DCM Chapter 2 : Fundamental of Data and signals

DCM Chapter 2 : Fundamental of Data and signals

ถ้าพูดถึงพื้นฐานของการสื่อสาร การสื่อสารข้อมูลคือเราต้องมีข้อมูลก่อน ในกลไกของระบบการสื่อสารข้อมูลนี้ ตัวที่มันจะส่งข้อมูลไปได้ต้องอาศัยผ่านทางสิ่งที่เรียกว่า Signal หรือ สัญญาณ คือองค์ประกอบพื้นฐานของในระบบการสื่อสาร และเป็นความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งที่เราเรียกว่า data และ signal บทนี้ก็จะเป็นการพูดถึงสิ่งเหล่านี้ คำว่า data ในที่นี้ หมายถึง ข้อมูลในรูปแบบที่จะสามารถเก็บในระบบคอมพิวเตอร์ แล้วก็จะส่งผ่านเข้าไปในระบบของการสื่อสารข้อมูลได้ ในข้อมูลในรูปแบบนี้เราเรียกว่า digital data เราไม่ได้พูดถึงรูปแบบอื่น เช่นข้อมูล ไม่ว่าจะเก็บอยู่ในรูปแบบใด ๆ ข้อมูลที่จัดเก็บในคอมพิวเตอร์เบื้องต้น เป็นข้อมูลประเภทเป็นตัวเลข จากตัวเลขมาก็เริ่มมีการจัดเก็บเป็นตัวอักษร เดิมทีที่เป็นตัวเลขเพราะว่าคอมพิวเตอร์จะพิมพ์เป็นเครื่องมือในการคำนวณตัวเลข แล้วมีตัวอักษร แล้วมีรูปภาพ และมี VDO ตามมาในปัจจุบันก็คอมพิวเตอร์ใช้เก็บข้อมูลได้หลาย ๆ รูปแบบ ทุกรูปแบบสุดท้ายก็มีการจัดเก็บเป็นหน่วยพื้นฐานที่เราเรียกว่า binary (เลขฐานสอง) คือระบบที่คอมพิวเตอร์สามารถจัดเก็บได้

ข้อมูล binary คือ เลขฐานสอง ส่วนเลขฐานสิบ คือแต่ละหน่วยเป็นค่าตั้งแต่ 0 ถึง 9 ถ้าเลขฐานสอง มีแค่ 0 และ 1 ในระบบคอมพิวเตอร์ การจัดเก็บข้อมูลจะเก็บในลักษณะของเลขฐานสอง ด้วยเหตุผลที่ว่าอุปกรณ์ที่ใช้ในการจัดเก็บสามารถจัดเก็บแล้วได้อย่างมีประสิทธิภาพ คือจัดเก็บในรูปแบบของเลขฐานสอง คือข้อมูลนี้ ไม่ว่าจะเป็นข้อมูลอะไรก็แล้วแต่ เราก็มีวิธีที่จะแปลงให้อยู่ในรูปเลขฐานสองเพื่อให้สามารถจัดเก็บในระบบคอมพิวเตอร์ได้

คำว่า signal ให้ยกตัวอย่างว่า signal ส่งอย่างไร เมื่อเราพูดถึงสัญญาณต้องมีปริมาณหรือมีอะไรบางอย่างที่เราวัดได้หรือสามารถจะเปลี่ยน และควรจะต้องเปลี่ยนแปลงไปตามเวลา ถ้าเกิดว่าไม่มีการเปลี่ยนแปลง เราก็ไม่น่าจะเรียกว่าสัญญาณ เช่นสัญญาณ ไฟเขียว – ไฟแดง ก็มีการเปลี่ยนแปลง ในการเปลี่ยนแปลงก็เป็นตัวส่งข้อมูลข่าวสาร ในการเปลี่ยนแปลงสามารถบอกอะไรบางอย่างกับเราได้

สัญญาณในระบบสื่อสารปัจจุบันมีอยู่ด้วยกัน 3 รูปแบบ
แบบแรก กับแบบที่สามธรรมดาจะต้องอาศัยสายในการนำสัญญาณ ยกเว้นแบบที่สามในบางลักษณะมันอาจจะสามารถจะส่งไปในอากาศได้ ส่วนใหญ่ของการใช้สัญญาณส่งควบคู่กับสายที่นำสัญญาณแสง แต่แบบที่สองเราสามารถส่งไปได้โดยใช้ ไปในอากาศคือคลื่นวิทยุ อย่างแบบที่สามมีทั้งส่งไปในสาย และแบบที่ไม่ต้องใช้สาย อย่างที่ในการที่เราจะส่งข้อมูลจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง ต้องส่งโดยตัวอาศัยตัวสัญญาณที่เหมาะสมในการ carry หรือนำตัวข้อมูลนั้นไป คำว่าสัญญาณที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับว่าตัวที่นำพาสัญญาณเป็นอะไร สัญญาณที่ส่งไปก็จะต้องมีลักษณะที่เหมาะกับที่จะส่งผ่านไปในตัวนำสัญญาณที่เราเรียกว่าช่องนำสัญญาณ (Transmission media) จะพูดถึงในบทต่อไป สัญญาณนี้เป็นไปได้ทั้ง สัญญาณ analog และสัญญาณ digital
ข้อมูลที่เป็น Analog เช่น เสียงพูด เป็น Analog หรือโทรศัพท์เคลื่อนที่เราพูดใส่โทรศัพท์ โทรศัพท์ต้องมีกระบวนการหรือ chip ภายในที่แปลงเสียง analog ให้เป็น Digital ก่อนถึงจะสามารถส่งไปในระบบที่จะส่งเป็น digital ได้
สัญญาณที่เราพูดถึง 2 ประเภท คือ สัญญาณที่เป็น analog กับสัญญาณที่เป็น digital

คำถาม สัญญาณที่เป็น analog กับสัญญาณที่เป็น digital ต่างกันอย่างไร
มีคุณลักษณะ 2 ประการ ที่บอกถึงความแตกต่างคือ
1. ระดับของสัญญาณ สัญญาณ Digital มี 2 ระดับของสัญญาณที่แตกต่างกัน เหมือน switch ไฟ ที่มีแค่เปิดกับปิด แต่ switch ไฟ บาง switch ไฟสามารถปรับความสว่างได้ ว่าสว่างมากขึ้นหรือสว่างน้อยลง ไฟสามารถจะปรับต่อเนื่องขึ้นลงได้ ถ้าเปิดกับปิดก็เหมือนกับสัญญาณ digital จริง ๆ สัญญาณ digital อาจจะมีมากกว่า 2 ระดับก็ได้แต่ว่า จำนวนระดับของมันจะมีจำนวนที่จำกัด ถ้าเป็น analog จะมีห้วงของระดับสัญญาณต่ำสุดและสูงสุด แต่ระหว่างสูงสุดกับต่ำสุด มันจะเป็นค่าใดๆ ก็ได้
2. เมื่อมีการแปลงระดับของสัญญาณ ในกรณีของ digital จะมีการเปลี่ยนในลักษณะที่ก้าวกระโดด เช่น เปิด-ปิด เปิดสว่าง – ปิดก็มืด ถ้าเป็น analog การเปลี่ยนแปลงเป็นไปอย่างต่อเนื่องกัน ไม่สามารถจะกระโดดได้ การต่อเนื่องจะช้าหรือเร็วก็แล้วแต่ แต่ว่าเราปรับความสว่าง-หรือมืดแบบทันทีไม่ได้ ขึ้นอยู่กับว่าถ้าปิดเร็วก็จะมืดเร็ว แต่ว่าจะมีการเปลี่ยนจากสว่างมามืดต่อเนื่อง นี่คือคุณสมบัติที่แตกต่างประการที่สอง ของ digital กับ analog

