ที่มา การสื่อสารข้อมูลและเครื่อข่าย


                     เรียบเรียงโดย


         วารินทร์  ผลละมุด   ค.อ.ม(เทคโนโลยีเทคนิคศึกษา)

         เอนก  ผลละออ       อส.บ.(เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์)

สรุป

             การสื่อสารข้อมูลระบบต่าง ๆ ไม่ว่าจะมีความสลับซับซ้อนเพียงใดก็ต้องประกอบไปด้วยหน่วยที่ทำหน้าที่พื้นฐาน(Fundamenta Functional Units) คือ
             1. อุปกรณ์ปลายทาง (Terminal Equipments) ซึ่งประกอบไปด้วยโปรแกรมประมวลผลและคอมพิวเตอร์
             2. หน่วยควบคุมสาย (Line Control Units) ซึ่งทำหน้าที่กำกับการสื่อสารเพียงระบุขอบเขต (Peripheral) ณ สถานีหนึ่ง
             3. UART เพื่อเปลี่ยนข้อมูลคอมพิวเตอร์แบบขนานให้เป็นแบบข้อมูล แบบอนุกรม
             4. มาตรฐานเชื่อมต่ออินเตอร์เฟส (Standard Interface Connections) อุปกรณ์นอกเหนือจากนี้จะเป็ฯอุปกรณ์สื่อสารข้อมูล (Data Communications Equipments) ที่ใช้ส่งข้อมูลทางปลายทาง (Terminal's Data) ไปสู่ตัวกลางการส่งข้อมูล (Transmitting Medium) อุปกรณ์เหล่านี้ เช่น โมเด็ม ซึ่งเป็นตัวเปลี่ยนข่าวสารดิจิตอลอนุกรม ให้เป็นสัญญาณอนาล็อก หรือ โทน เพื่อให้ใช้กับสื่อตัวกลาง เช่น สายโทรศัพท์ มีการเข้ารหัสข้อมูลไบนารี่ก่อนที่จะเปลี่ยนรหัสเหล่านี้ใให้เป็นสัญญาณอนาล็อก

รูปแบบสัญญาณข้อมูลไบนารี่

               รูปแบบสัญญาณข้อมูลไบนารี่ (Binary Data Signal Formats)

               นอกจากความแตกต่างของรหัสอักขระและชนิดของข้อมูล (แบบซิงโครนัสและอะซิงโครนัส) แล้วข้อมูลดิจิตอลสามารถถูกส่งหรือเข้ารหัส (Coded) ให้เป็นรูปแบบสัญญาณไฟฟ้า (Electronic Signal Formats) ที่ต่างกัน รูปแยยต่าง ๆ ที่จะกล่าวต่อไปนั้นมีข้อดีหรือมีการใช้งานต่างกัน ตามที่แสดงภาพที่รูปแบบสัญญาณข้อมูลซึ่งถูกส่งเป็นกระแสข้อมูลแบบอนุกรมอาจแสดงในรูปแบบของสัญญาณคลื่นสี่เหลี่ยม (Square Wave Signal) ซึ่งมีความถี่แปรผันไปตามการเปลี่ยนแปลงของรูปแบบบิต (Bit Pattern) ความถี่ของ "คลื่นสี่เหลี่ยม" ซึ่งขึ้นอยู่กับชนิดของรูปแบบสัญญาณนั้นปกติจะต่ำลงเมื่อ
            
                 1. Non Return to Zero (NRZ)

                     สัญญาณแบบ NRZ เป็นรูปสัญญาณแบบไบนารี่ 2 ระดับพื้นฐาน (Basic Two-level Binary Form) โลจิก 1 คือ ที่ระดับหนึ่ง (+V ในรูปที่ 1.12 (a)) และ 0 คือระดับโวลเตจสายดินที่ใช้อ้างอิง (Ground Reference voltage Level) คือ 0 V ในรูปที่ 1.12 (a) ที่แสดงในภาพเป็นไซน์เวฟพื้นฐาน (Fundamental Sine Wave) สำหรับข้อมูลปิดเปิดสูงสุด (Highest Switching data Rate) ที่ใช้สำหรับอัตราข้อมูลแต่ละแบบ แบบ NRZ นั้นอัตรานี้เกิดขึ้นเมื่อข้อมูลประกอบด้วย 1 และ 0 สลับกัน ไซน์เวฟ พื้นฐานนี้เป็นอัตราสูงสุดของการเปลี่ยนแปลงที่ต้องใช้โดยระบบตามแบบข้อมูลที่กำหนดให้และต้องไม่เกินข้อจำกัดขั้นสูง (Upper Limit) ของความกว้างแถบในระบบนั้น โดยทั่วไปรูปแบบสัญญาณข้อมูลไบนารี่แบบนี้เป็นแบบง่ายที่สุด เนื่องจากใช้เพียงเครื่องมือเปิดเพื่อให้เกิดโลจิก 1 หรือ ปิดซึ่งเป็นสายดิน (Ground) หรือ 0V ให้เกิดโลจิก 0 เช่น ระบบซึ่งมีความกว้างแถบ 8,000 Hz ใช้ข้อมูลแบบ NRZ นั้นสามารถหาอัตราบิตสูงสุดได้ดังนี้ ข้อมูล NRZ 2 บิตซึ่งเป็นค่า 1 และ 0 สลับกันนั้นทำให้เกิดความถี่พื้นฐานสูงสุด จำนวน 2 บิต ดังกล่าวทำให้เกิดไซน์เวฟพื้นฐานขึ้น 1 รอบ (Cycle) ดังนั้นอัตราข้อมูล (Data Rate) จึงเป็น 2 เท่าของความถี่พื้นฐานนั้นในที่นี้คือ 8,000 x 2 = 16,000 bps

