำงานมาจากวิธีซิงโครนัส TDMให้มีประสิทธิภาพสูงยิ่งขึ้นเพื่อรองรับจำนวนช่องทางให้ได้มากขึ้น
หน่วยควบคุมการแยกสัญญาณ (Cluster Control Unit)



อุปกรณ์เครือข่าย (Network Devices)
การเชื่อมต่อเครื่องคอมพิวเตอร์ให้กลายเป็น LAN หรือ WAN ได้นั้นจะต้องอาศัยสิ่งที่เรียกว่า “อุปกรณ์เครือข่าย (Network Device)” มีด้วยกันทั้งหมด 6 ชนิด ได้แก่ อุปกรณ์ทวนสัญญา (Repeater) ฮับ (Hub) บริดจ์ (Bridge) เราเตอร์ (Router) สวิตซ์ (Switch) และเกตเวย์ (Gateway) ดังรายละเอียดต่อไปนี้
- อุปกรณ์ทวนสัญญาณ (Repeater)
อุปกรณ์ทวนสัญญาณ ทำงานใน Layer ที่ 1 OSI Model เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่รับสัญญาณดิจิตอลเข้ามาแล้วสร้างใหม่ (Regenerate) ให้เป็นเหมือนสัญญาณ (ข้อมูล) เดิมที่ส่งมาจากต้นทาง จากนั้นค่อยส่งต่อออกไปยังอุปกรณ์ตัวอื่น เหตุที่ต้องใช้ Repeater เนื่องจากว่าการส่งสัญญาณไปในตัวกลางที่เป็นสายสัญญาณนั้น เมื่อระยะทางมากขึ้นแรงดันของสัญญาณจะลดลงเรื่อย ๆ จึงไม่สามารถส่งสัญญาณในระยะทางไกล ๆ ได้ ดังนั้นการใช้ Repeater จะทำให้สามารถส่งสัญญาณไปได้ไกลขึ้น โดยที่สัญญาณไม่สูญหาย

รูปที่ 4.38 แสดงการเชื่อมต่อ Repeater เข้ากับเครือข่าย
จากรูปที่ 4.38 จะเห็นว่า เครื่องคอมพิวเตอร์ใน Segment 1 (Segment หมายถึง ส่วนย่อย ๆ ของเครือข่าย LAN) เชื่อมต่อยู่กับคอมพิวเตอร์ใน Segment 2 แต่ทั้งสองเครื่องนี้มีระยะห่างกันมาก จึงต้องใช้ Repeater แต่จะกระจายสัญญาณที่ทวนนั้นออกไปยังคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องที่เชื่อมต่ออยู่กับฮับด้วย

รูปที่ 4.39 แสดงการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์เข้ากับเครือข่ายโดยใช้ Hub
จากรูปที่ 4.39 เป็นการใช้ Hub ในการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์เข้ากับเครือข่าย ซึ่งที่ Hub จะมี “พอร์ต (Port)” ใช้สำหรับเป็นช่องทางในการเชื่อมต่อระหว่าง Hub กับเครื่องคอมพิวเตอร์ หรืออุปกรณ์เครือข่ายตัวอื่น ๆ จากรูปนี้ หากเครื่องคอมพิวเตอร์ใน Segment 1 ต้องการส่งข้อมูลหากันภายใน Segment จะต้องส่งผ่าน Hub แล้ว Hub จะทวนสัญญาณและส่งต่อข้อมูลนั้นออกไปที่เครื่องคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องที่เชื่อมต่ออยู่กับ Hub ทำให้ข้อมูลนั้นถูกส่งไปใน Segment 2 ด้วย แต่ไม่มีเครื่องคอมพิวเตอร์ปลายทางอยู่ใน Segment 2 นี้อยู่แล้ว จึงเป็นการทำให้ความหนาแน่นของข้อมูลในเครือข่ายสูงเกินความจำเป็น ซึ่งเป็นข้อเสียของ Hub
- บริดจ์ (Bridge)
บริดจ์ ทำงานใน Layer ที่ 2 ของ OSI Mode เป็นอุปกรณ์ที่ใช้สำหรับเชื่อมต่อ Segment ของเครือข่าย 2 Segment หรือมากกว่าเข้าด้วยกัน โดย Segment เหล่านั้นจะต้องเป็นเครือข่ายที่ใช้ Data Link Protocol ตัวเดียวกัน และ Network Protocol ตัวเดียวกัน เช่น ต่อ Token Ring LAN (LAN ที่ใช้ Topology แบบริง และใช้โปรโตคอล Token Ring) 2 Segment เข้าด้วยกัน หรือต่อ Ethernet LAN (LAN ที่ใช้ Topology แบบบัส และใช้โปรโตคอล Ethernet) 2 Segment เข้าด้วยกัน เป็นต้น Bridge มีความสามารถมากกว่า Hub และ Repeater กล่าวคือ สามารถกรองข้อมูลที่จะส่งต่อได้ โดยการตรวจสอบว่า ข้อมูลที่ส่งนั้นมีปลายทางอยู่ที่ใด หากเครื่องปลายทางอยู่ภายใน Segment เดียวกันกับเครื่องส่ง ก็จะส่งข้อมูลนั้นไปใน Segment เดียวกันเท่านั้น ไม่ส่งไป Segment อื่น แต่หากว่าข้อมูลมีปลายทางอยู่ที่ Segment อื่น ก็จะส่งข้อมูลไปใน Segment ที่มีเครื่องปลายทางอยู่เท่านั้น ทำให้สามารถจัดการกับความหนาแน่นของข้อมูลได้มีประสิทธิภาพมากขึ้น ดังรูปที่ 4.40


