ใบงานที่ 2

1. อุปกรณ์เครื่อข่ายคอมพิวเตอร์

ฮับ (hub)

          เป็นอุปกรณ์ที่รวมสัญญาณที่มาจากอุปกรณ์รับส่งหลายๆ สถานี เข้าด้วยกัน ฮับเปรียบเสมือนเป็นบัสที่รวมอยู่ที่จุดเดียวกัน ฮับที่ใช้งานอยู่ภายใต้มาตรฐานการรับส่งแบบอีเทอร์เน็ต หรือ IEEE802.3 ข้อมูลที่รับส่งผ่านฮับจากเครื่องหนึ่งจะกระจายไปยังทุกสถานีที่ต่ออยู่บนฮับนั้น ดังนั้น ทุกสถานีจะรับสัญญาณข้อมูลที่กระจายมาได้ทั้งหมด แต่จะเลือกคัดลอกเฉพาะข้อมูลที่ส่งมาถึงตนเท่านั้น การตรวจสอบข้อมูลจึงต้องดูที่แอดเดรส (address) ที่กำกับมาในกลุ่มของข้อมูลหรือแพ็กเก็ต

อุปกรณ์สวิตซ์ (switch)

          เป็นอุปกรณ์รวมสัญญาณที่มาจากอุปกรณ์รับส่งหลายสถานีเช่นเดียวกับฮับ แต่มีข้อแตกต่างจากฮับ คือ การรับส่งข้อมูลจากสถานี(อุปกรณ์) ตัวหนึ่ง จะไม่กระจายไปยังทุกสถานี (อุปกรณ์) เหมือนฮับ ทั้งนี้เพราะสวิตช์จะรับกลุ่มข้อมูล(แพ็กเก็ต) มาตรวจสอบก่อน แล้วดูว่าแอดเดรสของสถานีปลายทางไปที่ใด สวิตช์จะนำแพ็กเก็ตหรือกลุ่มข้อมูลนั้นส่งต่อไปยังสถานี (อุปกรณ์) เป้าหมายให้อย่างอัตโนมัติ สวิตช์จะลดปัญหาการชนกันของข้อมูลเพราะไม่ต้องกระจายข้อมูลไปทุกสถานี และยังมีข้อดีในเรื่องการป้องกันการดักจับข้อมูลที่กระจายไปในเครือข่าย

อุปกรณ์จัดเส้นทาง (router)

          ในการเชื่อมโยงเครือข่ายหลายๆ เครือข่ายเข้าด้วยกัน หรือเชื่อมโยงอุปกรณ์หลายอย่างเข้าด้วยกัน จะมีเส้นทางการเข้าออกของข้อมูลได้หลายเส้นทาง และแต่ละเส้นทางอาจใช้เทคโนโลยีเครือข่ายที่ต่างกัน อุปกรณ์จัดเส้นทางจะหาเส้นทางที่เหมาะสมให้ เพื่อให้การส่งข้อมูลเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ การที่อุปกรณ์จัดหาเส้นทางเลือกเส้นทางได้ถูกต้องเพราะแต่ละสถานีภายในเครือข่ายมีแอดเดรสกำกับ อุปกรณ์จัดเส้นทางต้องรับรู้ตำแหน่งและสามารถนำข้อมูลออกทางเส้นทางได้ถูกต้องตามตำแหน่งแอดเดรสที่กำกับอยู่ในเส้นทางนั้น

2.สื่อนำสัญญาณ 

สายสัญญาณและสื่อไร้สาย

เลเยอร์ 1 ที่กำหนดในแบบอ้างอิง OSI ในบทที่ผ่านมานั้น เป็นเลเยอร์ที่ทำหน้าที่เกี่ยวกับการรับส่งบิตแบบต่อเนื่องผ่านสายสัญญาณ หรือสื่อกลางที่ใช้นอกจากนี้ข้อกำหนดของเทคโนโลยี LAN ยังได้เพิ่มข้อกำหนดเกี่ยวกับประสิทธิภาพของสายสัญญาณที่เชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์เครือข่ายสองอุปกรณ์ใด ๆแต่ไม่ ได้กำหนดไปถึงตัวสายสัญญาณจริงๆ

เครือข่ายคอมพิวเตอร์ในปัจจุบันนอกจากสายสัญญาณเป็นสื่อนำข้อมูลแล้ว สื่อไร้สายก็เป็นอีกทางเลือกหนึ่งที่ใช้เชื่อมต่อคอมพิวเตอร์เป็นเครือข่าย เช่น WLAN (Wireless LAN) เป็นเครือข่ายท้องถิ่นที่ใช้อากาศเป็นสื่อนำสัญญาณ