รูปที่ 1.12 รูปแบบข้อมูลไบนารี่

                  

                     2. Non-Return to Zero Bipolar (NRZB)

                        สัญญาณแบบนี่คล้ายกับ NRZ มาก (ดูรูปที่ 1.12 (a)) ที่แตกต่างกันคือ ระดับโลจิก 0 เป็นที่ -V แทนที่จะเป็น 0V สัญญาณแบบนี้ใช้แทน NRZ เมื่อบันทึกข้อมูลบนแถบแม่เหล็ก (Magnetic - Tape)

โวลเตจที่ตรงข้ามกันซึ่งทำให้เกิด 1 และ 0 จะทำให้สารแม่เหล็กที่มีทิศทางตรงข้ามกัน นั่นคือสายแม่เหล็กของฟลักซ์ (Manetic Line of Flux) จะอยู่ในทิศทางหนึ่ง สำหรับกระแสที่เคลื่อนผ่านขดลวด (Coil) ในหัวบันทึก (Recording Head) ในทิศทางหนึ่ง และจะอยู่ในทิศทางตรงกันข้ามสำหรับกระแสที่เกิดผ่านขดลวดในหัวในทิศทางตรงข้ามกัน ความถี่ของไซน์เวฟ พื้นฐานของแบบ NRZB เป็นเช่นเดียวกับแบบ NRZ ดังนั้นจึงใช้ความกว้างแถบสำหรับอัตราบิตเช่นเดียวกัน นั่นคืออัตราบิตสูงสุดเป็นสองเท่าของความกว้างแถบ

                    3. Return to Zero (RZ)

                        สัญญาณแบบ RZ (ตามรูปที่ 1.12(b)) ใช้ระดับ 0V สำหรับ,จิก 0 และ +V สำหรับโลจิก 1 การทำเช่นนี้จะทำให้ข้อมูลบิตโลจิก 1 เปลี่ยนเป็น 0 ในกึ่งกลางเวลาบิต (Bit Time) การส่งแบบ RZ นี้เพื่อป้องกันกระแสข้อมูลไม่ให้อยู่ที่ระดับ +V นานเกินไป เมื่อจำเป็นต้องส่งค่า 1 ติดต่อกันมาก ๆ ความถี่ไซน์เวฟพื้นฐานเกิดขึ้นเฉพาะเมื่อมีการส่งโลจิก 1 มากกว่า 2 ตัวติดต่อกัน เนื่องจากการส่งที่กึ่งกลางบิต (Midbit) และกลับไปยังบิต +V สำหรับบิตต่อไปทำให้เกิดไซน์เวฟ 1 รอบดังนั้นความสัมพันธ์ระหว่างอัตราบิตและอัตราไซน์เวฟพื้นฐานจึงเป็น 1 ต่อ 1 ในความกว้างแถบ 8,000 Hz จึงใช้อัตราบิตสูงสุดเพียง 8,000 bps ซึ่งเป็นเพียงครึ่งหนึ่งของแถบ NRZ สัญญาณรูปแบบนี้ใช้กันมากในระบบที่ใช้จับสัญญาณนาฬิกาจากกระแสข้อมูลดิจิตอลแบบอนุกรม การช่วยจับสัญญาณนาฬิกาทำได้โดยการส่งระดับที่อยู่กึ่งกลางของแต่ละบิตข้อมูลเพิ่มขึ้นเมื่อใช้การส่งสัญญาณแบบ RZ

                   4. Return to Zero Bipolar (RZB)

                       ข้อมูลดิจิตอลแบบ RZB (รูปที่ 1.12 (c)) นั้นโลจิก 1 และ 0 ใช้โวลเตจตรงข้ามกัน คือ +V และ -V การเปลี่ยนเวลาเช่นนี้ทำให้จุดกึ่งกลาง (Midpoint) ของแต่ละบิตข้อมูลคือโวลเตจลดลงมาที่ 0V

