ระบบไฟฟ้าสื่อสาร

การส่งสัญณาณแบบคลื่นไมโครเวฟ(Microwave)

สัญญาณไมโครเวฟ (Microwave) 

เป็นคลื่นความถี่วิทยุชนิดหนึ่งที่มีความถี่อยู่ระหว่าง 0.3GHz – 300GHz ส่วนในการใช้งานนั้นส่วนมากนิยมใช้ความถี่ระหว่าง 1GHz – 60GHz เพราะเป็นย่านความถี่ที่สามารถผลิตขึ้นได้ด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เป็นสื่อกลางในการสื่อสารที่มีความเร็วสูงในระดับกิกะเฮิรตซ์  (GHz) และเนื่องจากความของคลื่นมีหน่วยวัดเป็นไมโครเมตร จึงเรียกชื่อว่า “ไมโครเวฟ”  การส่งข้อมูลโดยอาศัยสัญญาณไมโครเวฟซึ่งเป็นสัญญาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไปในอากาศพร้อมกับข้อมูลที่ต้องการส่ง และจะต้องมีสถานที่ทำหน้าที่ส่งและรับข้อมูล และเนื่องจากสัญญาณไมโครเวฟจะเดินทางเป็นเส้นตรงในระดับสายตา (Line of sight transmission) ไม่สามารถเลี้ยวหรือโค้งตามขอบโลกที่มีความโค้งได้ จึงต้องมีการตั้งสถานีรับ-ส่งข้อมูลเป็นระยะๆ และส่งข้อมูลต่อกันเป็นทอดๆ ระหว่างสถานีต่อสถานีจนกว่าจะถึงสถานีปลายทาง  หากลักษณะภูมิประเทศ มีภูเขาหรือตึกสูงบดบังคลื่นแล้ว ก็จะทำให้ไม่สามารถส่งสัญญาณไปยังเป้าหมายได้ ดังนั้นแต่ละสถานีจึงจำเป็นตั้งอยู่ในที่สูง เช่น ดาดฟ้า ตึกสูง หรือยอดดอยเพื่อหลีกเลี่ยงการชนเนื่องจากแนวการเดินทางที่เป็นเส้นตรงของสัญญาณดังที่กล่าวมาแล้ว การส่งข้อมูลด้วยสื่อกลางชนิดนี้เหมาะกับการส่งข้อมูลในพื้นที่ห่างไกลมากๆ และทุรกันดาร

ลักษณะของคลื่นไมโครเวฟ

  การส่งคลื่นสัญญาณด้วยระบบไมโครเวฟ จะส่งคลื่นจากจานส่ง พุ่งตรงไปยังจานรับ โดยมีทิศทางในการส่งเป็นแนวระนาบที่เรียกว่า "เส้นสายตา" ที่เปรียบเทียบกับการมองของมนุษย์ ซึ่งจะมองเห็นเป้าหมายในลักษณะเส้นตรง ดังนั้นการติดตั้งจานรับสัญญาณจะต้องหันหน้าจานไปยังจานส่งสัญญาณเสมอ ไม่เช่นนั้นก็ไม่สามารถรับสัญญาณใด ๆ ได้ และต้องไม่มีสิ่งกีดขวางเส้นสายตานี้เด็ดขาด เนื่องจากจะทำให้การสื่อสารไม่ชัดเจนได้ โดยปกติแล้วคลื่นไมโครเวฟจะส่งสัญญาณไปได้ไกล 25 - 30 ไมล์ แต่ถ้าต้องการส่งไปไกลกว่านั้น จะต้องตั้งจานทวนสัญญาณที่รับเข้ามา และส่งต่อไปยังจานรับต่อไป และถ้าติดแนวภูเขาหรืออาคารสูง ก็จะต้องตั้งจานทวนสัญญาณอีกเช่นกัน โดยการติดตั้งจานรับสัญญาณจะตั้งอยู่บนที่สูง ๆ เพื่อไม่ให้มีสิ่งใดมากีดขวางการส่งข้อมูล เช่นบนยอดตึก หรือบนภูเขา ความเร็วในกา รส่งข้อมูล 200-300 Mbps ทั้งนี้ทั้งนั้นขึ้นอยู่กับความสูงของเสาสัญญาณด้วย ก่อนที่ความเข้มของสัญญาณจะสูญหายไป เพื่อให้ส่งสัญญาณไปได้ระยะไกลๆ จึงจำเป็นต้องขยายสัญญาณทุกๆ 30- 50 กิโลเมตร

