การสื่อสารข้อมูลและเครือข่าย

 การติดต่อสื่อสารเป็นการพูดคุยหรือส่งข่าวกันของมนุษย์ ซึ่งอาจเป็นการแสดงออกด้วยท่าทาง การใช้ภาษาพูดหรือผ่านทางตัวอักษร โดยส่วนใหญ่เป็นการสื่อสารในระยะใกล้ ต่อมาเมื่อเทคโนโลยีก้าวหน้ามากขึ้นมีการพัฒนาอุปการณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับใช้ในการสื่อสาร ทำให้สามารถสื่อสารได้ในระยะไกลและสะดวกรวดเร็วมากยิ่งขึ้น เช่น โทรเลข โทรศัพท์ และโทรสาร 

สำหรับการติดต่อสื่อสารระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์หลายเครื่องในเวลาเดียวกันที่เรียกว่าระบบเครือข่าย (network) มีการพัฒนาให้ดีขึ้นเป็นลำดับ จากในอดีตการใช้งานคอมพิวเตอร์จะเป็นคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดใหญ่เช่น เมนเฟรม การใช้งานจะมีการเชื่อมต่อไปยังเครื่องปลายทางหรือเทอร์มินัล (terminal) หลายเครื่อง ซึ่งถือว่าเป็นการติดต่อสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์กับเทอร์มินัลในยุคแรก

 ต่อมามีการพัฒนาไมโครคอมพิวเตอร์หรือซีพี ซึ่งมีขนาดความสามารถในด้านความเร็วการทำงานสูงขึ้น และมีราคาต่ำลงมากเมื่อเทียบกับคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ ทำให้การใช้งานที่แพร่หลายมากยิ่งขึ้น และมีความต้องการที่จะเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์เหล่านั้นเข้าด้วยกัน นอกเหนือจากการเชื่อมต่อเทอร์มินัลเข้ากับคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ดังเช่นผ่านมา และได้มีการกำหนดฐานกลางที่ใช้ในการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ที่มาจากผู้ผลิตต่างกัน ให้สามารถติดต่อถึงกันได้ เกิดการใช้งานระบบเครือข่ายที่ช่วยเพิ่มขีดความสามารถในการทำงาน เช่น การโอนถ่ายย้ายข้อมูลระหว่างกัน หรือการใช้ทรัพยากรร่วมกัน ทำให้เกิดความสะดวก และรวดเร็วในการใช้งานเพิ่มขึ้น 

ลักษณะของเครือข่ายอาจเริ่มจากจุดเล็กๆ เช่น ระหว่างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์บนแผงวงจรเดียวกัน ไปจนถึงระบบที่ทำงานร่วมกันในห้องทำงานในอาคาร ระหว่างอาคาร ระหว่างสถาบัน ระหว่างเมือง ระหว่างประเทศ 

 ปัจจุบันมีการใช้งานคอมพิวเตอร์เป็นอุปกรณ์ในการคำนวณและเก็บข้อมูล รวมถึงการสื่อสารข้อมูล การแลกเปลี่ยนข้อมูลข่าวสารต่างระหว่างคอมพิวเตอร์ เช่น ระบบสำนักงานอัตโนมัติ (Office Automation : OA) เป็นระบบงานที่ใช้คอมพิวเตอร์ ซอฟต์แวร์ประยุกต์ และระบบเครือข่ายช่วยในงานที่เกี่ยวกับเอกสาร การโอนย้ายแลกเปลี่ยนไฟล์ การควบคุมเอกสารและส่งเอกสารไปยังหน่วยต่างๆ ที่เกี่ยวข้อง และการส่งอีเมล ผู้ใช้งานอาจอยู่-ภายในอาคารเดียวกันหรืออยู่คนละเมืองก็ได้ การส่งข้อมูลข่าวสารเช่นนี้ต้องอาศัยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หลายประเภทที่สามารถเชื่อมต่อและทำงานร่วมกัน โดยผ่านสื่อกลางในการส่งผ่านข้อมูล ซึ่งผู้เรียนจะได้ศึกษาต่อไป นอกจากนี้ยังมีการกระจายฐานข้อมูลความรู้ต่างๆ ไว้ผ่านระบบเครือข่าย เช่น ฐานข้อมูลเกี่ยวกับสิ่งแวดล้อม งานวิจัย เศรษฐกิจ และสินค้าต่างๆ ในสถานศึกษาอาจจะมีข้อมูลที่เกี่ยวกับหนังสือและตำราวิชาการ หากผู้ใช้ต้องการข้อมูลใดก็สามารถติดต่อผ่านเครือข่ายสื่อสารด้วยคอมพิวเตอร์มายังศูนย์บริการข้อมูลนั้น ทำให้การได้รับข้อมูลเป็นไปอย่างสะดวกรวดเร็ว 