สายสัญญาณ

สื่อนำสัญญาณที่ใช้ในเครือข่ายคอมพิวเตอร์สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทดังนี้                 

 (1) สายสายโคแอ็กเซียล (Coaxial Cable)เป็นสายสัญญาณประเภทแรกที่ใช้ และนิยมมากในครือข่ายคอมพิวเตอร์สมัยแรกๆ แต่ในปัจจุบันเครือข่ายส่วนใหญ่จะใช้สายคู่เกลียวบิตและสายใยแก้วนำแสง สายโคแอ็กซ์

สายโคแอ็กเซียล (Coaxial Cable) เรียกสั้นๆว่าสาย (Coax) จะมีตัวนำไฟฟ้าอยู่สองส่วน คำว่า โคแอ็กซ์ มีความหมายว่า “มีแกนร่วมกัน” ซึ่งชื่อก็บอกความหมายว่าตัวนำทั้งสองตัวมีแกนฉนวน ชั้นต่อมาจะเป็นตัวนำไฟฟ้าอีกชั้นหนึ่ง ซึ่งจะเป็นแผ่นโลหะบางๆ หรืออาจจะเป็นใยโลหะที่ถักเปียหุ้มชั้นหนึ่ง สุดท้ายก็หุ้มด้วยฉนวนและวัสดุป้องกันสายสัญญาณ รูปที่ 2.13 แสดงโครงสร้างของสายโคแอ็กเซียล  โดยทั่วๆไป

            

 สายโคแอ็กซ์

ส่วนแกนเป็นส่วนที่นำสัญญาณข้อมูล ส่วนชั้นใยข่ายเป็นชั้นที่ใช้ป้องกันสัญญาณรบกวนจากภายนอกและเป็นสายดินในตัว ดังนั้นสองส่วนนี้ต้องไม่เชื่อมต่อกันมิฉะนั้นอาจจะเกิดไฟช็อตได้

ถึงแม้ว่าส่วนใหญ่สายโคแอ็กเซียล จะมีลักษณะคล้ายกัน แต่ก็แบ่งออกได้หลายประเภทขึ้นอยู่กับชนิดของเครือข่ายที่ใช้ สายโคแอ็กเซียล จะถูกแยกเป็นประเภทต่างๆ โดยใช้มาตรา RG (Radio Grade Scale) เช่น สายโคแอ็กเซียล แบบ RG-58 จะใช้ได้กับเครือข่ายอีเธอร์เน็ตแบบ 10Base2 (เครือข่ายอีเธอร์เน็ตจะได้กล่าวในรายละเอียดในบทต่อไป) ซึ่งจะมีค่าความต้านทานที่ 50 โอห์ม  สายโคแอ็กซ์แบ่งออกเป็น 2 ประเภท  คือ

1.1  โคแอ็กเซียลแบบบาง (Thin Coaxial Cable หรือ Thinnet Cable) เป็นสายที่มีขนาดเล็กและมีความยืดหยุ่น เส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 0.64 cm จึงสามารถใช้ได้กับการติดตั้งเครือข่ายเกือบทุกประเภท สายประเภทนี้ก็จะสามารถนำสัญญาณได้ไกลถึง 185 เมตร

ตารางที่ 2.5 ประเภทของสายโคแอ็กเซียล

ประเภท	ลักษณะ
RG-58 /U	ส่วนแกนเป็นทองแดงเส้นเดียว
RG-58 A/U	ส่วนแกนเป็นใยโลหะหลายเส้น
RG-58 C/U	เป็นชื่อที่ในทางการทหารในการเรียกสาย RG-58 A/U
RG-59	สายที่ใช้ส่งสัญญาณแถบกว้าง (Broadband) เช่น ที่ใช้ระบบเคเบิลทีวี
RG-6	ใช้ในการส่งสัญญาณแถบกว้างเช่นเดียวกับ RG-59 แต่มีเส้นผ่านศูนย์กลางที่ยาวกว่า และใช้ในการส่งสัญญาณที่ความถี่สูง
RG-62	ใช้กับเครือข่าย ArcNet