ดังนั้นจึงใช้ชื่อว่า Return to Zero Bipolar  เช่นเดียวกัน สัญญาณแบบนี้ไม่เพียงแต่ทำให้เกิดลักษณะของโวลเตจที่ตรงข้ามกันเท่านั้น แต่ยังทำให้เกิดการส่ง (การเปลี่ยนระดับ) ในกึ่งกลางของแต่ละระยะข้อมูล (Data Period) ระบบซิงโครนัสใช้ข้อดีข้อนี้ช่วยในการจับสัญญาณนาฬิกาจากกระแสข้อมูลเพราะว่าระดับมีการเปลี่ยนแปลงอย่างสม่ำเสมอ ดังนั้นวงจรจับสัญญาณนาฬิกาจะทำให้สัญญาณนาฬิกาสอดคล้องกับจุดกลาง (Center) ของแต่ละบิตในกระแสข้อมูล

                      ความถี่ไซน์เวฟพื้นฐานสูงสุดของ RZB เกิดขึ้นกับแต่ละบิตไม่ว่าข้อมูลจะเป็นการส่งโลจิก 1 หรือ 0 การส่งถึงระดับ 0 ตามด้วยการกลับไปยังระดับโลจิกก่อนหน้านั้นทำให้เกิดโครงสร้างรอบที่สมบูรณ์ขึ้นจึงทำให้ความถี่พื้นฐานมีค่าเท่ากับอัตราบิต ดังนั้นที่ความถี่กว้างแถบ 8,000 Hz จึงมีอัตราบิตสูงสุด 8,000 bps ในระบบที่มีความกว้างแถบเท่ากันแล้ว นอกจากจะสามารถปรับปรุงการจับสัญญาณนาฬิกาได้ดีขึ้นแล้ว ระบบ RZB สามารถส่งข้อมูลในอัตราบิตสูงสุด เพียงครึ่งหนึ่งของแบบ NRZ

                  5. Manchester Encoding (หรือ Biphase) 

                      แบบ  Manchester Encoding (ตามรูปที่ 1.12 (d)) เป็นรูปแบบรหัสสัญญาณ coding Signal Form) มากกว่ารูปแบบสัญญาณดิจิตอลจริง ๆ กระแสขอมูลถูกป้อนผ่านวงจรที่เสริม (Complement) หรือการกลับ (Invert) ครึ่งแรก (First Half) ของบิตข้อมูลโดยครึ่งหลังจะไม่ถูกกลับจะเห็นว่าโลจิก 1 ตัวแรกจะอยู่ในระดับล่าง (Low Level) ระหว่างครึ่งแรกของช่วงบิตแรกและอยู่ในระดับบน (High Level) ระหว่างครึ่งหลัง ที่ทำเช่นนนี้มีวัตถุประสงค์เช่นเดียวกับแบบ RZ คือการทำให้เกิดการส่งที่มีศูนย์กลางแต่ละบิตข้อมูลอย่างสม่ำเสมอเพื่อช่วยในการจับสัญญาณนาฬิกา จะเห็นได้ว่าสัญญาณนาฬิกาจะทำให้สอดคล้องกับการส่งที่จุดกึ่งกลางของแต่ละบิต และข้อมูลนั้นจะถูกจับได้จากครึ่งหลัง ตามด้วยการส่งสัญญาณนาฬิกาของแต่ละข้อมูล (Data Period)

                  6. Differential Manchester Encoding

                      รูปแบบนี้ (รูปที่ 1.12 (e)) ได้ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อจะเลื่อนการตรวจจับ (Detection) ของระดับข้อมูลที่เกิดขึ้นจากครึ่งหลังของระยะข้อมูลมาเป็นที่เริ่มต้นของระยะข้อมูล ซึ่งในระบบ Manchester Encoding นั้นแต่ละบิตข้อมูลถูกส่งที่กึ่งกลางของระยะบิต (Bit Period) แต่ในระบบนี้ระดับของโลจิกถูกทำให้เกิดขึ้นโดยการเปรียบเทียบบิตข้อมูลที่อยู่ใกล้กัน ถ้าเปรียบเทียบแล้วพบว่าบิตที่สอง(Second Bit) เป็นโลจิก 1 ระดับของครึ่งแรกของเวลาบิต (Bit Time) ของมันจะเป็นเช่นเดียวกับระดับครึ่งหลังของบิตก่อนหน้านั้น ถ้าบิตที่สองเป็น 0 ครึ่งแรกของเวลาบิตที่สองจะถูกกลับให้เป็นระดับหลัง (Second-half Level) ของบิตแรก ทั้งสองกรณีดังกล่าวครึ่งหลังของระยะเวลาบิตที่สองคือส่วนเสริมของครึ่งแรก