การสื่อสารข้อมูลและเครือข่ายคอมพิวเตอร์ก่อให้เกิดประโยชน์ ดังนี้ 

    1. ความสะดวกในการแบ่งปันข้อมูล ปัจจุบันมีข้อมูลจำนวนมากสามารถถูกส่งผ่านเครือข่ายการสื่อสารได้อย่างมีประสิทธิภาพและรวดเร็ว เช่น การส่งข้อมูลผ่านเครือข่ายโทรศัพท์ระบบ ดีเอสแอล ( Digital Subscriber Line DSL ) ถ้าส่งด้วยอัตราเร็ว 2 Mbps หรือประมาณ 256 kB/s จะส่งข้อมูลจำนวน 200หน้าได้ในเวลาน้อยกว่า 10 วินาที 

    2. ความถูกต้องของข้อมูล การรับส่งข้อมูลระหว่างคอมพิวเตอร์ผ่านเครือข่ายการสื่อสารเป็นการส่งแบบดิจิทัล ซึ่งระบบการสื่อสารจะมีการตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูลที่ส่ง และแก้ไขข้อมูลที่ผิดพลาดให้ถูกต้องได้โดยอัตโนมัติ ดังนั้น การสื่อสารข้อมูลจึงมีความเชื่อถือสูง 

    3. ความเร็วในการรับส่งข้อมูล การใช้คอมพิวเตอร์ในการส่งข้อมูล หรือ ค้นคว้าข้อมูลจากฐานข้อมูลขนาดใหญ่ทำได้รวดเร็ว เนื่องจากสัญญาณทางไฟฟ้าเดินทางด้วยความเร็วใกล้เคียงความเร็วแสง เช่น การดูภาพยนตร์ หรือรายการโทรทัศน์ผ่านอินเทอร์เน็ต การตรวจสอบหรือการจองที่นั่งของสายการบินสามารถทำได้ทันที 

    4. การประหยัดค่าใช้จ่ายในการสื่อสารข้อมูล การรับและส่งข้อมูลผ่านเครือข่ายการสื่อสารสามารถทำได้ในราคาถูกกว่าการสื่อสารแบบอื่น เช่น การใช้งานโทรศัพท์โดยผ่านอินเทอร์เน็ตหรือที่เรียกว่า วอยซ์โอเวอร์ไอพี ( Voice over IP : VoIP ) จะมีค่าใช้จ่ายต่ำกว่าการใช้งานโทรศัพท์โดยผ่านระบบโทรศัพท์พื้นฐาน หรือการใช้อีเมลส่งข้องมูลหรือเอกสารในรูปแบบอีเล็กทรอนิกส์จะมีค่าใช้จ่ายต่ำกว่า และรวดเร็วกว่าการส่งเอกสารแบบวิธีอื่น 

 5. ความสะดวกในการแบ่งปันทรัพยากร ในองค์กรสามารถใช้อุปกรณ์สารสนเทศร่วมกันได้โดยไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายติดตั้งอุปกรณ์ให้กับทุกเครื่อง เช่น เครื่องพิมพ์ นอกจากนี้ยังสามารถให้โปรแกรมและข้อมูลร่วมกันได้ โดยจัดเก็บโปรแกรมและข้อมูลเหล่านั้นไว้ที่แหล่งเก็บข้อมูลที่เป็นศูนย์กลาง เช่น เครื่องบริการไฟล์ ( file server ) เป็นต้น 

