lecture 1 introduction - :: sut student web...
TRANSCRIPT
Computer and Communication (IT/CPE)
Transmission Media
Paramate Horkaew
School of Computer Engineering
Institute of Engineering, Suranaree University of Technology
Lecture Outline
• Guided Media– Twisted Pair Cable– Coaxial Cable– Fiber Optic Cable
• Unguided Media: Wireless– Radio Waves– Microwaves– Infrared
• Summary
Transmission Mediaตวกลาง (Media) ทใชสาหรบ รบ/สง ขอมลสามารถจาแนกออกไดเปน 2 ประเภท
Guided Media• Copper Cable (สายทองแดง)
• Twisted-Pair Cable (สายตเกลยว)
• Co-axial Cable (สายแกนรวม)
• Fiber Optic Cable (สายเสนใยนาแสง)
Unguided Media (Wireless มกจะเปนการสงผานอากาศ)• Radio Wave (คลนวทย)
• Microwave (คลนสน)
• Infrared (รงสอนฟราเรด)
Tx Media in OSI ModelTransmission Media แฝงตวอยดานลางของ Physical Layer ในแบบจาลอง OSI
Transmission Media ทาหนาทถายโอน สญญาณ (ในรป Digital หรอ Analog) ระหวาง Physical Layer ของดานสง (Sender) และ ของดานรบ (Receiver)
ดงนนเราอาจกลาวไดกวา Transmission Media อยใน Layer 0 ของ OSI Model
Media Categoriesการสอสาร ระหวางอปกรณคอมพวเตอร เกดขนโดยการ สงผานพลงงาน ในรป สญญาณแมเหลกไฟฟา ไปในตวกลาง หรอ Transmission Media ทเชอมตอระหวางอปกรณคนนๆ
ดงนน การจดจาแนกตวกลาง อาจทาไดโดยพจารณาจาก Spectrum ของสญญาณทใชสง
Guided Mediaตวกลางชนดน ไดแกตวกลางทสงผานขาวสาร โดยใช สายนาสญญาณ
ในทนจะกลาวถง Guided Media ทนยมใชทวไป 3 รปแบบ
1. Twisted-Pair Cable (สายตเกลยว) ประกอบดวยตวนาสองเสน (มกใชทองแดง) โดยแตละเสนจะมฉนวนหม ตเกลยวคกนไป ทงนเพอหกลาง สญญาณรบกวน ทอาจเหนยวนาเกดขนในสายทงสองเสน
Twisted-Pair Cable (I)สาหรบสายคตเกลยว สายเสนหนงจะใชเปนตวนาสญญาณ ในขณะทอกเสนหนงจะใชเปน Ground อางอง ซงอปกรณทางดานรบจะพจารณาสญญาณจาก ความตางศกดระหวางสายทงสอง
สายนาสญญาณแบบเกลยวค มประโยชนหลก 2 ประการ ไดแก
1. กาจดสญญาณรบกวนทเหนยวนาเขามาในสาย
2. ลดการรวไหลของสญญาณ (Crosstalk) ระหวางคตเกลยวอนในชดเดยวกน
Twisted-Pair Cable (II)เมอมกระแสไฟฟา (E) ไหลผานสายตวนา จะเกดคลนแมเหลก (H) ตงฉาก ลอมรอบตวนาเสนนน ในทศทางทเสรมกน (ซาย) ซงหากนาไปวางใกลกบตวนาอกค คลนแมเหลกทไดจะไปเหนยวนาใหเกดกระแสในตวนาคนนดวย (ขวา)
คลนแมเหลกเสรมในทศทางเดยวกน คลนแมเหลกเหนยวนาใหเกดกระแส
Twisted-Pair Cable (III)เมอนาสายมาพนกน ดงรป จะไดวาคลนแมเหลกทเกดขนจะมทศทางตรงกนขามสลบกนไปตลอดสาย ซงผลกระแสเหนยวนาบนตวนาคอนจะหกลางกนไป
ถาตวนาคอนๆ มาตเกลยวดวยจะทาใหสนามไฟฟาเหนยวนาลดลงไปอก