1.2  สายโคแอ็กเซียลแบบหนา (Thicknet Cable)เป็นสายโคแอ็กเซียล ที่ค่อนข้างแข็ง และขนาดใหญ่กว่าสายโคแอ็กเซียล แบบบาง โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 1.27 cm และเป็นสายสัญญาณประเภทแรกที่ใช้กับเครือข่ายอีเธอร์เน็ต ส่วนแกนกลางที่เป็นทองแดงของสายโคแอ็กเซียลแบบหนาจะมีขนาดใหญ่กว่า ดังนั้นจึงสามารถนำสัญญาณได้ไกลกว่าแบบบาง โดยสามารถนำสัญญาณได้ไกลถึง 500 เมตร

-   เปรียบเทียบระหว่าง Thinnet หรือ Thicknet คือ ตามกฎการนำสัญญาณ สายที่ใหญ่กว่าย่อมนำสัญญาณได้ดีกว่าแต่สายธิกค์เน็ต (Thicknet)จะยุ่งยากในการติดตั้งมากกว่า ความยืดหยุ่นของสายมีผลต่อการติดตั้งเมื่อเดินสายผ่านท่อขนาดเล็กที่ติดบนฝ้าเพดาน ทำให้เป็นที่นิยมมากกว่า

- หัวเชื่อมต่อที่ใช้กับสายโคแอ็กเซียล ทั้งสายแบบ Thinnet หรือ Thicknet จะใช้หัวเชื่อมต่อชนิดเดียวกัน ที่จะเรียกว่าหัว BNC ซึ่งใช้ในการเชื่อมต่อระหว่างสายสัญญาณและเน็ตเวิร์คการ์ด    หัวเชื่อมต่อแบบ BNC นี้มีหลายแบบดังต่อไปนี้

-   หัวเชื่อมสาย BNC (BNC Cable Connector) เป็นหัวที่เชื่อมเข้าปลาย ดังแสดงในรูปที่ 2.14

-   หัวเชื่อมสายรูปตัว T (BNC T - Connector) เป็นหัวที่ใช้เชื่อมต่อระหว่างสายสัญญาณกับเน็ตเวิร์ค

-    หัวเชื่อมสายแบบ Barrel (BNC Barrel Connector) เป็นหัวที่ใช้ในการต่อเชื่อมต่อสายสัญญาณเพื่อให้สายมีขนาดยาวขึ้น

                                  -    ตัวสิ้นสุดสัญญาณ (BNC Terminator) เป็นหัวที่ใช้ในการสิ้นสุดสัญญาณที่ปลายสายเพื่อเป็นการสิ้นสุดสัญญาณไม่ให้สะท้อนกลับ ถ้าไม่อย่างนั้นสัญญาณจะสะท้อนกลับทำให้รบกวนสัญญาณที่ใช้นำข้อมูลจริง ซึ่งจะทำให้เครือข่ายล้มเหลวในที่สุด

                                    

หัว BNC                  BNC T- Connector

2 สายคู่เกลียวบิต  (Twisted Pairs) เมื่อก่อนเป็นสายสัญญาณที่ใช้ในระบบโทรศัพท์ แต่ปัจจุบันได้กลายเป็นมาตรฐานสัญญาณที่เชื่อมต่อในเครือข่ายแบบท้องถิ่น (LAN) สายคู่เกลียวบิตหนึ่งคู่ประกอบด้วยสายทองแดงขนาดเล็ก เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 0.016-0.035 นิ้ว หุ้มด้วยฉนวนบิตเป็นเกลียวเป็นคู่ การบิตเป็นเกลียวของสายแต่ละคู่เพื่อช่วยลดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ารบกวนซึ่งกันและกัน

สายคู่เกลียวบิตที่ขายในท้องตลาดมีหลายประเภทด้วยกัน ซึ่งสายสัญญาณอาจประกอบด้วยสายคู่เกลียวบิตตั้งแต่หนึ่งคู่ไปจนถึง 600 คู่ในสายขนาดใหญ่ สายคู่เกลียวบิตที่ใช้กับเครือข่าย LAN จะประกอบด้วย 4 คู่ สายคู่เกลียวบิตที่ใช้ในเครือแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทคือ

-   Shielded Twisted Pair (STP) คือ สายคู่เกลียวบิตแบบมีส่วนป้องกันสัญญาณรบกวน หรือ STP (Shielded Twisted Pairs) มีส่วนที่เพิ่มขึ้นมาคือ ส่วนที่ป้องกันสัญญาณรบกวนจากภายนอกจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งชั้นป้องกันนี้อาจเป็นแผ่นโลหะบางๆ หรือใยโลหะที่ถักเปียเป็นตาข่ายซึ่งชั้นป้องกันนี้จะหุ้มสายคู่เกลียวบิตทั้งหมด