ส่วนประกอบของระบบการสื่อสารผ่านไมโครเวฟ

ระบบการสื่อสารผ่านคลื่นไมโครเวฟจะมี2 ส่วนหลัก คือ ส่วนประมวลผล และ ส่วนทำหน้าที่ส่งสัญาณ

1.ส่วนประมวลผล จะทำหน้าที่คำนวณในเรื่องการสื่อสารโดยจะสร้างและแปลสัญญาณสื่อสาร

2.ส่วนส่งสัญญาณ จะทำหน้าที่ส่งและรับสัญญาณ อยู่บนอาคาร เช่น จารส่งสัญญาณ โดยไมโครเวฟจะใช้จานขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 2 ฟุตไมโครเวฟนั้นจะส่งผ่านสัญญาณข้อมูลด้วยคลื่นวิทยุ ( Radio-Frequency : RF ) ซึ่งส่งผ่านระหว่างสองสถานีต้นทางและปลายทาง (แต่ละสถานีจะต้องมีทั้งส่วนประมวลผลและส่วนรับ/ส่งสัญญาณ)

หลักการทำงานคลื่นไมโครเวฟ

ระบบไมโครเวฟมีหลักการทำงานคล้ายกับระบบสื่อสารทั่วไป โดยจะรับข้อมูลจากอุปกรณ์อื่น แล้วส่วนประมวลผลจะทำการแปลงข้อมูลนั้นเป็น สัญญาณคลื่นวิทยุ และส่งไปที่ตัวรับ ระบบไมโครเวฟทั่วไปจะถูกกำหนดให้ใช้ความถี่คงที่ (โดยปกติจะใช้ความถี่ประมาณ 300MHz-100GHz ) ขึ้นอยู่กับคณะกรรมการกลางกำกับดูแลกิจการสื่อสาร ( FC : the Federal Communication Commission ) ซึ่งก็เหมือนกับสถานีวิทยุ ที่ต้องขออนุญาตในการใช้คลื่นความถี่นั้นๆ ก่อน เพื่อจะได้ไม่ไปรบกวนสัญญาณอื่นๆ เช่น การสื่อสารกับเครื่องบิน และระบบไมโครเวฟอื่น เป็นต้น ในบรรดาคลื่นความถี่วิทยุที่ใช้กัน เริ่มจาก 300 กิโลเฮิร์ทซ์ขึ้นไป ถ้าจาก 30 เมกะเฮิร์ทซ์ ถึง 300 เมกะเฮิร์ทซ์ ก็เรียกว่า วีเฮชเอฟ ( VHF) จาก 300 เมกะเฮิร์ทซ์ ถึง 30 จิกะเฮิร์ทซ์ ก็เรียกว่า ยูเฮชเอฟ ( UHF)ระบบ VHF (Very High Frequency)ระบบ VHF เป็นระบบคลื่นความถี่ที่ใช้ในกิจการวิทยุกระจายเสียง แพร่ภาพโทรทัศน์ การสื่อสารระยะใกล้ ด้วยความถี่ 30 - 300 MHz นับเป็นระบบแรกที่นำมาใช้ในประเทศไทย โดยสถานีโทรทัศน์ช่อง 4 บางขุนพรหม สัญญาณที่ส่งเป็นสัญญาณ Analog ส่งสัญญาณจากสถานีภาคพื้นดิน ( Terestrial Station) ไปได้ไกลหลายร้อยกิโลเมตร รับสัญญาณด้วยเสาอากาศทั่วๆ ไป จัดเป็นระบบเปิดสาธารณะ หรือเรียกว่า ฟรีทีวี ( Free TV) เช่น ช่อง 3, 5, 7, 9 และ 11ระบบ UHF (Ultra High Frequency)ระบบ UHF เป็นระบบที่พบได้กับช่อง ITV รวมทั้งการสื่อสารการบิน การสื่อสารระยะใกล้อื่นๆ ด้วยสัญญาณ Analog ในย่านความถี่ 300 MHz ถึง 3 GHz เนื่องจากสัญญาณมีย่านความถี่สูงมาก ทำให้ไม่สามารถส่งสัญญาณได้ไกล จึงต้องมีสถานีเครือข่าย การรับสัญญาณสามารถใช้เสาอากาศทั่วไปได้เช่นกัน