Unshielded and Shielded TPCสาย TCP ทนยมใชกนมากไดแก Unshielded Twisted Pair (UTP) ซงเปนสายคตเกลยวธรรมดาในปลอกพลาสตก นอกจากนยงมสายแบบ Shield Twisted Pair (STP) ซงคลายกบ UTP แตมโลหะฟอลย (ถกเปนตะขาย) หมอกชนหนงระหวางสายและฉนวน โดยโลหะถก (Metal Mesh) ทาหนาทดกสญญาณรบกวนทอาจเหนยวนาเขามา ลง Ground (สาย UTP มประสทธภาพลดสญญาณรบกวนดกวา STP แต ราคาแพง และ หนกกวา)
STP Color Coded (AT&T)มาตรฐาน AT&T สาหรบโทรศพท แบงสายชดละ 25 ค ออก เปนสองกลมเรยกวา
1. Ring (ตอกบสายสญญาณ -) เขารหสส นาเงน สม เขยว นาตาล เทา
2. Tip (ตอกบ Ground +) เขารหสส ขาว แดง ดา เหลอง มวง
EIA CategoriesElectronic Industries Association (EIA) แบง UDP ออกเปนกลมตามขดความสามารถของสายดงน
Category Bandwidth Data Rate Digital/Analog Use
1 very low
< 2 MHz
16 MHz
20 MHz
100 MHz
200 MHz
600 MHz
< 100 kbps Analog Telephone
2 2 Mbps Analog/digital T-1 lines
3 10 Mbps Digital LANs
4 20 Mbps Digital LANs
5 100 Mbps Digital LANs
6 (draft) 200 Mbps Digital LANs
7 (draft) 600 Mbps Digital LANs
UDP Performanceประสทธภาพของสาย UDP ประเมนไดจาก อตราการลดทอน ตลอด Spectrum ของสญญาณ สงเกตวาการลดทอนจะเพมขนมาก หลงจากชวง 100 KHz
Example: RJ – 45 WiringRegistered Jack (RJ) – 45 เปนการเชอมตอในกลมท 5 สาหรบการสอสาร LAN มขอกาหนด ตามแผนผงดงน
Pin Pair Wire Color
1 2 1 ขาว
2 2 2 สม
3 3 1 ขาว
4 1 2 นาเงน
5 1 1 ขาว
6 3 2 เขยว
7 4 1 ขาว
8 4 2 นาตาล
Coaxial Cable2. Coaxial Cable (สายแกนรวม) เหมาะสาหรบสญญาณพาหะ ทมพสย
ความถสงกวาสญญาณในสาย TPC
โดยโครงสรางประกอบดวยแกนตวนา (สญญาณ) ลอมรอบดวยฉนวน และ หมดวยตาขายตวนา (Ground) ซงทาหนาทกรองสญญาณรบกวนลง Ground ดวย
Coaxial Cable Standardสาย Coaxial สามารถจดแบงออกเปนกลมยอย ตาม Radio Government (RG)Rating ซงคา RG แตละคาจะระบถง คณสมบตทางกายภาพของสาย เชน ชนดของตวนาแกนใน ความหนาและชนดของฉนวน โครงสรางของสายกรอง (Shield) และ ขนาดและชนดของกรอบสายดานนอกสด
สาย Coaxial ในแตละกลมกบการใชงานแตกตางออกไปตามตาราง
Category Impedance Use
RGRG--5959 75 Ω
50 Ω
50 Ω
Cable TV
RGRG--5858 Thin Ethernet
RGRG--1111 Thick Ethernet
Coaxial Cable Connectorอปกรณเชอมตอ ทนยมใช ไดแกระบบ Bayone-Neil-Concelman หรอ BNC ซงประกอบดวยอปกรณ 3 ชนด
• BNC Connector สาหรบเชอมตอสายสองเสน
• BNC T-Connector สาหรบตอจดแยก (ใชใน Ethernet)
• BNC Terminator สาหรบตอปดเสนทาง ปองกนสญญาณสะทอน
Signal Reflection in TX Lineถาปลายสายสงไมม Load หรอไมไดตอลง Ground จะเกดคลนสะทอนดงรป