ในระบบสื่อสารมีปัจจัยหลัก 2 ปัจจัยที่ทำให้มีผลต่อข้อมูล ซึ่งถ้าเป็นไปได้ในการสื่อสารเราต้องการ 3 สิ่ง นั้นคือความถูกต้อง ความเร็ว และระยะทาง เราอยากได้ 3 สิ่งนี้คือ ความถูกต้อง ความเร็ว(หมายถึง ปริมาณข้อมูลที่ส่งได้ต่อช่วงเวลาที่เท่ากัน) กับระยะทาง คือส่งได้ไกล ธรรมดาแล้วตัวที่เป็นตัวจำกัดให้ไม่สามารถเพิ่มขึ้นไปพร้อม ๆ หรือเพิ่มขึ้นมากๆ ได้ ปัจจัยหลัก ๆ ก็มีด้วยกัน คือ สิ่งที่เราเรียกว่า
1.สัญญาณรบกวน
2.เมื่อสัญญาณไม่ว่าจะอยู่ในรูปแบบใด ๆ ก็ตาม เมื่อส่งผ่านไปไกลๆ ความเข้มของสัญญาณ หรือกำลังของสัญญาณจะลดลงเรื่อยๆ
อันดับแรก สัญญาณรบกวน คือ สัญญาณใดๆ ก็แล้วแต่ที่ไม่ใช่ สัญญาณที่ carry หรือส่งข้อมูลที่เราต้องการ เมื่อสัญญาณจากที่อื่นมารบกวนสัญญาณของเราก็จะทำให้เกิดผลบางอย่าง เช่น ถ้าเป็นเสียง เราจะได้ยินเสียงที่ปลายทางมีเสียงรบกวน ถ้าเป็นโทรทัศน์ เราเปิด TV มาดูภาพก็อาจจะไม่ชัดเจน ถ้าเป็นข้อมูล ก็หมายถึงข้อมูลที่ได้รับก็อาจจะมีความผิดพลาดแตกต่างจากข้อมูลที่ส่งมาก็คือมี error เกิดขึ้นในการรับ-ส่งข้อมูลได้

การรบกวนเป็นสิ่งที่ไม่พึงปรารถนา แต่ว่าอาจจะเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงได้ยาก หรือหลีกเลี่ยงไม่ได้ โดยปกติถ้าสัญญาณเป็น digital ถ้าปริมาณของสัญญาณที่รบกวนมีไม่มาก เราสามารถที่จะลบหรือกรองหรือกำจัดสัญญาณรบกวนออกไปได้โดยสมบูรณ์หรือเกือบสมบูรณ์ แต่ในกรณีของสัญญาณ analog เป็นเรื่องยากกว่าที่เราจะกำจัดตัวสัญญาณรบกวนออกจากสัญญาณ Analog ที่เป็นอย่างนั้นเราก็คงจะมองเห็นได้แล้วว่า เนื่องจากสัญญาณ Digital มีระดับที่แตกต่างกัน เมื่อมีสัญญาณรบกวนเข้ามา เราสามารถที่จะแยกความแตกต่างระหว่างสัญญาณรบกวนกับสัญญาณที่แท้จริงได้ โดยเฉพาะถ้าสัญญาณรบกวนมีปริมาณที่ไม่สูงนัก

ที่นี้ก็เรารู้ว่าตรงนี้สัญญาณที่แท้จริงควรจะเป็นสัญญาณระดับ X ระดับที่แท้จริงควรจะเป็นระดับ Y แบบนี้ แล้วเราขาดกลไกในการกรองสัญญาณ เราก็สามารถสร้างสัญญาณใหม่ ให้แต่ต่างจากสัญญาณรบกวนได้ นั้นคือแบบภายใต้เงื่อนไขที่ว่าสัญญาณรบกวนมันจะต้องมีปริมาณไม่มากจนเกินไป เช่น ถ้าเป็นกรณีนี้ เราสามารถกำจัดสัญญาณรบกวนออกไปได้ เพราะว่ามีปริมาณน้อยมาก แต่ตรงนี้ไม่ได้เพราะ เราไม่สามารถบอกได้ว่าสัญญาณจริงเป็นระดับไหนกันแน่ เพราะว่าสัญญาณในช่วงเวลานี้มีสัญญาณปริมาณมากเมื่อเทียบกับกำลังในระดับที่ส่งข้อมูล ซึ่งถ้าเป็นกรณีนี้ก็มีผลในลักษณะซึ่งใกล้เคียงหรือแตกต่างกับสัญญาณ Analog คือหมายความว่ามันไม่สามารถที่จะ clean up ตัวสัญญาณรบกวน หรือไม่กำจัดสัญญาณรบกวนออกไปจากสัญญาณ digital ได้ ถ้าสัญญาณรบกวนมีปริมาณไม่มาก เราจะเข้าใจลักษณะตรงนี้ได้ดี ถ้าเกิดว่าบ้านเราดูทีวีผ่านดาวเทียม หรือผ่าน cable TV

คำว่า cable TV หมายถึง ผ่านดาวเทียมแต่ว่าเสียตังค์ ที่เค้าเรียกว่า cable TV เพราะอะไร เพราะประเทศในอเมริกา หรือยุโรป จะมีการบริการผ่านสาย cable จริงๆ วิ่งมาที่บ้าน ที่ต้องเสียเงิน หรืออย่าง เช่น IBC เป็น cable TV แต่จริง ๆ แล้วการส่ง ส่วนใหญ่อาศัยผ่านคลื่นวิทยุ ไม่ได้อาศัย cable แต่เราเรียก cable TV แต่ปัจจุบันเดี๋ยวนี้เราใช้ผ่านดาวเทียม เช่น True vision หรือของ samart ก็เหมือนกัน ซึ่งภาพที่ได้จะชัดแจ๋ว เพราะข้อมูลมันเป็น digital มา แต่ถ้าเกิดว่า ฝนตก ภาพจะ freeze หรือขาดหายไป

คำว่า freeze หมายความว่า เวลาที่เราดู TV ภาพหลายๆ ภาพจะส่งต่อมาเรื่อยๆ ถ้าสัญญาณผิดพลาดไป ก็ต้องเอาภาพล่าสุดมาฉายบนจอ แต่ลักษณะนี้นี้จะไม่เกิด ถ้าเราดู TV ด้วยเสาอากาศด้วยปกติ เป็นแบบสัญญาณ analog ซึ่งก็จะเป็นอีกลักษณะหนึ่งคือ ภาพอาจจะมีสัญญาณรบกวน แต่จะไม่มีการ freeze บางช่วงอาจมีหิมะเยอะ นั้นคือเป็นลักษณะของ Analog และเป็น digital สัญญาณ digital นี้ถ้าเกิดว่าถ้าสัญญาณรบกวนเยอะ ข้อมูลจะเสียไปเลย แต่ analog ก็คือว่าถ้าสัญญาณรบกวนน้อย ข้อมูลจะถูกต้องเกือบ 100 % แต่สัญญาณ Analog ก็คือสัญญาณรบกวนน้อยก็จะเห็น noise นิดหน่อย แต่ถ้าสัญญาณรบกวนมากคุณภาพก็จะลดลงไปเรื่อย ๆ แต่จะไม่มีกรณีภาพหายไปเหมือนกับ Digital

