ส่วนที่ 2 เทคโนโลยีเครือข่าย รูปแบบการเชื่อมต่อและส่วนประกอบ ประเภทเครือข่าย เทคโนโลยี LAN ระบบโทรศัพท์ เทคโนโลยี WAN อินเทอร์เน็ต เครือข่ายไร้สาย

PSTN Cellular Network GSM D. ระบบโทรศัพท์ PSTN Cellular Network GSM

ระบบโทรศัพท์ Voice Communication อาศัยอุปกรณ์แปลงข้อมูล เสียง -> สัญญาณ สัญญาณ -> เสียง ส่วนแปลงสัญญาณ(Transmitter) ส่วนรับสัญญาณ(Receiver) ใช้หลักการสั่นของคลื่นเสียง ใน Transmitter จะมีตัวกรอก Diaphragm ทำหน้าที่รับคลื่นเสียงซึ่งถูกรองไว้ด้วยแผ่นลำโพงคาร์บอน เสียงจะรวมกันจนกลายเป็นประจุไฟฟ้าไหลเข้าไปตามวงจร และแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าอนาล็อก ในทางกลับกันฝั่งรับจะเกิดกระบวนการย้อนกลับ โดยใช้ขดลวดแม่เหล็กคอยดึงดูดประจุไฟฟ้าจากสัญญาณ แล้วแปลงเป็นแรงสั่น เพื่อส่งผ่านไปยัง Diaphragm ซึ่งจะทำให้เกิดคลื่นเสียงในอากาศ

ระบบโทรศัพท์ Receiver Transmitter Telephone Networks : Demo

A simple telephone

A "real" telephone

องค์ประกอบของระบบโทรศัพท์ The Analog Local Loop

องค์ประกอบของระบบโทรศัพท์ อุปกรณ์สื่อสาร (CPE) เช่น เครื่องโทรศัพท์ ,เครื่องโทรสาร สื่อกลางขนส่งข้อมูล (Transmission Media ) เช่น สายสัญญาณแบบต่างๆ ,ระบบดาวเทียม ระบบการสลับช่องสัญญาณ (Switching System) เช่น เครือข่ายโทรศัพท์สาธารณะ(PSTN)

การทำงานเบื้องต้น เมื่อผู้ใช้ยกหูและกดส่งหมายเลข จะส่งด้วยคลื่นความถี่ของแต่ละหมายเลข เรียกว่า “Dual Tone” การติดต่อระหว่างต้นทางไปยังปลายทาง ผู้ใช้ต้องทราบหมายเลขที่ถูกต้องของผู้รับปลายทาง ซึ่งจำเป็นต้องมีระบบจัดการหมายเลข เพื่อช่วยแบ่งแยกกลุ่ม เช่น ตามภูมิภาค จังหวัด ประเทศ (รหัสพื้นที่,รหัสประเทศ,รหัสบริการอื่นๆเช่น 1112 หรือ1900-xxx-xxx) อดีตการสลับสัญญาณใช้คนทำ ปัจจุบันใช้ระบบอัติโนมัติ

การทำงานเบื้องต้น

PSTN Public Switched Telephone Network หรือเครือข่ายโทรศัพท์สาธารณะ เป็นเครือข่ายที่ใช้ในการติดต่อสื่อสารทางโทศศัพท์ พัฒนามาจากอดีตที่เป็นแบบอนาลอกทั้งหมด -> ดิจิตอลเกือบทั้งหมด เป็นเครือข่ายโทรศัพท์ที่ใช้ติดต่อสื่อสารด้วยเสียง มีเทคโนโลยีที่ใช้ใน PSTN คือ PBX Circuit Switching SONET/SDH

Private Branch Exchange หรือ PABX (Private Automatic Branch Exchange ) PBX Private Branch Exchange หรือ PABX (Private Automatic Branch Exchange ) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการเชื่อมต่อคู่สายโทรศัพท์ สามารถใช้เป็นอุปกรณ์ติดต่อสื่อสารในเครือข่ายสาธารณะหรือภายในองค์กรก็ได้ เช่น ภายในมหาวิทยาลัย ตึกสำนักงานขนาดใหญ่จำเป็นต้องมีการควบคุมช่องทางในการติดต่อกันทั้งภายใน ภายนอก