Performanceวดจากอตราการลดทอนเทยบกบความถ สงเกตวาถงแมวาพสยความถของสาย Coax จะสงกวา แตอตราการลดทอนกจะสงกวาสาย TPC ดวย ทาใหตองใช Repeater หลายจด
Applications
• Telephone (10K Voice Signals)
• Digital Tel. (600 Mbps)
• Cable TV (RG59)
• Ethernet LAN เชน 10Base-2 RG-58, 10Base-5 RG-11)
ในปจจบนถกแทนดวย
Fiber Optic
Fiber Optic CableFiber Optic Cable สรางจาก แกว หรอ พลาสตก ซงสงสญญาณ ในรปของแสงโดยปกต แสงเดนทางเปนเสนตรง ยกเวน กรณแสงเดนทางผาน รอยตอระหวางตวกลางทมความหนาแนนไมเทากน ดงรป
โดยท Critical Angle (มมวกฤต) เปนคณสมบตของสสาร Optical Fiber นาหลกการนมาใชโดยหมตวกลาง Core (ตวกลาง) ดวย Cladding (เปลอก) ทมความหนาแนนตากวา
Optical Fiberเพอใหเสนใยแกวนาแสง สามารถสงสญญาณได ความหนาแนนของ Core มากกวา Cladding เพอใหสญญาณแสงสะทอนกลบไปมาภายใน Core แทนทจะแพรส Cladding
Propagation Modesคอลกษณะการเดนทางของแสงไปตาม Optical Fiber สามารถทาได 2 วธ
1. Single Mode แสงมการสะทอนดวยมมกวางแสงมการสะทอนดวยมมกวาง เกอบเปนเสนตรงเกอบเปนเสนตรง
2. Multi Mode แสงมการสะทอนในหลายเสนทางแสงมการสะทอนในหลายเสนทาง มสองรปแบบมสองรปแบบ ไดแกไดแก• Step Index
• Grade Index
Propagation Modes (I)
Multimode คอลกษณะการเดนทางของแสงทประกอบดวยหลายเสนทาง
Step Index ความหนาแนนของความหนาแนนของ Core Core คงทคงทแสงจะแสงจะสะทอนทจดรอยสะทอนทจดรอยตอเปนเสนตรงตอเปนเสนตรง
Grade Index ความหนาแนนของความหนาแนนของ Core Core คอยๆคอยๆ ลดลงลดลง จากจดกงกลางไปยงขอบจากจดกงกลางไปยงขอบ ทาใหทาใหแสงคอยๆแสงคอยๆ หกเหหกเหเปนเสนโคงเปนเสนโคง
Propagation Modes (II)Single Mode เสนใยนาแสงจะมคาดชนหกเหตามากจนทาใหมมสะทอนเขาใกล 90 องศาจนเสมอนวาแสงเดนทางเปนเสนทางเดยว (ตรง)
ลดทอนและผดเพยนสง
สญญาณมความเพยนตา
Fiber Typesชนดของ Optical Fiber จะจาแนกตามขนาดสมพทธระหวาง Core และ Cladding ซงแตละชนดจะเหมาะกบลกษณะการสงสญญาณแสงทแตกตางกนไป
(หนวยในตารางคอ Micrometer)
Type Core Cladding Mode
50/12550/125
62.5/12562.5/125
100/125100/125
7/1257/125
125 Multimode, graded-index50
62.5
100
125 Multimode, graded-index
125 Multimode, graded-index
7 125 Single-mode
Fiber Construction
Kevlar ทาจากวสดเดยวกบเสอเกราะกนกระสนเพอเสรมความแขงแรงของ Optical Fiber
Fiber Optic Connector
อปกรณเชอมตอ Fiber Optic มสามชนดดงรป
Subscriber Channel (SC) Connector ใชระบบ Push/Pull ใชใน Cable TV
Straight-Tip (ST) Connector ใชระบบ Bayonet ใชสาหรบเชอมตออปกรณ Network
