Week : 4 Chapter 3 Data and Signals

1. Analog Computer

สัญญาณอนาลอกคือ สัญญาณข้อมูลแบบต่อเนื่อง (Continuouse Data) มีขนาดของสัญญาณไม่คงที่ การเปลี่ยนแปลงขนาดของสัญญาณแบบค่อยเป็นค่อยไปแปรผันตามเวลา เป็นสัญญาณที่มนุษย์สามารถสัมผัสได้ เช่น แรงดันของน้ำ

2.Digital Computer

สัญญาณดิจิตัล คือ สัญญาณข้อมูลแบบไม่ต่อเนื่อง (Discrete Data) มีขนาดของสัญญาณคงที่ การเปลี่ยนแปลงขนาดของสัญญาณเป็นแบบทันที ทันใด ไม่แปรผันตามเวลา เป็นสัญญาณที่มนุษย์ไม่สามารถสัมผัสได้ เช่น สัญญาณไฟฟ้า

ความสัมพันธ์ของสัญญาณอะนาลอก ดิจิตอล และตัวแปลงสัญญาณ

สัญญาอะนาลอก (Analog) และสัญญาณดิจิตอล (Digital)ทั้งสองสัญญาณ เกี่ยวข้องกับตัวแปลงสัญญาณ (Transducer)การเชื่อมต่อระบบอนาลอกเข้าสู่ระบบคอมพิวเตอร์ จะต้องมีตัวกลางใน การแปลงเปลี่ยนจากAnalogให้เป็นสัญญาณทางอิเล็กทรอนิกส์ เรียกว่า“ทรานส์ดิวเซอร์”(Transducer) การแปลงสัญญาณกลับไปกลับมาระหว่างสัญญาณ Analog และ Digital อาศัย "ตัวเปลี่ยนสัญญาณข้อมูล Converter"

การแปลงสัญญาณมี 2 วิธีคือ

1. การแปลงสัญญาณอนาลอกเป็นสัญญาณดิจิตอล
2. การแปลงสัญญาณดิจิตอลเป็นสัญญาณอนาลอก


Physical Layer ฝังตัวอยู่ด้านล่างสุดของแบบจำลอง OSI โดยทำหน้าที่
1)ควบคุมการรับ/ส่งข้อมูลในตัวกลาง เช่น ทิศทางของสัญญาณ และ
2)บริการเชื่อมโยงข้อมูลกับ ชั้นถัดไปด้านบน ได้แก่ Data Link Layer

สัญญาณแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท ได้แก่Periodic คือ สัญญาณที่มีรูปแบบ ภายในกรอบเวลาคงที่ (คาบเวลา –Period) ซ้ำกัน โดยที่เมื่อ สัญญาณเปลี่ยนแปลงไปตามรูปแบบจน ครบ 1 รอบเรียกว่า Cycle
CycleAperiodic คือ สัญญาณที่ไม่ปรากฏรูปแบบที่ซ้ำกัน ในช่วงเวลาที่พิจารณา
Analog Signals
ในการสื่อสารข้อมูล นิยมใช้สัญญาณทั้งแบบ Analog และ Digital หากในกรณีสัญญาณ Analog เรามักจะใช้ประเภทที่เป็นคาบเวลา (Periodic) สัญญาณ Analog ยัง แบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท ได้แก่
Simple คือ สัญญาณมูลฐานชนิด Sinusoidal (Sine Wave) ซึ่งมีความถี่คงที่ ไม่สามารถแบ่งแยกออกเป็นสัญญาณย่อยได้อีก ดังรูป
Composite คือ สัญญาณที่ประกอบขึ้นจาก สัญญาณ Sinusoidal ที่มีความถี่และขนาดแตกต่างกัน หลายสัญญาณ

ความถี่ (f) แปรผกผัน กับคาบเวลา (T) ด้วยสมการ f = 1 / T

Transmission Medium
ในการสื่อสาร สัญญาณ Composite จะส่งผ่านตัวกลาง (เช่น สายนำสัญญาณ หรืออากาศ) ซึ่งตัวกลางแต่ละประเภทจะมีคุณสมบัติแตกต่างกันไป
คุณสมบัติของตัวกลาง สัมพันธ์กับความถี่ กล่าวคือ ตัวกลางอาจ ส่งผ่าน เพียงบางความถี่ และ ลดทอน หรือ กัก ความถี่ที่เหลือดังนั้น สัญญาณที่รับได้ที่ปลายด้านรับของตัวกลางอาจไม่สมบูรณ์ เช่น เมื่อส่งสัญญาณคลื่นสี่เหลี่ยมเข้าสู่ตัวกลาง ฝั่งด้านรับอาจจะไม่ได้รับสัญญาณที่เหมือนกับต้นทางก็ได้

Bandwidth
Bandwidth คือพิสัยของความถี่ ซึ่งตัวกลางยอมให้ผ่านไปได้ คำนวณได้จากผลต่างระหว่างความถี่สูงสุด และต่ำสุด ซึ่งมีระดับพลังงานลดทอนลงไม่เกินกึ่งหนึ่ง

ถ้า Bandwidth ของตัวกลาง ไม่สอดคล้องกับ Signal Spectrum จะเกิดการผิดเพี้ยนของสัญญาณที่ด้านรับ (Distortion) ตัวอย่างเช่น ในปัจจุบัน ยังไม่มีตัวกลางชนิดใด ที่สามารถส่งผ่านความถี่ได้ถึงอนันต์ ดังนั้นถ้าส่งสัญญาณ Square ไปตามตัวกลางจะเกิด Error เสมอ