                  7. Non-Return to Zero Mark Inversion (NRZI)

                      รูปแบบสัญญาณแบบสุดท้ายคือ NRZI (ตามรูปที่ 1.12 (f)) ระดับศูนย์ถูกสำรองไว้สำหรับบิตข้อมูลโลจิก 0 บิตข้อมูลโลจิกระดับ 1 เป็นระดับโวลเตจสลับ (Alternating Voltage Level) ตัวอย่างเช่น โลจิก 1 ตัวแรกเป็น +V แล้วตัวที่สองเป็น -V ตัวที่สามจะเป็น +V สลับกันไปรูปแบบนี้จะเพิ่มความสามรถในการตรวจจับความผิดพลาดได้ ระดับ +V หรือ -V จะเป็นสัญญาณให้เครื่องรับรู้ว่าบิตของโลจิก 1 หนึ่งตัวหรือมากกว่าผิดพลาดหรือไม่ เนื่องจากแต่บิตโลจิก 1 ต้องมีระดับโวลเตจที่ตรงกันข้าม ความถี่ของไซน์เวฟพื้นฐานของรูปแบบนี้จึงแระกอบด้วย 1 สองตัวติดต่อกันและใช้ระยะเวลาเต็ม (Full Time Period) ของบิตข้อมูลทั้งคู่ อัตราบิตสูงสุดของ NRZI จึงเป็นสองเท่าของระบบความกว้างแถบ เช่นเดียวกันกับแบบ NRZ

รูปแบบการส่งข้อมูลแบบอนุกรม

                ข้อมูลแบบอนุกรมจะถูกส่งออกโดยรูปแบบใดรูปแบบหนึ่ง คือ แบบซิงโคนัสหรืออะซิงโคนัส ข้อมูลซิงโคนัสต้องการสัญญาณนาฬิกาที่สัมพันธ์กันระหว่างเครื่องส่งและเครื่องรับซึ่งเรียกว่า "สัญญาณนาฬิกาข้อมูล"(Data Clock) เพื่อที่จะทำให้การแปลข้อมูลที่ส่งและรับสอดคล้องกัน เครื่องรับจะจับสัญญาณนาฬิกาข้อมูลซึึ่งอยู่ในกระแสข้อมูลแบบอนุกรมนี้ได็โดยวงจรพเศษที่เรียกว่า "วงจรสัญญาณนาฬิกา" (Clock Recovery Circuits) เมื่อเครื่องรับจับสัญาณนาฬิกาได้จึงจะทำให้ความสอดคล้องกันของบิตและอักขระเกิดขึ้น การสอดคล้องของบิต (Bit Synchronization) ได้แก่เกี่ยวกับการทำให้เกิดอักขระ เริ่มต้นและสิ้นสุดเพื่อให้สามารถถอกรหัสและให้ความหมายของอักขระเหล่านี้ได้ การทำให้สอดคล้องกันทั้งหมดนี้ขึ้นอยู่ักับสัญญาณนาฬิกาที่จับได้จากกระแสข้อมูลข่าวสาร

                    การสื่อสารกระแสข้อมูลแบบอนุกรม สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 แบบ คือ

                1. การสื่อสารข้อมูลแบบอะซิงโคนัส ( Asynchronous Transmission หรือเรียกว่า Start Stop Transmission) เป็นการดำเนินการโดยอาศัยบิตปิดหัวท้านหรือ "บิตเฟรม" (Framing Bits) พิเศษเพื่อทำให้เกิดการเริ่มต้นและการสิ้นสุดของการเกิดคำอักขระข้อมูล สัญญาณนาฬิกาจะไม่ถูกจับจากกระแสข้อมูลถึงแม้ว่าสัญญาณนาฬิกาภายในของเครื่องส่งและเครื่องรับจะต้องมีความถี่เดียวกันจึงจะทำให้สามารถรับข้อมูลได้อย่างถูกต้อง เครื่องรับจะสนองตอบต่อกระแสข้อมูลก็ต่อเมื่อมันได้พบตัวบิตเริ่มต้น (Start Bit) อักขระข้อมูลจะถูกถอดรหัสให้ความหมายหลังจากได้รัยบิตหยุด (Stop Bit) และมีการยืนยันอีกครั้งเท่านั้น ข้อมูลอะซิงโคนัสสามารถถูกจับได้และทำให้สอดคล้องกับบิต และสอดคล้องกับอักขระได้ง่ายกว่า แต่ประสิทธิภาพการส่งข้อมูลจะลดลง เนื่องจากต้องมีการส่งบิตเฟมซึ่งไม่ใช้เป็นข้อมูลข้อความเพิ่มขึ้น แม้ว่าสัญญาณนาฬิกาจะไม่ถูกจับจากกระแสข้อมุล แต่สัญญาณนาฬิกาภานในที่เครื่องส่งและเครื่องรับต่างก็มีความถี่ใกล้เคียงกันมากที่สุด จึงจะทำให้ข้อมูลที่ผ่านการสุ่มตัวอย่างหรือที่เรียกว่าการแซมเปิ้ล (Sample) ล้วยอยู่ในอัตราเดียวกันกับที่ถูกส่งออกมา อัตราการสุ่มตัวอย่าง (Sampling Rate) นี้ จะทำให้บิตสอดคล้องกันในขณะที่การตรวจจับบิต (Detection) บิตเริ่มต้นและบิตหยุดจะทำให้อักขระสอดคล้องกัน