- เราเตอร์ (Router)
เราเตอร์ ทำงานใน Layer ที่ 3 ของ OSI Model เป็นอุปกรณ์ที่ใช้เชื่อมต่อเครือข่าย 2 เครือข่ายหรือมากกว่าเข้าด้วยกัน ไม่ว่าจะเป็นการเชื่อม LAN เข้ากับ LAN เข้ากับ WAN หรือแม้แต่เชื่อม LAN เข้ากับ WAN ก็ตาม โดยที่เครือข่ายนั้นจะต้องใช้ Network Protocol ตัวเดียวกัน แต่ใช้ Data Link Protocol ต่างกันได้ (ต่อ Ethernet LAN เข้ากับ Token LAN ได้) Router สามารถกรองข้อมูลได้เช่นเดียวกับ Bridge แต่มีความสามารถมากกว่าตรงที่สามารถหาเส้นทางในการส่งแพ็คเก็ตข้อมูลไปยังเครื่องปลายทางได้สั้นที่สุด



- สวิตซ์
สวิตซ์ มีอยู่ด้วยกัน 2 ชนิด คือ Layer-2 Switch และ Layer-3 Switch ดังรายละเอียดต่อไปนี้
Layer-2 Switch หรือ L2 Switch ก็คือ Bridge แต่เป็น Bridge ที่มี Interface ในการเชื่อมต่อกับ Segment มากขึ้น ทำให้สามารถแบ่งเครือข่าย LAN ออกเป็น Segment ย่อย ๆ เพื่อประโยชน์ในการบริหารจัดการเครือข่ายได้ดียิ่งขึ้น และประสิทธิภาพในการทำงานของ L2 Switch ก็สูงกว่า Bridge ทำให้ในปัจจุบันนิยมใช้งาน L2 Switch แทน Bridge
Layer-3 Switch หรือ L3 Switch ก็คือ Router ที่ได้รับการปรับปรุงให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้น แต่มีราคาถูกลง โดย L3 Switch นี้จะสามารถจัดการกับเครือข่ายที่มี Segment มาก ๆ ได้ดีกว่า Router

- เกตเวย์ (Gateway)
เกตเวย์ เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่เชื่อมต่อเครือข่ายต่าง ๆ เข้าด้วยกัน ไม่ว่าเครือข่ายนั้นจะใช้โปรโตคอลตัวใดก็ตามเนื่องจากว่า Gateway สามารถแปลงรูปแบบแพ็คเก็ตของโปรโตคอลหนึ่งไปเป็นรูปแบบของอีกโปรโตคอลหนึ่ง เพื่อให้เหมาะสมกับการใช้งานในเครือข่ายได้ เช่น แปลงรูปแบบแพ็คเก็ตของ TCP/IP ไปเป็น Apple Talk เป็นต้น ทำให้สามารถเชื่อมต่อกับเครือข่ายอื่น ๆ ได้อย่างไม่มีข้อจำกัดแต่ในปัจจุบันนี้ได้รวมการทำงานของ Gateway ไว้ใน Router แล้ว ทำให้ Router สามารถทำงานเป็น Gateway ได้จึงไม่จำเป็นต้องซื้ออุปกรณ์ตัวนี้อีกแล้ว