MR-RJ Connector รปรางและขนาดคลายกบ RJ-45
Performanceวดจากอตราการลดทอนเทยบกบความยาวคลน สงเกตวาอตรการลดทอนสมาเสมอทกยาน ทาใหไมจาเปนตองใช Repeater มากเหมอนกบ TPC
Applications• ใชเปน Backbone ของเครอขาย (ความเรวมากกวา 1600 Gbps)
• ใชเปน Backbone รวมกบ Coaxial Cable ในเครอขาย Cable TV โดยท Coaxial ทาหนาทจายแยกไปยงผใช
• ใชกบ LAN ความเรวสง 100Base-FX และ 1000Base-X
ขอดของ Fiber Optics• Bandwidth ไมจากด (ทตวกลาง) แตเทคโนโลยของ เครองรบ-สงยงจดการขอมลไดไมทน
• อตราการลดทอนตา ใช Repeater ทกๆ 50Km เทยบกบ 5Km ของ TPC
• ทนตอสญญาณรบกวนแมเหลกไฟฟา การกดกรอน และนาหนกเบา
• ยากตอการดกฟง
ขอเสย ตดตงและดแลรกษาลาบาก สาย 1 เสนสงไดทางเดยว และราคาสง
Unguided Media: Wirelessตวกลางทสงผานขาวสาร ในลกษณะคลนแมเหลกไฟฟา โดยไมใช สายนาสญญาณ บางครงเรยกวา การสอสารไรสาย (Wireless)
ปกตสญญาณจะแพรผาน อากาศ และ พรอมรบไดจากอปกรณใดๆ ท รจก สญญาณนน
รปดานลางแสดงแถบความถของการสอสารไรสายในชวง 3 kHz ถง 900 THz
Propagation Methods
สญญาณแพรกระจายทกทศทางจากสายอากาศ
กาลงสงยงแรงเทาไรยงสงไปไดไกลเทานน
สญญาณสะทอนกบชนบรรยากาศไปสเครองรบ
กาลงสงนอยแตสามารถสงไปไดไกล
สญญาณเดนทางเปนเสนตรงเทานน
เครองรบสงตองหนหนาชนกน
Transmission BandsBandBand RangeRange PropagatioPropagatio
nn ApplicationApplication
VLFVLF 3–30 KHz
30–300 KHz
300 KHz–3 MHz
3–30 MHz
VHF VHF 30–300 MHzSky andline-of-
sight
VHF TV, FM radio
UHF UHF 300 MHz–3 GHz Line-of-sight
UHF TV, cellular phones, paging, satellite
SHF SHF 3–30 GHz Line-of-sight Satellite communication
EHFEHF 30–300 GHz Line-of-sight Long-range radio navigation
Ground Long-range radio navigation
LFLF Ground Radio beacons andnavigational locators
MFMF Sky AM radio
HF HF Sky Citizens band (CB),ship/aircraft communication
Wireless Transmissionsการสอสารไรสายแบงออกไดเปน 3 กลม ตามแถบความถ ดงน
ความถมากกวา 300 GHz
ท ะล ส ง ก ด ข ว า ง ไ ม ไ ด ตวรบ-สงตองตรงกน (เชน Remote TV)
ไมรบกวนอปกรณชนดอน
ใชสงขอมล (IrDA) Comp.
ความถระหวาง 1–30 GHz
รบ-สงสญญาณเปนแบบ Unidirectional สายอากาศ ตองหนหนาชนกน
ทะลสงกดขวางไมได
ใชสงขอมลความเรวสง
ความมกถตากวา 1GHz
ก า ร ร บ -ส ง สญญาณใช Omnidirectional Antenna
เดนทางไกล (Sky Mode)
ทะลสงกดขวางได
ใชสงวทยกระจายเสยง
Conclusions
• Guided Media– Twisted Pair Cable– Coaxial Cable– Fiber Optic Cable
• Unguided Media: Wireless– Radio Waves– Microwaves– Infrared
• Summary