รูปแบบของการสื่อสารข้อมูลแบบอะซิงโครนัส

                                                  

                      ในขณะที่ไม่มีสัญญาณในการส่งข้อมูล สัญญาณหรือจะมีแรงดันหรือเป็นสถานการณ์ส่งสัญญาณเป็นว่าง (Idle line) เพื่อต้องการให้ทราบว่ายังมีการติดต่อกันอยู่ทั้ง 2 ฝ่าย แต่เมื่อเริ่มต้นในการส่งข้อมูล ก็จะเป็นการเริ่มสภาวะ "0" ไปหนึ่งช่วงเวลา (บิตเริ่มต้น) จากนั้นก็ตามด้วยบิตข้อมูล "1" อักขระซึ่งบิตนัยสำคัญต่ำสุด (LSB : Least Significant Bit) ก่อน ตามบิตหลังข้อมูลจะเป็นบิตตรวจสอบ (Parity Bit) ซึ่งอาจจะเป็นแบบคู่ หรือแบบคี่ก็ได้ ซึ่งหมายความว่า ถ้าเป็นแบบบิตคู่ (Even) คือ จำนวนบิตที่เป็น "1" ทั้งในบิตข้อมูลและบิตตรวจสอบรวมกันแล้วเป็นจำนวนคู่ซึ่งเครื่องส่งจะต้องคำนวณหาบิตตรวจสอบก่อนแล้วค่อยส่งออกไป ส่วนด้านทางรับก็จะคำนวณหาเช่นกัน ผลที่ได้จึงจะเป็นตามที่คาดไว้ คือ ถ้าเราใช้ระบบตรวจสอบบิตคู่ "1" ต้องเป็นจำนวนคู่เสมอ ในทำนองเดียวกัน แบบคี่ (Odd) คือจำนวน "1" รวมกันแล้วแล้วเป็นจำนวนคี่ ส่วนบิตหยุดนั้นความกว้างเท่ากับ 1, 1.5 หรือ 2 พัลล์ของสัญญาณนาฬิกา

                     2. การสื่อสารข้อมูลแบบซิงโครนัส (Synchronous Transmission) เป็นการส่งสัญญาณข้อมูลเป็นกลุ่ม (Block) การส่งแต่ละครั้งนั้นเป็นการส่งอักขระจำนวนมาก ๆ ซึ่งมีรูปแบบการส่งสัญญาณตามรูป

รูปแบบของการสื่อสารแบบซิงโครนัส

                           เมื่อส่งข้อมูลต้องใส่อักขระ SYN ก่อนหน้ากลุ่มข้อมูลกี่ตัวก็ได้ แต่ไม่ควรน้อยกว่า 2 ตัว ตามด้วย SYX บอกถึงการเริ่มต้น และเป็นกลุ่มข้อมูล ปิดท้ายกลุ่มข้อมูลด้วย ETB ซึ่งบอกถึงสิ้นสุดกลุ่มข้อมูล หรือ ETX คือสิ้นสุดการส่งข่าวสาร และสุดท้ายเป็นกลุ่มของบิตตรวจสอบ

                        ในการส่งแบบนี้ สถานีรับจะต้องมีหน่วยความจำสำรอง (Buffer)  

ลักษณะข้อมูลแบบดิจิดอล

                บิต (Bit)
                เป็นหน่วยข้อมูลดิจิตอลที่เล็กที่สุดใช้ระบบคอมพิวเตอร์แบบดิจิตอล และทฤษฎีข้อมูลข้อมูลหนึ่งบิต มีสถานะที่่เป็นไปได้ 2 สถานะ คือ

                              บิต              0               (ปิด)
                              บิต              1               (เปิด)
เคลาด์ อี แชนนอน (Claude E. Shannon) เริ่มใช้คำว่า บิต ในงานเขียนของเขาในปี พ.ศ.2491 โดยย่อจากคำเต็มคือ Binary Digit (หรือ Binary Unit) แชนนอนได้กล่าวถึงที่มาของคำนี้ว่ามาจาก จอห์น ดับบลิว ทูคีน์ (John W. Tukey)