เมื่อกี้เราพูดถึงว่าระบบคอมพิวเตอร์หรือในระบบสื่อสาร สุดท้ายข้อมูลไม่ว่าจะมีรูปแบบใด ก็ต้องสามารถจะจัดเก็บในรูปแบบของข้อมูล binary คือข้อมูล digital ได้ เพื่อให้สามารถทำการจัดเก็บ ประมวลผล และส่งผ่านเครือข่ายได้ ถ้าเป็นตัวเลขจากเลขฐานสิบ ก็แปลงเป็นเลขฐานสอง แต่ถ้าเป็นข้อมูลตัวอักษร ตัวอักษรที่เราเขียนอยู่บนกระดาษต่างๆ เมื่อเราต้องการจัดเก็บในคอมพิวเตอร์ เราจำเป็นต้องแทนมันด้วยรหัส เราเรียกว่า CODE กระบวนการในการ match หรือแปลง จากตัวอักษรให้เป็นรหัสที่สามารถจัดเก็บ และประมวลได้ในเครื่องคอมพิวเตอร์ เราเรียกว่า Character encoding ซึ่งก็จำเป็นจะต้องมีมาตรฐาน มาตรฐานก็จะทำให้เราจัดเก็บหรือสร้างข้อมูลตัวอักษรด้วยโปรแกรมหนึ่งก็สามารถจะใช้อีกโปรแกรมหนึ่งในการนำไปประมวลผล หรือใช้งานต่อไปได้ คือตัวอย่างของรหัสที่มีการใช้งานตั้งแต่อดีตมา คือ ASCII, EBCDIC (คือเป็นมาตรฐานระบบคอมพิวเตอร์ ของ IBM เครื่องประเภทเมนเฟรม ) นอกจาก ASCII และ EBCDIC ก็มีรหัสตัวอักษรอีกชุดหนึ่งที่มีการใช้งานมากขึ้นเราเรียกว่า UNICODE

ASCII เป็นรหัสที่เราเห็นเป็นรหัสที่มีความยาว 7 Bit คือประกอบไปด้วยจำนวน binary จำนวน 7 ตัวด้วยกัน คือซึ่งรหัสชุดหนึ่งจะประกอบไปด้วยตัวเลข binary จำนวน 7 Bit Bit ที่ 6 จะอยู่ขวาสุด ตำแหน่งแรกสุดของข้อมูลใน binary เราจะเรียกว่า Bit ที่ 0 เราไม่เรียกว่า Bit ที่ 1 เพราะฉะนั้น A ก็จะเป็นข้อมูลที่จัดเก็บเป็น code ในคอมพิวเตอร์ คือ 1000001 หรืออย่างเช่น NARISARA (ภาษาไทยเราก็ match ได้ แต่ต้องไม่ใช่ด้วยรหัส ASCII) ถามว่าต้องใช้ข้อมูลจำนวนกี่ Bit คำตอบคือ ต้องดูว่ากี่ตัวอักษร แต่ละตัวอักษรใช้ 7 Bit ดังนั้นต้องใช้ทั้งหมด 56 Bit

ในตัวอย่างเราใช้รหัสASCRII เป็นแบบ 7 Bit แต่ส่วนใหญ่ปัจจุบันที่เราใช้รหัส ASCII แบบ 8 Bit แต่ว่าตัวอักษรภาษาอังกฤษ ตัวเล็กตัวใหญ่ ตัวเลขมันจะเขียนแทนด้วย 7 Bit แทนอักขระ ได้ 128 อักขระตัวอักษร เพราะ 7 Bit ที่แตกต่างกันมีได้ 128 คือ 27 (สองยกกำลังเจ็ด) ถ้า 28 จะได้ 256 เป็นรหัส ASCII แบบ 8 bit 128 ตัวแรกกับ 128 ตัวหลัง ซึ่งธรรมดาจะเป็นตัวเลขพวก graphic ส่วนภาษาไทยจะใช้ 128 ตัวหลัง ซึ่งจะเท่ากับตัวอักษรภาษาไทย เนื่องจากภาษาไทยมีอักขระประมาณ 70-80 (รวมพยัญชนะ อักขระ วรรณยุกต์) ซึ่งจะเพียงพอที่จะบรรจุใน 128 ตัวหลัง

ในปัจจุบัน จะมี Character encoding standard ใหม่ซึ่งเราเรียกว่า UNICODE เช่น ถ้าเราเปิด web หน้าภาษาไทย แต่ตัวหนังสือไม่เป็นภาษาไทย เราจะแก้ไขโดยการเปิด Character encoding แล้วเลือก UNICODE หรือภาษาไทย TIS 620 หรือ window 874-- 2 อันนี้ก็ใกล้เคียงกันมาก 2 อันนี้ก็อาศัยหลักที่เมื่อกี้อธิบายให้ฟัง--- UNICODE คืออะไร ---western คือ ภาษาอังกฤษโดยทั่วไป---ISO 8859— UNICODE คือ การแปลงตัวอักษรเป็นข้อมูล binary เหมือนกับ ASCII เพียงแต่ UNICODE สามารถมีความยาวของรหัสเกินมากกว่า 7 - 8 Bit ได้ สามารถจัดเก็บได้ถึง 16 Bit เพื่อทำให้เราสามารถแทนอักขระ หรือภาษาที่มีอยู่ในโลกนี้ได้ทั้งหมด อย่างภาษา จีน หรือ ญี่ปุ่น จะไม่สามารถใช้เหมือนภาษาไทยได้ เพราะภาษาจีน และ ญี่ปุ่น มีอักขระเกินร้อยตัว หรือรวมกัน 256 ก็ไม่พอ จึงต้องใช้ UNICODE ถึงจะแทนได้หมด คือว่าใน code อย่างเช่น ถ้าเราดูที่ ASCII ใน code มีการกำหนดแค่รหัส 1 -2 -3- 4 -A-B-C มีหมด แต่ UNICODE จะยาวหมดเลย มีตั้งแต่ ภาษาอังกฤษ ภาษาจีน ภาษาไทย มีภาษาในโลกทั้งหมดได้ เพราะฉะนั้นถ้าเรามีโปรแกรมที่พิมพ์หรือ FONT ที่พิมพ์ ภาษาใดก็ตามเราสามารถจะเขียนเอกสารซึ่งใน 1 หน้า มีทุกภาษาในโลกได้ คือ UNICODE แต่ถ้าใช้ รหัสภาษาไทยแบบ TIS 620 หรือ window 874 ในหน้า web เราก็จะมีแค่ 2 ภาษา คือภาษาอังกฤษและไทย เพราะฉะนั้นหลายๆ ครั้งใน e-mail หรือ web บางทีเปิดมาภาษาไทยเราอ่านไม่รู้เรื่อง เพราะว่าอาจจะเขียนการส่งในรูปของ UNICODE พอเปิดมาใช้ assume ว่ามันเป็นอักขระเขียนด้วย window 874 หรือ TIS 620 ก็อ่านไม่รู้เรื่อง เป็นคนละมาตรฐานเหมือนกันกับลองเปรียบเทียบตัวอักษร A ของ ASCII กับตัวอักษร A ของอีกรหัสมาตรฐานนึง ก็เป็นคนละรหัสกัน เพราะฉะนั้นเราเอาโปรแกรมนึงเขียนขึ้นมาโดยการใช้รหัส ASCII เราเอาข้อมูลนี้ไปเปิดด้วยอีกโปรแกรมนึงที่อ่านด้วยรหัส EBCDIC มันก็จะเป็นตัวอักษรที่ออกมาไม่รู้เรื่องไม่เข้าใจ