    6. ความสะดวกในการประสารงาน ในองค์กรที่มีหน่วยงานย่อยหลายแห่งที่อยู่ห่างไกลกันสามารถทำงานประสานกันผ่านระบบอินเทอร์เน็ต เช่น การประชุมทางไกล และการแก้ไขเอกสารร่วมกันผ่านระบบเครือข่าย 

    7. ขยายบริการองค์กร เครือข่ายคอมพิวเตอร์ทำให้องค์กรสามารถกระจายทำการไปตามจุดต่างๆ ที่ต้องการให้บริการ เช่น ธนาคารที่มีสาขาทั่วประเทศ สามารถถอนเงินได้จากตู้เอทีเอ็ม หรือฝากเงินได้ตามตู้เอทีเอ็ม เป็นต้น 

    8. การสร้างบริการรูปแบบใหม่บนเครือข่าย การให้บริการต่างๆ ผ่านเครือข่ายคอมพิวเตอร์ทำให้ผู้ใช้สามารถเข้าใช้บริการได้ทุกที่ทุกเวลา เช่น การซื้อสินค้าผ่านร้านค้าออนไลน์ ซึ่งเป็นบริการแบบหนึ่งของพาณิชย์อิเล็กทรอนิคส์ ( e – commerce ) และการรับชำระสินค้า ค่าสาธารณูปโภคผ่านจุดรับชำระแบบออนไลน์ ที่เรียกว่าเคาน์เตอร์เซอร์วิส ( counter service )

การสื่อสารข้อมูล 

การสื่อสารข้อมูล หมายถึง การแลกเปลี่ยนข้อมูล/ข่าวสารโดยผ่านทางสื่อกลางในการสื่อสารซึ่งอาจเป็นสื่อกลางประเภทที่มีสายหรือไร้สายก็ได้ องค์ประกอบพื้นฐานของระบบสื่อสารข้อมูล ประกอบด้วย

1.ข้อมูล/ข่าวสาร (data/message) คือ ข้อมูลหรือสารสนเทศต่างๆ ที่ต้องการส่งไปยังผู้รับโดยข้อมูล/ข่าวสารอาจประกอบด้วยข้อความ ตัวเลข รูปภาพ เสียง วีดิทัศน์ หรือสื่อประสม
2.ผู้ส่ง (sender) คือ คนหรืออุปกรณ์ที่ใช้สำหรับส่งข้อมูล/ข่าวสาร ซึ่งอาจเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ โทรศัพท์ กล้องวีดิทัศน์ เป็นต้น
3.ผู้รับ (receiver) คือ คนหรืออุปกรณ์ ที่ใช้สำหรับรับข้อมูล/ข่าวสารที่ทางผู้ส่งข้อมูลส่งให้ซึ่งอาจเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ โทรศัพท์ เป็นต้น
4.สื่อกลางในการส่งข้อมูล (transmission media) คือ สิ่งที่ทำหน้าที่รับส่งข้อมูล/ข่าวสารไปยังจุดหมายปลายทาง โดยสื่อกลางในการส่งข้อมูลจะมีทั้งแบบมีสาย เช่น สายเคเบิล สายยูทีพี สายไฟเบอร์ออพติก และสื่อกลางในการส่งข้อมูลแบบไร้สาย เช่น คลื่นวิทยุ ไมโครเวฟ และดาวเทียม
5.โพรโทคอล (protocol) คือ กฎเกณฑ์ ระเบียบ หรือข้อปฏิบัติต่างๆ ที่กำหนดขึ้นมาเพื่อเป็นฯข้อตกลงในการสื่อสารข้อมูลระหว่างผู้รับและผู้ส่ง