เป็นลักษณะการต่อวงจรเส้นทางที่ใช้กับระบบโทรศัพท์ Circuit Switching เป็นลักษณะการต่อวงจรเส้นทางที่ใช้กับระบบโทรศัพท์ เหมาะสมกับการส่งข้อมูลในรูปแบบเสียงมากกว่าข้อมูลประเภทอื่นๆ เชื่อมโยงกันแบบ end-to-end

Circuit Switching

Synchronous Optical Network และ Synchronous Digital Hierarchy SONET/SDH Synchronous Optical Network และ Synchronous Digital Hierarchy เป็นเทคโนโลยีการส่งข้อมูลแบบดิจิตอลในระบบโทรศัพท์ด้วยสายใยแก้วนำแสงที่มีความเร็วสูง 51Mbps – 40Gbps นิยมในสหรัฐอเมริกาและแคนาดา การเชื่อมต่อมีลักษณะเป็นรูปวงแหวนคู่ เชื่อมต่อกันด้วย Telephone Switch

SONET/SDH

SONET/SDH

CTI – Computer Telephony Integration Call Center เช่น ศูนย์ให้ข้อมูลข่าวสารแก่ลูกค้า การติดต่อสื่อสารผ่านอุปกรณ์ headset VoIP ผ่านทางแอปพลิเคชั่น เรียกว่า” SoftPhone “ ผ่านทางโทรศัพท์ปกติต่อผ่านอุปกรณ์ ATA (Analog Telephone Adapter) เครื่องโทรศัพท์แบบพิเศษ เช่น IP Phone เป็นเครื่องโทรศัพท์ที่เปลี่ยนสัญญาณเสียงเป็น IP Packet ต่อเข้ากับเครือข่ายอินเทอร์เน็ตได้โดยตรงเลย

Cellular Network เครือข่ายโทรศัพท์ไร้สาย การนำความถี่กลับมาใช้ใหม่ – Frequency Reuse ถ้าแต่ละ cell มีผู้ใช้ช่องสื่อสารจำนวนมากหนาแน่น ก็อาจยืมความความถี่จาก cell ข้างเคียงมาใช้

Every cellular system digital or analog is comprised of four parts Every cellular system digital or analog is comprised of four parts. 1 ) Cells and cell sites ( base stations ) 2 ) Switching station ( mobile telephone switching office or MTSO ) 3 ) System operator and its local office 4 ) Cellular telephones

ระบบการทำงานของเครือข่ายโทรศัพท์ไร้สาย Mobile Unit Initialization - ตรวจจับสัญญาณหน่วยเคลื่อนที่ Originated Call - หน่วยเคลื่อนที่ร้องขอการติดต่อ Paging – MTSO- ส่งสัญญาณค้นหา Call Accepted - หน่วยเคลื่อนที่ตอบรับการติดต่อ Ongoing Call - ช่วงการสนทนา Handoff - การเปลี่ยนสิทธิ์ถือครองสัญญาณ ช่องสัญญาณในการติดต่อระหว่าง Mobile กับ BTS มี 2 ช่อง Control Channel Traffic Channel

GSM

GSM – Global System for Mobile Communication ถูกพัฒนาขึ้นเมื่อ 1980 จากระบบไร้สายแบบเดิม ยุโรปจะใช้ความถี่ 900 Mhz และ 1.8 GHz อเมริกาใช้ความถี่ 1.9 GHz ใช้กำลังในการส่งจำกัดที่ 2 วัตต์ สำหรับ GSM 850/900 ใช้กำลังในการส่งจำกัดที่ 1 วัตต์ สำหรับ GSM 1800/1900 รองรับหลายๆบริการ เช่น SMS,MMS,GPRS,EDGE