ข้อมูลประเภทอื่น ๆ เช่น รูปภาพหรือ ภาพ VDO ก็มีมาตรฐานหรือวิธีการจัดเก็บเหมือนกัน แต่กระบวนการหรือการแปลงข้อมูล อย่างเช่น ภาพ video ไปเป็นข้อมูล Digital ที่จัดเก็บในคอมพิวเตอร์นั้น เป็นกระบวนการที่ซับซ้อนกว่าการแปลงข้อมูลตัวอักษรให้เป็นข้อมูล Digital

นอกเหนือจากสัญญาณรบกวนแล้ว ปัจจัยที่มีผลต่อความถูกต้อง ความเร็วในการรับ-ส่งข้อมูล ระยะทางที่สามารถจะส่งข้อมูลไปได้ ก็คือเรื่องของการลดทอน การสูญเสียกำลังของตัวสัญญาณ เมื่อส่งไปไกล ๆ เช่น เวลาที่ใช้ไฟฉายส่องไป แสงวิ่งไปได้ระยะทางนึง แสงก็หายไป เนื่องจากมีการลดทอน ทำให้กำลังลดลงเรื่อยๆ กำลังนี้เราสามารถจะระบุหน่วยกำลังของสัญญาณได้ 2 แบบด้วยกัน
แบบแรกคือระบุหน่วยของกำลังไฟเป็น WATT (วัตต์ )เช่น มือถือ 2 WATT คือกำลังสัญญาณที่มีหน่วยเป็นวัตต์ อีกอันคือ เป็นหน่วยที่เราเรียกว่า หน่วย Decibel (เดซิเบล) เป็นหน่วยของเสียงคือ เป็นหน่วยของการเปรียบเทียบระหว่างอัตราส่วนอย่างเช่น กำลังของสัญญาณหนึ่ง หารด้วยอีกกำลังหนึ่ง dB = 10 log10 (P2 / P1) ก็จะได้เป็นหน่วย Decibel ผลของการที่เราแสดงหน่วยของสัญญาณเป็นเดซิเบล ทำให้เรากำหนดสัญญาณได้ง่าย เช่น จากจุด A ไป จุด B เป็น -10dB หมายถึงว่า กำลังจากสัญญาณ A เมื่อเดินทางไป จุด B กำลังจะลดลง – 10dB ถ้ากำลังที่จุด A เป็น 5 dB ไปถึงจุด B มันก็จะกลายเป็น -5 dB ก็คือ ลบไป 10 dB ในตัวอย่างนี้ที่เห็นว่าเป็น + 20 dB เพราะว่าเรามีอุปกรณ์ซึ่งเพิ่มกำลัง อุปกรณ์ทวนสัญญาณ หรือขยายสัญญาณ ทำให้กำลังมันเพิ่มขึ้น และส่งจาก B ไป C กำลังก็ลดลงเพราะว่าสัญญาณส่งไปในระยะทางไกล ๆ กำลังก็จะลดลงไปเรื่อย ๆ เพราะฉะนั้นโดยรวมจากจุด A ไปยังจุด B กำลังลดลง -5 dB

โดยสรุปสัญญาณรบกวน และการลดทอนของสัญญาณเป็นปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับความถูกต้อง ความเร็ว ระยะทางไกล คือเป็นปัจจัยที่ทำให้ไม่สามารถได้ความถูกต้องตามที่เราต้องการ ความเร็วตามที่เราต้องการ และระยะทางตามที่เราต้องการ

ที่นี้เรามาพูดถึงสัญญาณ Analog ซึ่งจะใช้ในการสื่อสารข้อมูล มีคุณสมบัติของสัญญาณที่สำคัญ 3 ประการ ด้วยกันคือ
– Amplitude
- Frequency
- Phase

Amplitude คือ ระดับสูงสุดหรือต่ำสุดของสัญญาณ เมื่อมีการ swing มากคือมีการ Amplitude สูง ถ้า swing น้อย ๆ Amplitude ก็จะต่ำ เหมือนกับคลื่น มีคลื่นได้การกระเพื่อมของคลื่น ถ้ากระเพื่อมมาก Amplitude สูง ถ้ากระเพื่อมน้อย Amplitude ต่ำ ถ้าเป็นเสียง เสียงที่ดังคือเป็นเสียงที่มี Amplitude สูง
Frequency ความถี่มีหน่วยเป็น Hz บางทีเราเรียกว่า Cycle per Second (หรือรอบต่อวินาที) คือสัญญาณ analog ที่มันครบ 1 รอบ ถ้าได้ 2 รอบต่อวินาที หมายถึง มีความถี่เป็น 2 Hz มีคำที่เกี่ยวข้องกับ Frequency คือ เรื่องของ Spectrum กับ Bandwidth

Spectrum คือสัญญาณบริสุทธิ์ เป็นสัญญาณที่มีความถี่เดียว แต่สัญญาณที่ปรากฏหรือใช้งานในทางปฏิบัติมันจะประกอบไปด้วยหลาย ๆ ความถี่มาผสมกัน เพราะฉะนั้นสัญญาณนึงอาจจมีความถี่ต่ำ 1 Hz - 3 Hz Spectrum คือช่วงของความถี่ของสัญญาณที่เป็นองค์ประกอบของสัญญาณช่วงนั้นๆ เช่น ถ้าเอา 3 สัญญาณมารวมกัน สัญญาณที่เกิดจากการรวมกัน Spectrum ช่วงของมันจะอยู่ในช่วง 1-3 Hz นั้นคือความหมายของคำว่า Spectrum เช่นเสียงพูดของคนเรา เมื่อเราวิเคราะห์ออกมาก็จะประกอบไปด้วย ความถี่ต่าง ๆ หลายๆ ความถี่ผสมกันอยู่

Bandwidth คือ ผลต่างระหว่างความถี่สูงสุด กับ ความถี่ต่ำสุด เช่น 3 อันนี้มารวมกัน ความถี่สูงสุดคือ 3 Hz ความถี่ต่ำสุดคือ 1 Hz แล้ว 3 – 1 คือ 2 Hz ก็คือคำว่า Bandwidth ความกว้างของผลต่างระหว่างความถี่สูงสุดกับความถี่ต่ำสุดที่อยู่ในสัญญาณนั้น ๆ Bandwidth ของสัญญาณสัมพันธ์กับ Bandwidth ของช่องสื่อสารหรือ transmission media เช่น สายคลื่นวิทยุBandwidth ของสัญญาณเหมือนความกว้างของรถ Bandwidth ของช่องสื่อสารเหมือนกับความกว้างของถนน ถ้าถนนแคบรถก็ไปไม่ได้ สัญญาณก็ส่งผ่านไปไม่ได้ หรือส่งผ่านไปได้ก็มีความเสียหาย นั่นคือความหมายของคำว่า Bandwidth

คำสุดท้ายคือคำว่า Phase ถ้าเราดูตัวสัญญาณ Analog เราจะเห็นว่า มันมีรอบของมันจากศูนย์ขึ้นไปจนถึงจุดสูงสุด จากนั้นลงมาศูนย์ใหม่ และลงมาถึงจุดต่ำสุดและกลับขึ้นไปใหม่ นี่คือเราเรียกว่าครบ 1 รอบ