4.2.1 สัญญาณที่ใช้ในการสื่อสาร แบ่งได้ออกเป็น 2 ประเภทคือ สัญญาณแอนะล็อก (analog signal) และสัญญาณดิจิทัล (digital signal) สัญญาณแอนะล็อกและสัญญาณดิจิทัลที่มีขนาดแอมพลิจูด (amplitude) ที่เปลี่ยนแปลงตามเวลาและเป็นค่าต่อเนื่อง เช่น เสียงพูด และเสียงดนตรี ส่วนสัญญาณดิจิทัลเป็นสัญญาณที่ไม่มีความต่อเนื่องที่เรียกว่า ดีสครีต (discrete) สัญญาณดิจิทัลถูกแทนด้วยระดับแรงดันไฟฟ้าสองระดับเท่านั้นโดยแสดงลักษณะเป็น “0” และ “1” ซึ่งตรงกับตัวเลขฐานสอง

ในบางครั้งการสื่อสารข้อมูลต้องมีการแปลงสัญญาณแอนะล็อกและดิจิทัลกลับไปมาเพื่อให้อยู่ในรูปแบบที่เหมาะสม และนำไปใช้งานได้ ตัวอย่างเช่น การเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์สองเครื่องเข้าด้วยกันโดยผ่านระบบโทรศัพท์ซึ่งถูกออกแบบมาเพื่อรองรับเสียงพูด ที่มีลักษณะของสัญญาณเป็นแบบแอนะล็อก ไม่เหมาะสมสำหรับการส่งข้อมูลแบบดิจิทัลระหว่างคอมพิวเตอร์ จึงต้องมีอุปกรณ์ช่วยในการแปลสัญญาณดิจิทัลจากคอมพิวเตอร์ เพื่อส่งออกไปเป็นสัญญาณแอนะล็อก จากนั้นจะแปลงกลับเป็นสัญญาณดิจิทัลเมื่อสัญญาณถูกส่งถึงผู้รับ โดยผ่านอุปกรณ์ในการแปลงสัญญาณที่เรียกว่า โมเด็ม (Modem) ซึ่งใช้เทคนิคการบีบอัดข้อมูลร่วมกับการแก้ไขข้อผิดพลาดของข้อมูลที่อาจเกิดขึ้นจากการส่งสัญญาณด้วย

4.2.2 การถ่ายโอนข้อมูล เป็นการส่งสัญญาณออกจากอุปกรณ์ส่ง ไปยังอุปกรณ์รับโดยจำแนกได้ 2 แบบ คือ

1) การถ่ายโอนข้อมูลแบบขนาน ทำได้โดยการส่งข้อมูลออกมาทีละหลายบิตพร้อมกันจากอุปกรณ์ส่งไปยังอุปกรณ์รับ ผ่านสื่อกลางนำสัญญาณที่มีช่องทางส่งข้อมูลหลายช่องทางโดยทั่วไปจะเป็นสายนำสัญญาณหลายๆ เส้นที่มีจำนวนสายส่งสัญญาณเท่ากับจำนวนบิตที่ต้องการส่งในแต่ละครั้ง เช่น ส่งข้อมูล 11110001 ออกไปพร้อมกัน สายส่งก็มี 8 เส้น นอกจากการส่งข้อมูลหลักที่ต้องการแล้ว อาจมีการส่งข้อมูลอื่นเพิ่มเติมไปด้วย เช่น บิตพาริตี (Parity bit) ใช้ในการตรวจสอบความผิดพลาดของการรับสัญญาณที่ปลายทาง หรือสายที่ควบคุมการตอบโต้ เพื่อควบคุมจังหวะของการรับ-ส่งข้อมูลแต่ละชุด