-   Unshielded Twisted (UTP) คือ สายคู่เกลียวบิตแบบไม่มีส่วนป้องกันสัญญาณรบกวน หรือ UTP (Unshielded Twisted Pairs) เป็นสายที่นิยมเรียกสั้นๆ ว่าสาย UTP เป็นสายสัญญาณที่นิยมใช้กันมากที่สุดใบระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ปัจจุบัน ซึ่งการใช้สายนี้ความยาวต้องไม่เกิน 100 เมตร

   

 STP(ซ้าย) และ UTP(ขวา)

 

 สาย UTP

-   หัวเชื่อมต่อ คือ สายคู่เกลียวบิตจะใช้หัวเชื่อมต่อแบบ RJ-45 ซึ่งจะมีลักษณะคล้ายกับหัวเชื่อมต่อแบบ RJ-11 ซึ่งเป็นหัวที่ใช้กับสายโทรศัพท์ทั่วๆไป ข้อแตกต่างระหว่างหัวเชื่อมต่อสองประเภทนี้คือ หัว RJ-45 จะมีขนาดใหญ่กว่าเล็กน้อยและไม่สามารถเสียบเข้ากับปลั๊กโทรศัพท์ได้ และอีกอย่างหัว RJ-45 จะเชื่อมสายคู่เกลียวบิต 4 คู่ในขณะที่หัว RJ-11 ใช้ได้กับสายเพียง 2 คู่เท่านั้น ตารางที่ 2.6 หัวเชื่อมต่อแบบ RJ-45

                                                 

หัวเชื่อมต่อแบบ RJ-45

 การเข้าหัวสาย UTP นั้นมีอยู่สองมาตรฐานที่ได้กำหนดไว้คือ TIA/EIA 568A และ 568B รายละเอียดเกี่ยวกับการเรียงลำดับสาย

  มาตรฐานการเข้าหัว RJ-45

Pin #	Signal	EIA/TIA 568A	EIA/TIA 568B
1	Transmit +	ขาวเขียว	ขาวส้ม
2	Transmit +	เขียว	ส้ม
3	Receive +	ขาวส้ม	ขาวเขียว
4	N/A	น้ำเงิน	น้ำเงิน
5	N/A	ขาวน้ำเงิน	ขาวน้ำเงิน
6	Receive -	ส้ม	เขียว
7	N/A	ขาวน้ำตาล	ขาวน้ำตาล
8	N/A	น้ำตาล	น้ำตาล

 

    

 การเข้าหัว RJ-45 แบบ EIA/TIA568

การทำสายแพทซ์คอร์ด หรือสายที่เชื่อมระหว่างฮับกับเครื่องคอมพิวเตอร์นั้นปลายสายทั้งสองข้างจะค้องเข้าตามมาตรฐาน EIA/TIA 568B ส่วนสายครอสส์โอเวอร์ หรือสายที่ใช้เชื่อมต่อระหว่างฮับกับฮับ หรือระหว่างคอมพิวเตอร์กับคอมพิวเตอร์ปลายสายด้านหนึ่งต้องเข้าแบบ EIA/TIA 568A ส่วนปลายสายอีกด้านหนึ่งต้องเข้าแบบ EIA/TIA 568B

3  สายใยแก้วนำแสง คือ สายสัญญาณที่ใช้กับเครื่องในปัจจุบันมี 2 ประเภท โดยแบ่งตามชนิดขอตัวนำที่ใช้ประเภทแรกคือ แบบที่ใช้โลหะเป็นตัวนำสัญญาณ (Conductive Metal)

 เช่น สายคู่เกลียวบิต (Twisted Pairs) และสายโคแอ็กซ์ (Coaxial cable) ซึ่งปัญหาของสายที่มีตัวนำเป็นโลหะนั้นก็คือ สัญญาณที่วิ่งอยู่ภายในสายนั้นจะถูกรบกวนได้โดยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแหล่งต่างๆ จึงต้องใช้อุปกรณ์สำหรับทวนสัญญาณติดเป็นจำนวนมาก เพราะฉะนั้นจึงมีการคิดค้นและพัฒนาสายสัญญาณแบบใหม่ ใช้ตัวนำซึ่งไม่ได้เป็นโลหะขึ้นมาก็คือ สายใยแก้วนำแสง(Fiber Optic) ซึ่งใช้สัญญาณแสงในการส่งแทนสัญญาณไฟฟ้า ทำให้การส่งสัญญาณไม่ถูกรบกวนจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าต่างๆ ทั้งยังคงทนต่อสภาพแวดล้อมอีกด้วย และตัวกลางที่ใช้สำหรับการส่งสัญญาณแสงก็คือ ใยแก้วซึ่งมีขนาดเล็กและบางทำให้ประหยัดพื้นที่ไปได้มาก สามารถส่งสัญญาณไปได้ไกลโดยมีการสูญเสียของสัญญาณน้อย ทั้งยังให้อัตราข้อมูล (Bandwidth) ที่สูงกว่าสายแบบโลหะหลายเท่าตัว