Phase ของสัญญาณก็คือว่า เป็นตัวที่เราใช้อ้างอิงว่ามันอยู่ ณ จุดไหนใน 1 รอบของการเปลี่ยนแปลง เพราะฉะนั้นเมื่อเราพูดถึง Phase เราก็ระบุตำแหน่งด้วย เช่น เราบอกว่า Phase ของสัญญาณมีค่าเท่าไร คือเราต้องระบุเวลาด้วย เช่น ณ เวลานี้ มี Phase เท่ากับ 90 องศา สัญญาณถัดมาอยู่ที่ 270 องศา เพราะฉะนั้น 180 องศาคือผลต่างของ Phase ที่เกิดความเปลี่ยนแปลง ณ จุดนั้น เช่นเดียวกันถ้า phase นี้ 90 องศา แต่ถัดมาคือ 180 องศา Phase มันเกิดกระโดดที่ 90 องศา การกระโดดคือ Phase change การกระโดดของ Phase เราสามารถนำมาใช้ในการส่งข้อมูลได้ ธรรมดาตัวสัญญาณไม่มีการกระโดด แต่ถ้าเราบังคับให้มันกระโดด ที่ฝั่งรับเรา sent หรือ check ว่าเกิดการกระโดด เราก็จะรู้ว่าข้อมูลที่ส่งมาเป็น 0 หรือ 1 เช่นเป็น 0 ไม่กระโดด 1 กระโดด ทำให้เรานำมาปรับใช้ในการส่งข้อมูลได้

อันนี้อาจจะไม่เกี่ยวกับระบบของการสื่อสารข้อมูล แต่เราใส่เข้ามาให้เกิดความสมบูรณ์ คือในการที่เราส่งข้อมูล Analog เช่น เสียงหรือภาพ โดยการใช้สัญญาณ Analog ก็คือกลไกในส่ง กระจายคลื่นวิทยุหรือโทรทัศน์นั้นเอง คือระบบโทรทัศน์หรือวิทยุที่เราใช้ในปัจจุบันที่เราเรียกว่าเป็น ระบบ Analog คือว่าเราใช้ข้อมูล Analog โดยที่ไม่มีการแปลงเป็น Digital เอาข้อมูล Analog แล้วก็มา keyword สัญญาณ analog แล้วก็ส่งคลื่นวิทยุออกไป เราจะไม่พูดถึงในรายละเอียด

กระบวนการที่ส่งข้อมูล Analog โดยการใช้สัญญาณ Analog ก็จะมีรูปสัญญาณที่แตกต่างกัน ที่เราเรียกว่า
- Amplitude modulation วิทยุ AM
- Frequency modulation วิทยุ FM
ที่นี้เราจะพูดถึงการส่งข้อมูล Digital สามารถโดยใช้สัญญาณ Digital หรือ โดยใช้สัญญาณ Analog เราจะใช้สัญญาณ Digital หรือ Analog ขึ้นอยู่กับสื่อหรือตัวกลาง (Transmission media) ที่เราใช้ Transmission media ในที่นี้หมายถึงอะไร ก็หมายถึง สาย Cable หรือ อากาศ เราจะใช้สัญญาณเป็นแบบ digital หรือแบบ Analog นี้ขึ้นอยู่กับ Transmission media นั้นๆ ว่าออกแบบมาเพื่อใช้ในการส่งสัญญาณประเภทไหน

ที่นี้เรามาดูในกรณีที่เราใช้สัญญาณ Digital ในการส่งข้อมูลกันก่อน ก็มีวิธีการต่างๆ มากกว่า แต่วิธีที่ได้พูดไปใน preclass lecture คือวิธีการที่เราเรียกว่า NRZ-L (ย่อมาจาก Non-Return to Zero Level) ในวิธีการนี้ สัญญาณ digital ที่เราใช้มีด้วยกัน 2 ระดับ คือสัญญาณระดับต่ำ และสัญญาณระดับสูง เช่น ในช่วงเวลาที่เราส่งข้อมูล ในกรณีนี้ 1 จะใช้แทนในระดับสัญญาณต่ำหรือสูงก็ได้ ขอให้มันกลับกันนั่นเอง ตัวอย่าง 1 แทนในระดับสัญญาณต่ำ 0 แทนในระดับสัญญาณสูง ให้เรานึกว่าภาพว่ามีแกนหนึ่งเป็นเวลา ระบบนี้ส่งข้อมูลที่ความเร็ว 1 Bit ต่อ 1 วินาที หมายถึง การส่งแต่ละ Bit นั้นคือการส่ง 1Bit ใช้เวลา 1 วินาที เส้นประคือ 1 วินาที 2 วินาที 3 วินาที …. แต่ละ bit ใช้เวลาในการส่ง 1 วินาที

เพราะฉะนั้นในวินาทีแรกถ้าดูที่ NRZ-L เราส่งข้อมูล 1 ในระดับของสัญญาณจะเป็นระดับสัญญาณต่ำ ถ้าเป็นข้อมูลการส่งโดยการใช้สัญญาณไฟฟ้า สัญญาณไฟฟ้าที่วิ่งอยู่ในสายที่เชื่อมระหว่างจุด 2 จุดก็จะเป็นระดับสัญญาณต่ำในระยะเวลา 1 วินาที ถ้าในระยะเวลา 1วินาที ถ้าฝั่งรับมีอุปกรณ์ซึ่งวัดระดับสัญญาณได้ก็จะวัดระดับสัญญาณได้ว่ามีระดับต่ำ วินาทีถัดไป ส่งข้อมูล 0 เพราะฉะนั้นฝั่งส่งก็จะยกระดับของสัญญาณเป็นระดับสูง คงไว้แบบนี้เป็นอีกเวลา 1 วินาที เป็นแบบนี้ไปเรื่อย ๆ นั้นคือวิธีการที่เราสามารถจะส่งข้อมูลโดยการใช้การเปลี่ยนของระดับสัญญาณ Digital ได้ ฝั่งรับก็จะต้องมีอุปกรณ์ ซึ่งรับสัญญาณในแต่ละช่วงเวลาได้ เพื่อให้แปลงกลับไปเป็นข้อมูล 0 หรือ 1 ได้เหมือนกับต้นทาง นั้นคือ NRZ-L

ถ้าจะส่งข้อมูล NARISARA ในรหัส ASCII อันดับแรกต้องแปลงให้เป็นรหัส ASCII ต้องแปลงแต่ละ Bit ให้เป็นในรูปของสัญญาณ คือเป็นวิธีการในการส่งของมูลพื้นฐาน ในทางปฏิบัติจริงๆ อาจจะเป็น บวก และ ลบ ก็ได้ ในภาพนี้คือเส้นดำแนวนอนเป็นสัญญาณระดับ 0 ในกรณีนี้ เป็นตัวอย่างระดับต่ำ ในทางปฏิบัติ 1 อาจจะแทนด้วยสัญญาณไฟฟ้าเป็น ลบ0 แทนด้วยสัญญาณไฟฟ้าเป็นบวก คำว่า ลบ กับ บวก ก็คือ ไฟมันวิ่งสลับตำแหน่งกัน คือสายไฟฟ้าโดยทั่วไปสัญญาณมันจะเป็นคู่ กระแสไฟฟ้าจะวิ่งในสายเส้นหนึ่ง และย้อนกลับไปอีกเส้นหนึ่ง เพื่อให้ครบวงจร ที่เห็นเขียนอยู่เส้นเดียวจริง ๆ แล้วข้างในมี 2 เส้น คือเส้นหนึ่งให้ไฟฟ้าส่งไปที่ฝั่งรับ และส่งย้อนกลับมา

