วิวัฒนาการโทรศัพท์

กำเนิดโทรศัพท์ โทรศัพท์ถูกประดิษฐ์ขึ้นเป็นครั้งแรกในประเทศสหรัฐอเมริกา โดย ALEXANDER GRAHAM BELL เมื่อปี ค.ศ. 1876 (พ.ศ. 2419) ระบบโทรศัพท์นั้นจะต้องประกอบด้วยเครื่องโทรศัพท์ 2 เครื่องวางห่างกัน โดยมีสายไฟฟ้าเชื่อมต่อระหว่าง 2 เครื่อง สามารถสื่อสารถึงกัน โดยอาศัยหลักการของการเปลี่ยนสัญญาณเสียง เป็นสัญญาณไฟฟ้าส่งไปตามสายไฟฟ้า เมื่อถึงปลายทางสัญญาณไฟฟ้า จะถูกเปลี่ยนเป็นสัญญาณเสียงตามเดิมในระบบนี้ยังไม่มีระบบชุมสาย โทรศัพท์เข้ามาเกี่ยวข้อง

หลักการทำงานของโทรศัพท์

หลักการทำงานของโทรศัพท์   หลักการทำงานของโทรศัพท์ หลักการของโทรศัพท์ที่ Alexander ประดิษฐ์ก็คือ ตัวส่ง(Transmitter) และ ตัวรับ(Receiver) ซึ่งมีโครงสร้างเหมือนลำโพงในปัจจุบัน กล่าวคือ มีแผ่น ไดอะแฟรม (Diaphragm) ติดอยู่กับขดลวด ซึ่งวางอยู่ใกล้ ๆ แม่เหล็กถาวร เมื่อมีเสียงมากระทบแผ่น ไดอะแฟรม ก็จะสั่นทำให้ขดลวดสั่นหรือเคลื่อนที่ตัดสนามแม่เหล็ก เกิดกระแสขึ้นมาในขดลวด วิ่งตามสายไฟถึงตัวรับซึ่งตัวรับก็จะมีโครงสร้างเหมือนกับ ตัวส่ง เมื่อกระแสไฟฟ้ามาถึงก็จะเข้าไปในขดลวด เนื่องจากกระแสไฟฟ้าที่มานี้ เป็น AC มีการเปลี่ยนแปลงขั้วบวกและลบอยู่ตลอดเวลา ก็จะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กขึ้นรอบ ๆ ขดลวดของ ตัวรับ

สนามแม่เหล็กนี้จะไปผลักหรือดูดกับสนามแม่เหล็กถาวรของตัวรับ แต่เนื่องจากแม่เหล็กถาวรที่ตัวรับนั้นไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ ขดลวดและแผ่นไดอะแฟรม จึงเป็นฝ่ายที่ถูกผลักและดูดให้เคลื่อนที่ การที่ไดอะแฟรม เคลื่อนที่ จึงเป็นการตีอากาศตามจังหวะของกระแสไฟฟ้าที่ส่งมา นั่นคือ เกิดเป็นคลื่นเสียงขึ้นมาในอากาศ ทำให้ได้ยิน ต่อมาในปี พ.ศ.2420 THOMAS ALWA EDISON ได้ประดิษฐ์ ตัวส่งขึ้นมาใหม่ให้สามารถส่งได้ไกลขึ้นกว่าเดิมซึ่ง ตัวส่งที่ Edison ประดิษฐ์ขึ้นมา มีชื่อว่า คาร์บอน ทรานสมิทเตอร์(CarbonTransmitter)

คาร์บอน ทรานสมิทเตอร์(Carbon Transmitter) ให้กระแสไฟฟ้าออกมาแรงมาก เนื่องจากเมื่อมีเสียงมากระทบแผ่นไดอะแฟรม แผ่นไดอะแฟรมจะไปกดผง คาร์บอน(Carbon) ทำให้ค่าความต้านทานของผงคาร์บอนเปลี่ยนแปลงไปตามแรงกด ดังนั้นแรงเคลื่อน ตกคร่อมผงคาร์บอนจะเปลี่ยนแปลงด้วย เนื่องจากแรงเคลื่อน ที่จ่ายให้ คาร์บอน มีค่ามากพอสมควร การเปลี่ยนแปลงแรงเคลื่อน จึงมีมากตามไปด้วย และการเปลี่ยนแปลงนี้ เป็นการเปลี่ยนแปลงยอดของ DC ที่จ่ายให้คาร์บอน ดังรูป ซึ่งเราอาจกล่าวได้ว่า การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวนี้ก็คือAC ที่ขี่อยู่บนยอดของ DC นั่นเอง