GSM - GPRS GPRS ย่อมาจาก General Packet Radio Service หมายถึง ระบบการสื่อสารไร้สาย (wireless) ที่สามารถรับ-ส่งข้อมูลด้วความเร็วสูงสุดถึง 171.2 kbps ลักษณะการส่งข้อมูลจะมีการแบ่งย่อยออกเป็นส่วนๆ ที่เรียกว่า package และสามารถติดต่อไปยัง Internet ได้โดยผ่านโทรศัพท์มือถือ หรือคอมพิวเตอร์ ทั้งนี้ระหว่างการใช้งาน GPRS ยังสามารถรับโทรศัพท์พร้อมกันได้ด้วย            อย่างไรก็ตามการทำงานของ GPRS เป็นการแบ่งช่องสัญญาณที่มี 8 ช่องสัญญาณ (6 ช่องสัญญาณใช้สำหรับข้อมูลเสียง, 2 ช่องสัญญาณสำหรับข้อมูล) ซึ่งทำให้ถ้ามีการใช้งานในปริมาณมากๆ ในช่วงเวลาเดียวกัน ย่อมทำให้การโอนข้อมูลค่อนข้างล่าช้าลงอย่างเห็นได้ชัด ประโยชน์ของ GPRS             - การเชื่อมต่อเป็นลักษณะ Always On             - รับข้อมูลในรูปแบบ Video             - รับข้อมูลในรูปแบบ MMS             - ความเร็วในการทำงานดีกว่า GSM             - รับส่งข้อมูลต่างๆ เช่น ข้อมูลธนาคาร เมล์ หุ้น ข้อมูลช๊อปปิ้ง และอื่นๆ อีกมากมาย             - เชื่อมต่อกับ PDA,             - เชื่อมต่อกับ Notebook

วิวัฒนาการของเทคโนโลยีไร้สาย First Generation(1G) 1970 รับ/ส่ง เฉพาะข้อมูลเสียง ถ้าเปรียบกับอัตราส่งข้อมูลในยุคปัจจุบัน อยู่ที่ 15 Kbps Second Generation(2G) 1990 เปลี่ยนจากอนาลอก เป็น ดิจิตอล พัฒนามาเป็นการติดต่อระบบ cell เป็นต้นกำเนิดของ GSM รับ/ส่ง ข้อมูลตัวอักษรหรือข้อความได้ 115 Kbps (แต่ถูกจำกัดอยู่ที่ 40Kbps) Third Generation(3G) 400Kbps – 1Mbps ส่งภาพวิดิโอได้ Fourth Generation(4G)

WAN Leased Line ISDN X.25 Frame Relay ATM E. เทคโนโลยี WAN WAN Leased Line ISDN X.25 Frame Relay ATM

เทคโนโลยีเครือข่ายระดับประเทศ (Wide Area Network Technology : WAN) เครือข่ายสวิตชิง (Switching Network) : มี 3 วิธี

Switched Network

Circuit switched network

Datagram approach Each packet is treated independently Packet is called Datagram

Multiple channels in datagram approach A -> X B -> Y

Virtual Circuit Same route – choose at start PVC (Permanent VC) Leased Line SVC (Switched VC) Dial-up

Switched virtual circuit (SVC)

Switched virtual circuit (SVC)

Switched virtual circuit (SVC)

Circuit-switched VS. Virtual-circuit connection Circuit-switched connection Virtual-circuit connection Path VS. route Dedicated VS. sharing

Source-to-destination data transfer

Message Switching ส่งเป็นช่วงๆ เสร็จช่วงไหนปลดล็อกเส้นทาง

Leased Line สายเช่า หรือ อาจเรียก “สายคู่เช่า” ปัจจุบันนิยมใช้ส่งสัญญาณแบบดิจิตอล จึงต้องใช้สาย 2 คู่ สำหรับให้ส่งข้อมูลได้แบบ Full Duplex เป็นระบบแบบ Circuit Switching คือ ส่งสัญญาณไปบนเส้นทางที่จองไว้ สายเช่าจะเชื่อมต่ออุปกรณ์เครือข่ายขององค์กรของผู้เช่า 2 แห่งเข้าด้วยกัน แต่ไม่จำเป็นต้องมีหมายเลขโทรศัพท์เหมือน PSTN อาจมีความเร็ว 64Kbps – 2 Mbps หรือมากกว่านั้น