ในตัวอย่างก็ NRZ-L ยกตัวอย่างเช่น การส่งผ่านทาง Serial Port ซึ่งปัจจุบันใช้น้อยลงไปเยอะ บางทีเราเรียกว่า RS-232 Serial Port แต่เดิมมีการใช้งานมาก ปัจจุบันเรามี port USB เข้ามา ทำให้การใช้ Serial Port ลดน้อยลง Serial Port เป็นตัวอย่างที่มีการส่งผ่านข้อมูล ผ่าน Serial Port มันจะแปลงข้อมูลให้อยู่ในรูปของแบบสัญญาณโดยอาศัย มาตรฐานของการ encoding ที่เราเรียกว่า NRZ-L เป็นการส่งข้อมูลโดยใช้สัญญาณ digital แบบพื้นฐาน ถ้าเราเปรียบเทียบกับอันที่สองคือ NRZ-I คือมันต่างกันอย่างไร

NRZ-L และ NRZ-I ต่างกันอย่างไร อันแรกเราใช้ลำดับของสัญญาณ อันที่สองเราใช้การเปลี่ยนแปลงของระดับสัญญาณ คือในการส่ง 0 นี่สัญญาณไม่มีการเปลี่ยนแปลงระดับ แต่ถ้าส่ง 1 เมื่อไรจะมีการเปลี่ยนแปลง คือมันไม่ใช่ตัวระดับที่เป็นตัวสื่อถึง 0 กับ 1 แต่ว่ามันคือการเปลี่ยนหรือไปเปลี่ยน ที่เป็นตัวสื่อถึงกับส่งข้อมูล 0 หรือการส่งข้อมูล 1 อย่างเช่น ในกรณีนี้เราเปลี่ยนจากระดับสูงมาต่ำ หมายถึง 1 เปลี่ยนจากต่ำไปสูงคือ 1 สูงมาต่ำคือ 1 แต่ถ้า 0 จะไม่มีการเปลี่ยน ถ้าเป็น 0 อยู่แล้วก็จะเป็น 0 ต่อไป ถ้าเป็นต่ำก็จะเป็นต่ำต่อไป

(NRZ-I ) I หมายถึงการ invert (การเปลี่ยน) สองอันแรกคือวิธีการพื้นฐาน วิธีที่ซับซ้อนขึ้นมาคือ ตัวอย่างที่เราเรียกว่า Manchester encoding จะเป็นวิธีการที่ซ้ำซ้อนขึ้นมา ใช้ในการส่งข้อมูลที่ต้องการใช้ความเร็วสูง เช่นการส่งผ่านข้อมูลในสาย LAN ในการแปลงข้อมูลเป็นสัญญาณ digital โดยอาศัย encoding ที่เป็น Manchester encoding นี้คือ เป็นตัวอย่างใช้ในมาตรฐานการส่งผ่านสาย LAN PORT นี่คือตัวอย่างระบบที่เรารู้จักการส่งเป็นอย่างดี ที่ใช้การส่งสัญญาณเป็น Digital เช่น LAN USB Port Serial Port RS-232 DV Port ที่ เรียกอีกอย่างว่า Firewire Digital Video Port เป็น Port ที่ใช้ส่งผ่านข้อมูล Video

ปัญหาของ NRZ-L และ NRZ-I คือ ถ้าข้อมูลเป็น 0 ต่อเนื่องกันนาน ๆ ระดับก็จะนิ่งไปเรื่อย หรือว่าเป็น NRZ-L ไม่ว่าจะเป็น 0 หรือ 1 ก็แล้วแต่ ถ้าเป็น 1 ต่อเนื่องกันไป ระดับสัญญาณจะเป็นระดับที่คงที่ พอมันคงที่แล้วเกิดอะไรขึ้น ในระบบสื่อสารการ Sync ระหว่างฝั่งส่งและฝั่งรับเป็นสิ่งสำคัญ คำว่าการ sync คือ ฝั่งส่งและฝั่งรับจะต้องรู้ช่วงเวลาในการส่งแต่ละ Bit เพราะฝั่งรับจะต้อง check ในแต่ละช่วงเวลา ถ้าฝั่งรับ check เร็วไป หรือ check ช้าไป ก็ข้อมูลก็จะผิดพลาดทำให้จังหวะของการส่ง และการรับไม่ Sync กัน ซึ่งถ้าสัญญาณ เป็นสัญญาณที่เสมอกันตลอดมันไม่มีจุดที่จะ Sync กันได้ คือจังหวะของการรับและส่งถูกกำหนดด้วยการเคาะ อุปกรณ์ 2 ตัวเดินยังไงก็ไม่มีมันตรงกัน ถ้าสัญญาณนิ่ง ๆ มันก็เคาะตามจังหวะของมันไปเรื่อย ๆ จนสุดท้ายมันไม่ตรงกัน ถ้าเกิดว่ามันมีการเปลี่ยนสัญญาณบางจุด จุดนี้จะเป็นเหมือนกับให้มัน Sync ให้ตรงกันได้ NRZ มีข้อเสีย ก็เพื่อทำ NRZ-I เข้ามาซึ่งมีข้อดีอยู่อย่างคือ อย่างเช่นถ้าเป็น 1 ก็จะสลับไปเรื่อยไม่มีปัญหา แต่ถ้าเป็น 0 ก็ยังมีปัญหาอยู่ แต่ถ้าเป็น NRZ- L ไม่ว่าจะเป็น 0 หรือ 1 ก็จะต่อเนื่องกันไป สัญญาณจะเป็นระดับไม่นิ่ง และว่าจะเห็นว่ามันมีการขึ้นลง เป็นระยะๆ จังหวะที่มันเปลี่ยน มันสามารถ Sync ระหว่างต้นทางกับปลายทางได้ เป็นจุดอ้างอิงได้ ทำให้จังหวะของการส่งและรับสัมพันธ์กัน

ระบบสื่อสารในบางระบบจำเป็นต้องใช้สัญญาณ Analog ระบบสื่อสารบางระบบที่เราจำเป็นต้องใช้ สัญญาณ Analog ในการสื่อสารข้อมูล ในส่งข้อมูลเช่น การส่งข้อมูลในสายโทรศัพท์ ซึ่งสายโทรศัพท์ไม่ได้ถูกสร้างขึ้นมาเพื่อใช้ส่งข้อมูลที่เป็นสัญญาณDigital หรือการส่งข้อมูลโดยใช้คลื่นวิทยุ โดยธรรมชาติเป็นสัญญาณ Analog อยู่แล้ว ในบางกรณี การส่งข้อมูลโดยใช้สัญญาณ Analog การส่งข้อมูลโดยสัญญาณ analog จะอาศัยการปรับเปลี่ยนคุณสมบัติ 1 ใน 3 หรือ เป็น combination ของมันเพื่อใช้ในการส่งข้อมูล ซึ่งเทคนิคในการส่งข้อมูลโดยใช้สัญญาณ Analog นี้เราจะใช้กลไกที่เราเรียกว่า กระบวนการ modulation ซึ่งทำให้คุณสมบัติบางด้านของสัญญาณ Analog ปรับเปลี่ยนไปตามข้อมูลที่เราต้องการจะส่ง