ดังนั้น เมื่อ DC ไปถึงไหน AC ก็ไปถึงนั่นเช่นกัน แต่ DC มีค่าประมาณ 6-12 Volts (ค่าแรงเคลื่อน เลี้ยงสายโทรศัพท์ขณะยกหู) ซึ่งมากพอที่จะวิ่งไปได้ระยะทาง ประมาณ 5 กิโลเมตร นั่นคือ AC ที่เป็นสัญญาณเสียงก็ไปได้เช่นกันหลังจากนี้ก็ได้มีการพัฒนาโทรศัพท์ขึ้นมาใช้งานมากมายหลายระบบ ตามเทคโนโลยีที่ก้าวหน้าขึ้นไปเรื่อย ๆ ซึ่งมีการพัฒนาทั้งระบบชุมสาย (Exchange) และ ตัวเครื่องโทรศัพท์ (Telephone Set) ด้วย ให้สามารถใช้งานได้สะดวกสบาย และมี ประสิทธิภาพมากขึ้น

ต่อมา ในปี พ.ศ. 2490 ห้องทดลองเบลล์ได้จดสิทธิบัตรของระบบนี้ และก็ได้พัฒนาระบบวิทยุโทรศัพท์เคลื่อนที่กลายมาเป็นระบบโทรศัพท์แบบรวงผึ้ง หรือโทรศัพท์เซลลูลาร์แต่ระบบยังไม่สามารถนำไปใช้ในทางธุรกิจได้ จนกระทั่ง พ.ศ. 2526 ระบบโทรศัพท์แบบเซลลูลาร์ก็ได้ถูกติดตั้งขึ้นและเปิดให้ใช้บริการ โดยบริการทั้งหมดจะถูกแบ่งออกเป็นส่วนเล็กๆ ซึ่งเรียกว่าเซลล์แต่ละเซลล์จะมีขนาดเล็กพ่วงต่อกันเป็นแบบรวงผึ้ง เนื่องจากพื้นที่ให้บริการมีขนาดเล็ก จึงไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องส่งที่มีกำลังสูงๆ และสามารถใช้ความถี่ซ้ำใช้งานได้   รูปแสดงวงจรโทรศัพท์ปัจจุบัน

โทรศัพท์เซลลูลาร์

โทรศัพท์เซลลูลาร์ โทรศัพท์เซลลูลาร์เป็นระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ระบบใหม่ที่ได้ถูกพัฒนาขึ้นมาให้เหมาะสมกับการใช้งาน ในระบบสื่อสารวิทยุโทรศัพท์เคลื่อนที่ในปัจจุบันสามารถครอบคลุมพื้นที่ให้บริการได้กว้างมากขึ้น ขยายขอบเขตการให้บริการแก่ผู้ใช้บริการได้ต่อเนื่องไม่มีขีดจำกัดอีกด้วย กล่าวคือในเขตพื้นที่ที่มีประชากรหนาแน่นเช่น กรุงเทพฯ มีความต้องการใช้โทรศัพท์เคลื่อนที่จำนวนมาก ก็ออกแบบให้มีจำนวนเซลล์มากขึ้นเพื่อรองรับอัตราใช้บริการให้มากขึ้น

การจัดระบบโทรศัพท์เซลลูลาร์ ระบบโทรศัพท์เซลลูลาร์เป็นระบบที่ต้องนำความถี่ที่ใช้แล้วกลับมาใช้อีก จำนวนช่องสัญญาณจะมากน้อยก็ขึ้นอยู่กับจำนวน แถบคลื่นความถี่ที่จัดสรรให้โดยองค์กรที่รับผิดชอบ และช่วงห่างของช่องสัญญาณที่เป็นมาตรฐานใช้กันอยู่เป็น เครือข่ายช่องสัญญาณในกลุ่มเซลล์ที่ติดกันจะต้องใช้ ความถี่ที่แตกต่างกัน ระบบการทำงานของโทรศัพท์เซลลูลาร์ต้องระมัดระวัง การสอดแทรกของช่องสัญญาณที่ใช้ความถี่เดียวกัน ในบริเวณที่ใกล้เคียงกัน ต้องให้อยู่ในขีดจำกัดที่ยอมรับได้ตามมาตรฐานการสื่อสาร ในระบบโทรศัพท์เซลลูลาร์

การจัดระบบโทรศัพท์เซลลูลาร์ ส่วนในการนำความถี่เดิมมาใช้ใหม่นั้นจำเป็นต้องเลือกจำนวนช่องเซลล์สัญญาณที่แตกต่างกัน( K) ควรให้มีมากที่สุดที่จะจัดได้เท่าที่จำเป็น จะต้องไม่ให้เกิดการทับกันหรือเกิดช่องว่างระหว่างเซลล์ด้วย จำนวนช่องเซลล์สัญญาณที่แตกต่าง ( K) ที่ยอมรับได้และนิยมใช้งานคือ K=4,7,12 และ 19 เซลล์ เป็นต้น