Leased Line การให้บริการสายเช่าแบบสัญญาณดิจิตอลจะมี 3 ส่วน บริการด้านอุปกรณ์เชื่อมต่อสัญญาณดิจิตอล (DSU : Digital Service Unit) บริการข้อมูลดิจิตอล (DDS : Digital Data Service) บริการสัญญาณดิจิตอล (DS : Digital Signal Service)

Leased Line

Leased Line

Leased Line

ISDN Integrated Services Digital Network เป็นเทคโนโลยีที่รวมเอาบริการต่างๆที่ใช้ในระบบโทรศัพท์เข้าไว้ด้วยกัน โดยใช้การส่งสัญญาณดิจิตอล เป็นเทคโนโลยีมาตรฐาน กำหนดขึ้นโดย ITU-T เทคโนโลยี ISDN มีบริการและส่วนประกอบที่สำคัญ คือ บริการ (Services) เช่น บริการขนส่งข้อมูล, บริการติดต่อทางไกล, บริการเสริมอื่นๆ อุปกรณ์ ISDN TE : Terminal Equipment TA : Terminal Adapter NT : Network Termination ช่องสัญญาณ B Channel D Channel H Channel

ISDN

X.25 X.25 เป็นชุดโปรโตคอลมาตรฐานที่พัฒนาขึ้นโดย ITU-T เพื่อใช้ในเครือข่าย WAN หรือกับระบบ ISDN เป็นเทคโนโลยีที่ใช้ระบบการขนส่งข้อมูลแบบ Packet Switching นิยมใช้ในระบบเครือข่ายแบบ PSN (Packet Switching Network) การทำงานของ X.25 จะเป็นโปรโตคอลแบบ End-to-End ดังรูป

X.25 Layers เทียบได้กับ 3 ชั้นล่างของ OSI และของ TCP/IP Description X.25 TCP/IP equivalence 1 Physical Layer V.24, X.21, V.35, etc Same as X.25, and others not normally used by X.25  (too many to mention) 2 Data Link Layer LAPB Many, such as PPP, SLIP, Cisco HDLC, etc and even X.25 itself! 3 Network Layer X.25 PLP IP 4 Transport Layer (none) TCP or UDP

X.25 Layers

X.25 frame

Frame Relay

Frame Relay เป็นเทคโนโลยีที่ใช้เชื่อมต่อเครือข่าย LAN พัฒนาต่อจาก X.25 การส่งข้อมูลเป็นแบบ Packet Switching โดยใช้วิธี Virtual Circuit สามารถรองรับการทำงานกับเครือข่าย WAN สามารถส่งข้อมูลได้ด้วยอัตราเร็วมากกว่า Leased Line และราคาถูกกว่า เพราะลดค่าใช้จ่ายในการติดตั้งเส้นทางเชื่อมโยง (น้อยกว่าการเชื่อมโยงอุปกรณ์แบบ Mesh Topology) สถาปัตยกรรมแบบ Frame Relay แบ่งออกเป็น 2 ชั้น โดยอ้างอิงกับ OSI LAPD and LAPF -> Data Link Layer ANSI Standard -> Physical Layer

Frame Relay

ATM Asynchronous Transfer Mode เป็นการออกแบบระบบการขนส่งข้อมูลให้มีลักษณะเป็น Cell ATM เป็นการรวมบริการและข้อมูลหลายรูปแบบไว้ด้วยกัน เช่น ภาพ เสียง และวิดีโอ โดยข้อมูลดังกล่าวจะอยู่ในรูปแบบ cell ขนาดเล็ก และใช้การส่งข้อมูลแบบ Asynchronous ในปัจจุบัน ATM ไม่ค่อยได้รับความนิยมมากนัก เนื่องจากระบบที่จะใช้ ATM จำเป็นต้องเปลี่ยนอุปกรณ์ต่างๆให้เข้ากับเทคโนโลยีดังกล่าวนี้ ทำให้ต้องลงทุนสูง

ATM

ATM Layer