ก็จะมีวิธีการด้วยด้วยกัน 3 วิธีการหลัก ซึ่งแต่ละวิธีการก็จะทำให้เกิดผลของการปรับเปลี่ยนคุณสมบัติในด้านของ Amplitude Frequency และในด้านของ Phase การส่งข้อมูลด้วยสัญญาณ Analog เดิมทีเริ่มด้วยการสร้างตัวสัญญาณ Analog เริ่มต้นที่เราเรียกว่า Carrier wave ขึ้นมา ซึ่ง Carrier wave มีผลทางด้านที่สับเปลี่ยนไปตามช่วงของเวลา เช่นกระบวนการส่งโดยใช้กลไกที่เราเรียกว่า Amplitude modulation ผลของมันก็คือ จะทำให้ Amplitude ของตัว Carrier signal หรือของสัญญาณ Analog มันมีการเปลี่ยนแปลงไปตามข้อมูลที่เราต้องการจะส่งในแต่ละช่วงของเวลา

เช่น เราส่งข้อมูลเป็น 4 ช่วง แต่ละช่วงเวลา เราส่งข้อมูลทีละ Bit ซึ่งในกรณีนี้ bit นึงมีผลทำให้สัญญาณ analog ที่ส่งออกไปในช่วงเวลานี้ Amplitude ต่ำ ถ้าส่ง 0 Amplitude จะสูง จะเห็นว่าแต่ละช่วงเวลา Amplitude ก็จะขึ้นๆ ลงๆ ย้ำอีกครั้งว่า Amplitude ในที่นี้หมายถึง ความสูงต่ำของมัน ไม่ใช่ค่าในเวลาใดเวลาหนึ่ง จะเห็นว่ามีการ swing มากและ swing น้อยแตกต่างกัน เป็นลักษณะการส่งข้อมูลของสัญญาณ analog โดยอาศัยกลไก ที่เราเรียกว่า Amplitude Modulation ซึ่งเมื่อสัญญาณ Analog ไปถึงปลายทางก็จะทำการตรวจวัดระดับของ Amplitude ในแต่ละช่วงเวลา ทำให้สามารถจะแปลงสัญญาณที่รับกลับไปเป็นข้อมูล อย่างเช่น กรณี 10 01 กลไกเกิดขึ้นในลักษณะที่เราเรียกว่า Amplitude Modulation

ในอัตราของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติ อย่างเช่น ในกรณีการเปลี่ยนแปลงของ Amplitude นี้ อัตราของการเปลี่ยนแปลงมีชื่อเรียกเฉพาะว่า Baud – มีคำว่า baud rate กับ Bit rate นี่คือเท่ากัน baud rate คืออัตราของการเปลี่ยนแปลง เช่น ช่วงเวลานี้คือ 1วินาที เพราะฉะนั้น Amplitude นี่จะเปลี่ยนแปลงในอัตราสูงสุด คือ 1 ครั้งต่อวินาที คือเปลี่ยนแปลงสูงสุดทุก 1 วินาที ซึ่งกรณีนี้จะเท่ากับ bit rate คือ ในแต่ละช่วงเวลาเราส่งข้อมูล 1 bit ต่อวินาที ในกรณีนี้ baud rate กับ Bit rate จะเท่ากัน ในกรณีอื่น ที่ทำให้ baud rate กับ Bit rate นี้ไม่เท่ากัน ก็คือในกรณีของ Amplitude modulation นี่ เราสามารถมีระดับของ Amplitude มากกว่า 2 ระดับก็ได้ เช่น มี 4 ระดับ เพราะฉะนั้นในแต่ละช่วงเวลาที่มันส่ง แทนที่ในกรณีที่แล้วส่งทีละ bit แต่ในกรณีนี้ ส่งทีละ 2 bit เพราะว่า Amplitude มี 4 ระดับ ระดับที่ 1 อาจแทนข้อมูล 0, 1 เพราะฉะนั้นในแต่ละระดับแทนข้อมูลทีเดียว 2 bit เพราะฉะนั้น ในกรณีนี้ คือช่วงเวลานี้ยังเป็น 1 วินาทีเหมือนเดิม แต่ว่าถ้าใช้ 4 ระดับ ก็จะทำให้ส่งแต่ละครั้ง จะส่งได้ทีละ 2 bit เพราะฉะนั้นในกรณีนี้ baud rate เป็น 1 แต่ bit rate เป็น 2 สองเท่าของ baud rate คือ ความแตกต่างระหว่าง baud rate กับ Bit rate

baud rate คือตัว Carrier หรือตัว Analog signal ในกรณีนี้คือมีอัตราการเปลี่ยนของ Amplitude เปลี่ยนบ่อยแค่ไหนอีกครั้งต่อ 1 วินาที แต่ bit rate คือจำนวน bit ที่ส่งจริงๆ เป็นจำนวนกี่ bit ต่อ 1 วินาที ถ้าระดับ Amplitude มีแค่ 2 ระดับ baud rate กับ Bit rate จะเท่ากัน แต่ถ้าระดับ Amplitude ใช้ 4 ระดับ เพราะฉะนั้น 1 ใน 4 ระดับ ก็จะแทน 2 bit เพราะฉะนั้นส่งข้อมูลแต่ละครั้งในกรณีหลังนี้ ก็จะเหมือนกับส่งได้ทีละ 2 bit ความเร็วหรือ bit rate จะเพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่า

เพราะฉะนั้นถ้าเราใช้จำนวนระดับที่เพิ่มขึ้น แทนที่จะใช้ 4 ระดับที่ต่างกันเป็น 8 ระดับ คือเราจะส่งได้พร้อมกันครั้งละพร้อมกัน 3 bit เพราะมี 8 ระดับก็จะเป็น 000 001 100 001 011 010 110 111 อัตราการเปลี่ยนของ Amplitude ก็ยังเหมือนเดิม เพียงแต่ว่าระดับของสัญญาณ analog แต่ละระดับนี้จะแทนข้อมูล 3 bit อัตราการเปลี่ยนของ Amplitude ก็เหมือนเดิมแต่ทีนี้ แต่ละช่วงเวลามันจะส่งข้อมูลทีละ 3 bit ในกรณีสุดท้าย bit rate จะเป็น 3 เท่าของ Baud rate นี่คือวิธีการของการเพิ่มความเร็ว แต่เราไม่สามารถจะเพิ่มความเร็วขึ้นไปเรื่อย ๆ ด้วยวิธีการนี้ เพราะยิ่งจำนวนระดับ Amplitude ที่ต่างมีจำนวนมากขึ้น ความแตกต่างของ ระดับAmplitude ที่ใกล้กันก็จะแคบลง คือระดับสูงสุดของมันถูกกำหนดโดยกำลังส่ง ถ้าเราซอย Amplitude เป็นหลายระดับ แต่ละระดับก็จะอยู่ใกล้กันมากขึ้น โอกาส มีความผิดพลาดมากขึ้น ทำให้เราไม่สามารถเพิ่มความเร็วขึ้นไปเรื่อยได้ ในทางกลับกันก็มี Frequency modulation ซึ่งกลับกัน ในกรณีนี้คือ ระดับ Amplitude เท่ากันตลอด แต่ความถี่ของสัญญาณเปลี่ยนไป ในกรณีนี้คือมีความถี่ต่ำ กับความถี่สูง ถ้าส่งสัญญาณความถี่ต่ำ เมื่อเราต้องส่งต่ำ ส่งสัญญาณความถี่สูง เมื่อเราต้องส่งสูง ก็เช่นเดียวกับ Amplitude modulation ถ้าเราต้องการความเร็วในการส่งเพิ่มมากขึ้นโดยที่อัตราการเปลี่ยนแปลงความถี่ยังคงเหมือนเดิม เราก็สามารถจะซอยความถี่ให้มันมีหลายระดับมากขึ้นไปด้วย