               ไบต์ (Byte)
               เป็นกลุ่มของบิต ซึ่งเดิมมีได้หลายขนาด แต่ปัจจุบัน มักเท่ากับ 8 บิต ไบต์ขนาด 8 บิต มีชื่อเรียกอีกชื่อว่า ออกเท็ต (Octet) สามารถเก็บค่าได้ 256 ค่า (28 ค่า, 0 ถึง 255) ส่วนปริมาณ 4 บิต เรียกว่านิบเบิล (Nibble) สามารถแทนค่าได้ 16 (24 ค่า, 0 ถึง 15)

               เวิร์ด (Word)
               เป็นคำที่ใช้เรียกจำนวนบิตที่มากขึ้น แต่ก็ไม่มีขนาดเป็นมาตรฐานตายตัว บนเครื่องคอมพิวเตอร์สถาปัตยกรรม IA - 32 จำนวน 16 บิตจะเรียกว่าเวิร์ด ในขณะที่ 32 บิตเรียกว่าดับเบิลเวิร์ด (Double Word) หรือ Dword ในขณะที่สถาปัตยกรรมอื่น ๆ หนึ่งเวิร์ดมีค่าเท่ากับ 32 บิต, 64 บิต หรือค่าอื่น ๆ
                ในระบบโทรคมนาคม หรือเครือข่ายคอมพิวเตอร์ ความเร็วในการส่งนิยมใช้หน่วยในรูปของบิตต่อวินาที (bps - bits per second) บิตเป็นหน่วยวัดข้อมูลเล็กที่สุดที่ใช้กันทั่วไป แต่ในขณะนี้มีการวิจัยกันในเรื่องการคำนวณทางควอนตัม (Quantum Computing) ซึ่งใช้หน่วยวัดข้อมูลเป็นคิวบิต (Qubit) (Quantum bit)

           หน่วยนับ
                   1         กิโลบิต  (Kb)       =      1,000 บิต                    หรือ 1,024 บิต
                   1         เมกะบิต (Mb)      =      1,000 กิโลบิต              หรือ 1,024 กิโลบิต
                   1         จิกะบิต   (Gb)      =      1,000 เมกะบิต             หรือ 1,024 เมกะบิต
                   1         เทราบิต (Tb)       =      1,000 จิกะบิต               หรือ 1,024 จิกะบิต