- โครงสร้างของใยแก้วนำแสง คือ ส่วนประกอบของใยแก้วนำแสงประกอบด้วยส่วนที่สำคัญดังนี้                         

-   แกน (Core) คือ เป็นส่วนตรงกลางของเส้นใยแก้วนำแสง และเป็นส่วยนำแสง โดยดัชนีหักเหของแสงส่วนนี้ต้องมากกว่าส่วนของแคลด ลำแสงที่ผ่านไปในแกนจะถูกขังหรือเคลื่อนที่ไปตามแกนของเส้นใยแก้วนำแสงด้วยกระบวนการสะท้อนกลับหมดภายใน

-  ส่วนห่อหุ้ม (Cladding) คือ เป็นส่วนที่ห่อหุ้มส่วนของแกนเอาไว้ โดยส่วนนี้จะมีดัชนีหักเหน้อยกว่าส่วนของแกน เพื่อให้แสงที่เดินทางภายในสะท้อนอยู่ภายในแกนตามกฏของการสะท้อนด้วยการสะท้อนกลับหมด โดยใช้หลักของมุมวิกฤติ

- ส่วนป้อนกลับ (Coating/Buffer) คือ เป็นส่วนที่ต่อจากแคลดเป็นที่กันแสงจากภายนอกเข้าเส้นใยแก้วนำแสงและยังใช้ประโยชน์เมื่อมีการเชื่อมต่อเส้นใยแก้วนำแสง

3.1  คลื่นแสงและใยแก้วนำแสง

สายใยแก้วนำแสงทำจากใยแก้วขนาดเล็กประกอบด้วย 2 ส่วนหลักคือ แกน หรือคอร์ (Core) ถูกห่อหุ้มด้วยแคลดดิ้ง (Claddihg) แสดงเป็นตัวนำสัญญาณจะถูกส่องเข้าไปในคอร์และ  แคลดดิ้งมีค่าดัชนีหักเหไม่เท่ากัน ทำให้แสงกระทบผิวของแคลดดิ้งแล้วสะท้อนกลับหมด (Total Reflection) ทำให้แสงเดินทางเฉพาะส่วนที่เป็นคอร์ไปจนถึงปลายทาง

-   ความเร็วของแสง (Velocity) ที่เดินทางในใยแก้วนั้นจะถูกกำหนดโดยค่าดัชนีหักเหแสง (Refractive Index) ของคอร์ใยแก้ว ค่าดัชนีหักเหแสง (n) เป็นค่าที่ไม่มีหน่วย และอัตราส่วนระหว่างความเร็วของแสงในสูญญากาศต่อความเร็วของแสงในวัตถุนั้น

 -   ประเภทของใยแก้วนำแสง ภายในใยแก้วนำแสงนั้น จำนวนลำแสงที่เดินทางหรือเกิดขึ้นจะเป็นตัวบอกโหมดของแสงที่เดินทางภายในเส้นใยแก้วนำแสงนั้น กล่าวคือ ถ้ามีแนวลำแสงอยู่แนวเดียวเรียกว่าเส้นใยแก้วนำแสงโหมดเดียว แต่ถ้าภายในเส้นใยแก้วนำแสงนั้นมีแนวลำแสงอยู่จำนวนหลายลำแสง เรียกว่า “เส้นใยแก้วนำแสงหลายโหมด (MultimodeFiber)” นอกจากการแบ่งชนิด      ใยแก้วนำแสงตามลักษณะของโหมดแล้วก็ยังมีวิธีอื่นที่แบ่งโดยวัสดุที่ทำ เช่น เส้นใยแก้วที่ทำจากแก้ว พลาสติก หรือโพลิเมอร์

-    การเชื่อมต่อใยแก้วนำแสง การส่งสัญญาณแสงไปในสายใยแก้วนำแสงจะต้องทำการแปลงสัญญาณไฟฟ้าจากอุปกรณ์กำเนิดสัญญาณให้เป็นสัญญาณแสงก่อน จึงจะสามารถส่งผ่านสัญญาณผ่านไปในสายใยแก้วนำแสงได้