การสื่อสารสัญญาณ ผ่านเครือข่าย IP

การสื่อสารสัญญาณผ่านเครือข่าย IP ในอดีตเราสัญญาณเสียงและสัญญาณข้อมูลแยกออกจากกัน แต่ในปัจจุบันการเติบโตทางด้านเทคโนโลยีสารสนเทศ ได้ขยายตัวเพิ่มขึ้น จึงนำเทคโนโลยีที่สามารถนำเอาสัญญาณเสียงมารวมบนเครือข่ายข้อมูล เพื่อเป็นการประหยัดค่าใช้จ่ายในองค์กร  โดยให้บริการได้ทั้งภาพและเสียง โดยที่ชุดข้อมูลจะถูกแปลง ผ่านสายเช่าที่ใช้โปรโตคอล IP (Internet Protocal)ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีสารสนเทศก็ทำให้เกิดบริการ โทรศัพท์ผ่านระบบ Internet ซึ่งรู้จักในชื่อ VOIP (Voice Over IP)เป็นการนำเอาเทคโนโลยี  ส่งสัญญาณภาพและเสียงรวมเข้าไปในระบบเครือข่าย  IP เพื่อใช้ในการสื่อสารพูดคุยภายในองค์กรหรือ นอกองค์กร ได้แทนการใช้โทรศัพท์แบบเดิม

การนำสัญญาณเสียงมาผสมกับสัญญาณข้อมูล เพื่อให้สามารถส่งผ่านไปบนระบบเครือข่ายด้วยโปรโตคอล  (Internet Protocal) ทำให้เกิดการประหยัดค่าใช้จ่าย ให้กับองค์กรได้ ซึ่งการติดต่อสื่อสารแบบเดิมนั้นเป็นแบบอนาล๊อก (analog) เมื่อเราเอาโทรศัพท์ที่สามารถใช้ระบบ   IP Technology  มาเชื่อมต่อก็จะเหมือนกับว่าเอาโทรศัพท์สองเครื่อง ต่อกัน โดยสัญญาณจะถูกแพ๊ก และแล้วจะทยอยส่ง

หลักการทำงาน ของ VoIP เมื่อผู้พูดโทรศัพท์จากเครื่องโทรศัพท์ธรรมดา หรือพูดผ่านไมโครโฟน ที่ต่อกับการ์ดเสียงของคอมพิวเตอร์ คลื่นเสียงอนาล๊อก จะถูกแปลงเป็นสัญญารดิจิตอล จากนั้นถูกบีบอัดด้วยตัวถอดรหัส ผ่านอุปกรณ์ PBX (Private Box Exchange) หรือ VoIP Gateway  

2.เมื่อผ่าน VoIP Gateway แล้วจะถูกส่งต่อไปยัง Gatekeeperเพื่อค้นหา เครื่องปลายทางที่จะรับการติดต่อ เช่น หมายเลขไอพี หมายเลขโทโทรศัพท์ แล้วแปลงเป็นเพ็กเกจข้อมูลส่งออกไปบนเครือข่ายอินเทอร์เน็ท เพื่อส่งให้กับผู้รับปลายทางต่อไป

3.เมื่อ packet เหล่านั้นไปถึงด้านปลายทาง ข้อมูล Header เหล่านี้จะถูกแยกออกเพื่อให้เหลือแค่ Voice Frame หลังจากนั้นก็จะทำการแปลงสัญญาณ Digital PCM ให้กลับมาเป็นสัญญาณรูปแบบอนาล๊อก ที่เป็นสัญญาณเสียงอีกครั้ง

ข้อดีของการนำเทคโนโลยี VoIPมาใช้งาน ช่วยเพิ่มค่าอุปกรณ์ในองค์กร การนำเอาเทคโนโลยี VoIPจะสามารถนำอุปกรณ์ที่มีอยู่ในองค์กร เช่น router switch หรือ PBX นำมาใช้ให้เกิดประโยชน์มากขึ้น  

ข้อดีของการนำเทคโนโลยี VoIPมาใช้งาน ทำให้องค์กร ได้ประโยชน์ในด้านข้อมูลข่าวสาร เพราะสะดวกในการติดต่อ ทำให้องค์กรเกิดการแลกเปลี่ยน กัน จะนำประโยชน์มาสูองค์กรได้ ลดค่าใช้จ่ายในด้านต่างๆได้ เช่นลดค่าโทรทางไกลต่างประเทศ ในองค์กร ประหยัดพลังงาน หรือ การให้บริการลูกค้าได้ทันทีเพียงใช้คนเดียว