อาจารย์ สรุปว่าวันนี้เรียนไรบ้าง
-DATA
-การจัดเก็บข้อมูลข้อมูลตัวอักษร ที่เราเรียกว่า Character Coding
-ปัจจัยต่อ ความถูกต้อง ความเร็ว สัญญาณรบกวน การลดทอนของสัญญาณเกิดขึ้นโดยตามธรรมชาติของสัญญาณไม่ว่าจะเป็นประเภทใด ๆ

ต่อด้วย file เสียง week 4#
- กระบวนการส่งข้อมูลโดยสัญญาณที่เราจะส่งได้อาจจะเป็นสัญญาณ Digital หรือ สัญญาณ Analog ตัวอย่างของระบบที่ใช้ Digital ในการส่ง เช่น LAN, USB Port, Serial Port ตัวอย่างของระบบที่ใช้ Analog อยากให้เราพูดถึงการ Modulation ทำได้โดยการปรับเปลี่ยนสัญญาณ Analog ได้แก่ Amplitude Modulation Frequency modulation

Phase Modulation คืออาศัยการเปลี่ยนแปลงสัญญาณ เราเรียกว่าเป็นการเปลี่ยน Phase โดยปกติสัญญาณ Analog จะมีการขึ้นลงอย่างต่อเนื่อง อันนี้คือเป็นการจงใจให้เกิดความไม่ต่อเนื่อง การเปลี่ยน โดยการเปลี่ยน Phase บางครั้งเราจะเรียกว่า Phase shift คือ Phase หรือตำแหน่งของสัญญาณมันเปลี่ยนแปลงไปไม่ได้ต่อเนื่องอย่างที่ควรจะเป็น เช่นการเปลี่ยนจาก เช่น เช่นเดียวกับหลักการของ Amplitude และ Frequency Modulation เราสามารถส่งข้อมูลได้ทีละมากกว่าครั้งล่ะ 1 บิต เช่นกรณีนี้คือการเปลี่ยน Phase ใน 4 ระดับ ด้วยกัน ทำให้การเปลี่ยนแต่ละครั้งแทนข้อมูลได้ครั้งละ 2 บิต ทำให้การส่งแต่ละครั้งส่งข้อมูลที่ความเร็วสูงขึ้นได้

Quadrature Amplitude Modulation คือการใช้เทคนิค Amplitude Modulation โดยใช้ 4 Phase กับ 2 Amplitude ที่แตกต่าง ทำให้ได้ 16 ระดับที่แตกต่างกันทำให้เราสามารถส่งข้อมูลได้ทีละ 4 บิต
วิธีการ Modulation ที่ใช้ในทางปฏิบัติเราจะใช้หลาย ๆ วิธีมาผสมกัน คืออาศัยการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติมากกว่า 1 วิธีพร้อม ๆ กันก็จะทำให้เราส่งข้อมูลได้ครั้งละมากขึ้น

อุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกับการ Modulation ในทางปฏิบัติ คืออุปกรณ์ที่เราเรียกว่า Modem โมเด็มก็คืออุปกรณ์ที่ทำหน้าที่เปลี่ยนข้อมูลเป็นสัญญาณอนาล็อกอีกฝั่งหนึ่งก็ทำหน้าที่แปลงสัญญาณอนาล็อกให้เป็นข้อมูล โดยโมเด็มจริง ๆ ทำหน้าที่ 2 อย่างในเครื่องเดียวกันคือการทำหน้าที่ในการ Modulation กับ Demodulation (คือการเปลี่ยนสัญญาณอนาล็อคที่ได้รับให้เป็นข้อมูลดิจิตอล) Model ย่อมาจากคำว่า Mod กับ Demod

เราจะเพิ่มอัตราหรือข้อมูลในการส่งได้อย่างไร ?
ใช้ความถี่ในการส่งให้เร็วขึ้น ทำให้ช่วงเวลามันแคบลง เวลาที่ส่งในแต่ละบิตที่น้อยลงหรือการเพิ่มระดับความแตกต่างของสัญญาณให้มากขึ้น เช่นการใช้ 4 ระดับ แทน 2 ระดับ

สัญญาณบางอย่างเป็นลักษณะแบบ Analog เช่น สัญญาณเสียงหรือภาพวีดีโอโดยข้อมูลเหล่านี้เราจะต้องแปลงให้อยู่ในรูปของตัวเลขก่อนอุปกรณ์ที่ทำฟังก์ชั่นนี้เราเรียกว่า Codec ย่อมาจาก Coder/Decoder อุปกรณ์ Codec ที่เราเห็นอาจจะเป็น BOX หรืออยู่ในลักษณะ Ship ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งในตัวอุปกรณ์ เช่นเครื่องบันทึกเสียงหรือโทรศัพท์มือถือที่เป็นดิจิตอล อุปกรณ์เหล่าก็จะมีฟังก์ชั่น Code/Decode อยู่ภายใน เช่นเวลาที่เราพูดเข้าไปเสียงของเราก็จะถูกแปลงให้อยู่ในรูปของสัญญาณ Binary

เทคนิคการแปลงข้อมูล Analog ให้เป็นข้อมูล Digital ได้กระบวนการที่เกิดขึ้นได้จะมีอยู่ 2 กระบวนการ คือ sampling ที่เราเรียกว่าการทำ Snapshot กับการ Quantization

ข้อมูลหรือสัญญาณอนาล็อค คอมพิวเตอร์ไม่สามารถจัดเก็บข้อมูลได้ทุก ๆ เสี้ยววินาทีได้ก็จะเก็บเป็นช่วงเวลานี่ก็คือการ Sampling ก็คือการเก็บสัญญาณทุก ๆ ช่วงเวลาที่ถูกกำหนดยิ่งการ sampling ถี่เท่าไร ลักษณะสัญญาณ Digital ที่ได้ ก็จะใกล้เคียงกับของเดิมมากขึ้น แต่ถ้ามีการ sampling ถี่เท่าไร ก็จะทำให้ File ที่จัดเก็บมีขนาใหญ่ขึ้นตามไปด้วย ข้อมูลได้จาก sampling ก็จะถูกนำไปเข้ากระบวนการ quantization คือการเอาความสูงไปเทียบกับระดับต่าง ๆ เช่น เรามีระดับสัญญาณที่แตกต่างกัน 16 ระดับ คือ 0-15 แต่ละระดับก็จะถูกแปลงเป็นสัญญาณขนาด 4 บิต หลังจากนั้นก็จะนำเอาความสูงที่ sampling ได้มาเทียบระดับว่าใกล้เคียงกับระดับไหน ข้อมูลตัวนั้นก็จะถูกจัดเก็บอยู่ในลักษณะข้อมูล Binary ยิ่งความระเอียดในการ sampling มากขึ้นก็จะทำหน้าข้อมูลที่ได้ใกล้เคียงกับข้อมูลจริงมากยิ่งขึ้น แต่ก็จะได้ขนาดของข้อมูลที่ใหญ่ขึ้น

เมื่อข้อมูลอนาล็อคถูกแปลงเป็นดิจิตอลแล้วข้อมูลที่ได้ก็จะสามารถส่งผ่านไปในระบบสื่อสารแบบดิจิตอล เช่นเดียวกับการสื่อสารข้อมูลในลักษณะอื่น ๆ