ข่ายงานเสียง ( Voice Networking )

จะใช้ในการเชื่อมต่อตู้สาขา ( Private Branch Exchange - PBX ) ระหว่างตึก ซึ่งการใช้สายเป็นเรื่องยุ่งยากและไม่คุ้มค่า

ข่ายงานข้อมูล ( Data Networking )

จะใช้เพื่อเชื่อมต่อส่วนประมวลผลที่อยู่ต่างสถานที่เข้าไว้ด้วยกัน

ข่ายงานสื่อสารส่วนบุคคล ( Personal Communications Networking )

ระบบไมโครเวฟถูกใช้ในระบบเซลลูล่าร์ด้วยเพื่อช่วยเรื่องความสามารถในการ ติดต่อสื่อสาร โดยจะไม่ถูกจำกัดด้วยสิ่งกีดขวางระหว่างทาง

การสื่อสารสำรอง

( Backup Communications )

จะใช้ในการถ่ายโอนข้อมูลที่มีมากขึ้นทุกวัน โดยจะถ่ายข้อมูลระหว่างสิงจุด โดยเฉพาะข้อมูลที่มีความสำคัญ เช่น ข้อมูลในธนาคาร หรือสถาบันการเงินต่างๆ

ข้อดีและข้อเสียของไมโครเวฟ

ข้อได้เปรียบของไมโครเวฟ

ในหลายๆ สถานการณ์ไมโครเวฟทำได้เหมือนกับการส่งข้อมูลอย่างอุคติไม่ว่าจะเรื่องเสียง หรือข้อมูล ปัจจัยที่ใช้ตัดสินใจประเมิลผลระหว่างไมโครเวฟกับสายทองแดงนั้นคือ ราคาของระบบ, สายหาได้สะดวกหรือไม่ และความเหมาะสมของการประยุกต์ใช้

สามารถติดต่อได้สะดวกกว่าการใช้สายซึ่งจะเหมาะกับการใช้ในเมืองใหญ่ที่ไม่สามารถใช้ระบบไร้สายได้

สามารถติดตั้งได้ทุกที่โดยไม่ต้องมีการใช้สาย

ระบบไมโครเวฟสามารถติดตั้งได้อย่างรวดเร็ว( 2-3 ชั่วโมงเท่านั้น)และต้องการเพียงแค่ให้สถานีส่ง-รับเห็นกันได้อย่างสะดวก (LOS)

ข้อเสียเปรียบของไมโครเวฟ

1. ค่าใช่จ่ายค่อนข้างมาก

2. ขนาดของระบบทั้งส่วนประมวลผลและส่วนส่งสัญญาณมีขนาดค่อนข้างใหญ่

3. มีความไวต่อสิ่งรอบข้างไมโครเวฟนั้นจะมีความรู้สึกไวต่อสิ่งรอบข้าง ทำให้อาจส่งผลเมื่อสภาพแวดล้อมแตกต่างกันออกไป

4. จำเป็นต้อตั้งให้เห็นกันทั้งสองฝ่ายส่งและฝ่ายรับ ( LOS )เมื่อนึกถึงการใช้เครือข่ายของไมโครเวฟจะต้องเลือกสิ่งที่เหมาะสมที่สุดแต่อย่างไรก็ดีไมโครเวฟอาจจะไม่ใช่ทางเลือกที่ดีที่สุดก็ได้