การสื่อสารข้อมูลแบบอนุกรมและแบบขนาน

                  จากรูป  แสดงถึงพื้นฐานของการเชื่อมโยงระหว่าง 2 ตำแหน่ง มีอุปกรณ์ 2 ชุด ทางซ้ายมือเป็นสถานีควบคุมระบบ ซึ่งเรียกว่า สถานีปฐมภูมิ (Primary)ข้อมูลจะถูกส่งออกไปยังสถานีทุติยภูมิ (Secondary) หรืออุปกรณ์ทางไกล (Remote) ซึ่งเป็นที่สิ้นสุดระบบ โดยเชื่อมโยง (Link) การสื่อสารซึ่งปกติระบบจะอยู่ในรูปแบบของการต่อแบบขนานจากอุปกรณ์อย่างหนึ่งหรือมากกว่าขึ้นไป ชุดอุปกรณ์เหล่านี้ส่วนใหญ่จะประกอบไปด้วยคอมพิวเตอร์ เครื่องพิมพ์ (Printer) แป้นพิมพ์ (Keyboard) เครื่องแฟกซ์ (Facsimile : FAX) และส่วนแสดงผลข้อมูล (Display terminal) ข่าวสารเหล่านี้จะถูกเปลี่ยนจากรูปแบบเดิมให้อยู่ในรูปแบบดิจิตอล โดยอุปกรณ์ดังกล่าวจะได้รับข้อมูลที่ผ่านมาในรูปแบบข้อมูลขนานเข้าสู่ระบบ ซึ่งข้อมูลขนาน (Parallel Data)
คือกลุ่มของดิจิตอลบิต (Digital Bit) ซึ่งพร้อมที่จะนำมาใช้ได้ในเวลาเดียวกัน แต่การที่จะต้องใช้เส้นทางของตนเองจึงทำให้สามารถส่งข้อมูลได้หลาย ๆ บิตในเวลาเดียวกัน แต่การที่จะใช้เส้นทางข้อมูลหลาย ๆ เส้นทางทำได้ลำบากและเสียค่าใช้จ่ายสูงเมื่อต้องการส่งระยะไกล ๆ ดังนั้น การส่งข้อมูลไปตามเส้นทางข้อมูลเดียวระหว่าง 2 สถานีเป็นที่นิยมใช้กันมากกว่า การกระทำเช่นนี้ใช้ได้เมื่อเราใช้ข้อมูลแบบขนาน จากนั้นก็เปลี่ยนข้อมูลให้อยู่ในรูปแบบอนุกรม (Serial) ซึ่งเป็นข้อมูลที่แต่ละบิตต่อเนื่องกัน แม้วิธีนี้จะส่งข้อมูได้ช้ากว่าแต่ก็ใช้เส้นทางข้อมูลเพียงเส้นเดียวในการเคลื่อนย้ายข้อมูล
                   การส่งข้อมูลภายในระบบการสื่อสารจากแหล่งต้นกำเนิดไปปลายทางสามารถรับส่งข้อมูลผ่านสายการสื่อสารสามารถทำได้ 2 วิธี คือ
         1. กรณีการส่งข้อมูลแบบอนุกรม แต่ละบิตของข้อมูลถูกส่งไปในช่องทางการสื่อสาร 1 ช่องและครั้งละ 1 บิต เรียงลำดับกันไป ความผิดพลาดเกิดขึ้นน้อย จึงสามารถส่งข้อมูลไปได้ในระยะทางไกล ๆ และลำดับการรับข้อมูลจะตรงกับลำดับการส่ง ค่าใช้จ่ายในการส่งข้อมูลจะราคาถูกกว่าแบบขนาน เพราะใช้ช่องทางการสื่อสารเพียงช่องเดียว ความเร็วในการส่งข้อมูลประมาณ 300-1,200 บิตต่อวินาที
         2. กรณีการส่งข้อมูลแบบขนาน ทุกบิตของข้อมูลจะถูกแยกส่งตามช่องทางการสื่อสารในเวบาเดียวกัน เมื่อเทียบทั้ง 2 วิธีพบว่า การส่งข้อมูลแบบขนาน เนื่องจากการส่งข้อมูลแบบขนานต้องใช้สายนำข้อมูลจำนวนมากและยังต้องมีความเร็วในการส่งสูงกว่าด้วยเพราะทุกบิตส่งข้อมูลในเวลาเดียวกัน การส่งข้อมูลแบบขนานมีความเร็วสูงกว่า 9,600 บิตต่อวินาที มีผลทำให้การใช้งานการส่งข้อมูลแบบขนานเหมาะสำหรับเครื่องรับติดตั้งใกล้เครื่องส่ง ข้อมูลในระบบคอมพิวเตอร์จะมีความยาว 8 บิตหรือ 16 บิตต่อ 1 คำดังนั้นจึงต้องมีสายให้พอกับจำนวนที่ต้องการส่งออกไปพร้อมกัน เช่น ข้อมูล 8 บิต ก็ต้องมีสายส่ง 8 เส้น เป็นต้น

รูปแบบของระบบการสื่อสาร

         การสื่อสารระบบเครือข่าย หรือระบบหลายจุดในช่องทางสื่อสารช่องทางเดียว สามารถ จำแนกโครงสร้างภายนอกตามสภาพที่ตั้งของโครงข่าย (Topology) ของสถานีได้ 4 รูปแบบ คือ
        1. แบบบัส (Bus) เป็นแบบสถานีทุติยภูมิ ทุกสถานีใช้สายส่งที่เชื่อมกับสถานีปฐมภูมิร่วมกัน
        2. แบบดาว (Star) หรือจุดกลางร่วมกัน (Hub) เป็นแบบที่มีสถานีปฐมภูมิอยู่ตรงกลางโดยมีสถานีทุติยภูมิแต่ละสถานีต่อแยกดดยใช้สายส่งอิสระต่อกันและกัน
        3. แบบแหวน (Ring) โครงสร้างแบบนี้ทำงานได้โดยไม่มีสถานีปฐมภูมิหรือสถานีแม่ ข้อความจะถูกส่งไปตามวงแหวนในทิศทางเดียวกันตามที่กำหนดไว้
        4. แบบผสม (Mixed) เป็นการผสมผสานกันของรูปแบบระบบโครงข่ายทั้ง 3 ที่กล่าวมาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการสื่อสารข้อมูล

ความหมายของคำที่ใช้ในการสื่อสาร

     เมื่อกล่าวถึงระบบที่ใช้ในการสื่อสาร จะมีคำที่เกี่ยวข้องซึ่งมักจะสับสนกันคือ
     1. โทรคมนาคม หรือการสื่อสารทางไกล (Telecommunications) เป็นการส่งสัญญาณการสื่อสารอิเล็กโทนนิกส์ของข่าวสารของอิเล็ดทรอนิกส์ชนิดใดก็ได้ ดังนั้น จึงมีความหมายในรูปแบบของการสื่อสารของโทรศัพท์ การส่งสัญญาณโทรทัศน์ อิเล็กทรอนิกส์เมล (Electronic Mails) การส่งสัญญาณโทรศัพท์โดยผ่านดาวเทียม
     2. การสื่อสารข้อมูล (Data Communication) เป็นการส่งสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ในรูปของข้อมูลเท่านั้น คำว่า Data Communication และ  Data Transmissions จะมีความหมายใกล้เคียงกันคำเหล่านี้ปกติหมายถึงการส่งข้อมูลโดยใช้คอมพิวเตอร์ แต่ความหมายจริง ๆ แล้วคำนี่จะหมายถึงการส่งข้อมูลทางโทรเลข และการส่งสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ

ชนิดของสัญญาณทางอิเล็กทรอนิกส์

สามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภทคือ
     1. สัญญาณอะนาล็อก ( Analog Signal ) หมายถึง สัญญาณที่เกี่ยวข้องกับข้อมูลแบบต่อเนื่องที่มีขนาดไม่คงที่ มีลักษณะเป็นเส้นโค้งต่อเนื่องกันไป โดยการส่งสัญญาณแบบอะนาล็อกจะถูกรบกวน ให้มีการแปลความหมายผิดพลาดได้ง่าย เช่น สัญญาณในสายเสียงโทรศัพท์ เป็นต้น

     2. สัญญาณดิจิตอล ( Digital Signal ) หมายถึง สัญญาณที่เกี่ยวข้องกับข้อมูลแบบไม่ต่อเนื่อง ที่มีขนาดแน่นอน ซึ่งขนาดดังกล่าวอาจกระโดดไปมาระหว่างคำสองคำ คือ สัญญาณระดับสูงสุดและสัญญาณระดับต่ำสุด ซึ่งสัญญาณดิจิตอลนี่เป็นสัญญาณที่คอมพิวเตอร์ใว้ในการทำงานและติดต่อสื่อสารกัน

พื้นฐานของการสื่อสารข้อมูล

การสื่อสารข้อมูลต้องมีองค์ประกอบ 3 ส่วนคือ
1. แหล่งกำเนิด ( Source ) คือตัวส่งข้อมูล เช่น เครื่องคอมพิวเตอร์
2. พาหะนำสัญาณ หรือตัวกลาง ( medium ) เช่น สายโทรศัทพ์ สายเคเบิ้ล คลื่นวิทยุ เป็นต้น
3. ตัวรับข้อมูล ( Snik ) เช่น เครื่องคอมพิวเตอร์ หรือ เทอร์มินัล

ความหมายของการสื่อสารข้อมูล

      การสื่อสารข้อมูล ( Data Communication ) คือ การส่งข้อมูลจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งซึ่งเรียกว่าจุดเริ่มต้น ผ่านพาหะนำส่งข้อมูล ซึ่งเรียกว่าตัวกลาง เพื่อจะให้ข้อมูลสามารถไปยังจุกหมายปลานทาง ซึ่งเรียกว่าผู้รับ

หลักการเบื้องต้นของการสื่อสาร

สรุป
การสื่อสารข้อมูลระบบต่าง ๆ ไม่ว่าจะมีการสลับซับซ้อนเพียงใดก็จะประกอบไปด้วยหน่วยที่ทำหน้าที่พื้นฐาน ( Fundementa Functional Units )
1 .อุปกรณ์ปลายทาง ( Terminal Equipments ) ซึ่งประกอบด้วยโปรแกรมประมวลผลและคอมพิวเตอร์
2. หน่วยควบคุมสาย( Line Control Unit )ซึ่งทำหน้าที่กำกับการสื่อสารเพียงระบุขอบเขต( Peripheral ) ณ สถานีหนึ่ง
3. UART เพื่อเปลื่อนข้อมูลคอมพิวเตอร์แบบขนานให้เป็นขัอมูลแบบอนุกรม
4. มาตรฐานเชื่อมต่ออินเตอร์เฟส ( Standard  Interface  Connections ) อุปกรณ์นอกเหนือจากนี้จะเป็นอุปกรณ์สื่อสารข้อปมูล ( Data Communications EEquipments ) ที่ใช้ส่งข้อมูลทางปลายทาง ( Terminal's Data ) ไปสู่ตัวกลางการส่งข้อมูล ( Transmitting Medium ) อุปกรณ์เหล่านี้ เช่น โมเด็ม ซึ่งเป็นตัวเปลื่อนข่าวสารดิจิตอลอนุกรมให้เปผ็นสัญญาณอะนาล็อก หรือ โทนเพื่อให้ใช่กับสื่อตัวกลาง เช่น สายโทรศัพท์ และมีการเข้ารหัสข้อมูลไบนารี่ก่อนที่เปลื่ยนรหัสเหล่านี้ให้เป็นสัญาณอะนาล็อก