สายส่งข้อมูลแบบขนานนี้มีความยาวไม่มาก เนื่องจากถ้าสายยาวมากเกินไปจะก่อให้เกิดปัญหาสัญญาณสูญหายไปกับความต้านทานของสาย และเกิดการรบกวนกันของสัญญาณ การส่งโดยวิธีนี้จึงนิยมใช้กับการส่งข้อมูลในระยะทางใกล้ๆ ข้อดีของการรับ-ส่งข้อมูลชนิดนี้คือการรับ-ส่งข้อมูลทำได้เร็วแต่มีข้อเสียที่ต้องใช้สายส่งหลายเส้นทำให้มีค่าใช้จ่ายสูง ตัวอย่างที่พบเห็นได้บ่อยคือ การเชื่อมต่อระหว่างเมนบอร์ดกับฮาร์ดดิสก์ภายในคอมพิวเตอร์แบบ EIDE ดังรูปที่ 4.8 ก. และ การเชื่อมต่อระหว่างคอมพิวเตอร์กับเครื่องพิมพ์ด้วยพอร์ตขนาน

2) การถ่ายโอนข้อมูลแบบอนุกรม ในการถ่ายโอนข้อมูลแบบอนุกรม ข้อมูลจะถูกส่งออกมาทีละบิต ระหว่างจุดส่งและจุดรับ การถ่ายโอนข้อมูลแบบอนุกรมต้องการสื่อกลางสำหรับการสื่อสารเพียงช่องเดียวหรือคู่สายเดียว ค่าใช้จ่ายในด้านของสายสัญญาณจะถูกกว่าขนานสำหรับการส่งระยะทางไกลๆ

การถ่ายโอนข้อมูลแบบอนุกรมจะเริ่มโดยข้อมูลแต่ละชุดจะถูกเปลี่ยนให้เป็นอนุกรมแล้วทยอยส่งออกทีละบิตไปยังจุดรับ แต่เนื่องจากการทำงานและการส่งข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ต่างๆ ภายในเครื่องคอมพิวเตอร์จะใช้ช่องทางการสื่อสารแบบขนานที่ประกอบด้วยชุดของข้อมูลหลายบิต ดังนั้นที่จุดรับจะต้องมีกลไกในการเปลี่ยนแปลงข้อมูลที่รับมาทีละบิตให้เป็นชุดของข้อมูลที่ลงตัวพอดีกับขนาดของช่องทางการสื่อสารที่ใช้ในคอมพิวเตอร์ เช่น บิตที่ 1 ลงที่บัสข้อมูลเส้นที่ 1 เป็นต้น การเชื่อมต่อสามารถทำได้โดยใช้สายถ่ายโอนข้อมูลแบบอนุกรม หรือที่เรียกว่า สายซีเรียล (Serial cable) ในปัจจุบันมีการพัฒนาการถ่ายโอนข้อมูลแบบอนุกรมความความเร็วสูงโดยการเชื่อมต่อแบบ ยูเอสบี

4.2.3 รูปแบบการรับ-ส่งข้อมูล ไม่ว่าจะเป็นการรับ-ส่งข้อมูลแบบขนานหรืออนุกรมสามารถแบ่งได้ 3 แบบดังนี้

1) การสื่อสารทางเดียว ( simplex transmission ) ข้อมูลสามารถส่งได้ทางเดียวโดยแต่ละฝ่ายจะทำหน้าที่อย่างใดอย่างหนึ่ง เช่น เป็นผู้รับหรือผู้ส่ง บางครั้งเรียกการสื่อสารแบบนี้ว่าการส่งทิศทางเดียว ( unidirectional transmission ) เช่น การกระจายเสียงของสถานีโทรทัศน์หรือวิทยุ

2) การสื่อสารสองทางครึ่งอัตรา ( half duplex transmission ) สามารถส่งข้อมูลได้ทั้งสองฝ่าย แต่จะต้องผลัดกันส่งและผลัดกันรับจะส่งและรับพร้อมกันไม่ได้ เช่น วิทยุสื่อสาร
( walkie-talkie radio )

3) การสื่อสารสองทางเต็มอัตรา ( full duplex transmission ) สามารถส่งข้อมูลได้สองทางโดยที่ผู้รับและผู้ส่งสามารถรับส่งข้อมูลได้ในเวลาเดียวกัน เช่น การสนทนาทางโทรศัพท์คู่สนทนาคุยโต้ตอบได้ในเวลาเดียวกัน