วันอังคารที่ 4 พฤศจิกายน พ.ศ. 2551
เครือข่ายคอมพิวเตอร์และการกระจาย รหัสวิชา 4122102
>>ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์ การสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์กับเทอร์มินอลขั้นของ โปรโตคอลมาตราฐาน OSI รูปแบบต่างๆของเตรื่อข่ายX.25Networkและดิจิตอล Network การประมวลผลแบบตาม ลำดับและแบบขนาน การไปป์ไลน์(Pipelining) การประมวลผลแบบ เวคเตอร์ ( vecter Processing )การประมวลผลแบบอะเรย์ ( Array Processors ) มัลติโพรเซสเซอร์และฟอลท์โทเลอร์แรนซ์ ( Fault Tolerance ) >>
วันพุธที่ 27 สิงหาคม พ.ศ. 2551
เครือข่าย SDH
1. ประวัติความเป็นมาของ SDH/SONET
เมื่อเราย้อนกลับไปในอดีต ระบบเครือข่ายโทรศัพท์สาธารณะนับว่าเป็นระบบส่งสัญญาณข้อมูลทางไกลที่สะดวกที่สุด ข้อมูลดิจิตอลที่ส่งผ่านเครือข่ายโทรศัพท์จะถูกเปลี่ยนให้มีรูปสัญญาณเป็นอนาล็อก และถูกมัลติเพล็กซ์รวมกันไปในช่องสัญญาณขนาด 4 KHz ต่อมาได้มีการพัฒนาเทคนิคการมอดูเลตสัญญาณอนาล็อกให้เป็นดิจิตอล (เช่น PCM หรือ Pulse Code Modulation ) ทำให้สามารถส่งสัญญาณอนาล็อกผ่านเครือข่ายดิจิตอลด้วย
ผลที่ตามคือ การพัฒนาเครือข่ายโทรศัพท์สาธารณะจากระบบอนาล็อกเดิมไปเป็นระบบดิจิตอลซึ่งเรียกว่า “ เครือข่าย ISDN ” ซึ่งมีช่องสัญญาณอัตราเร็วข้อมูล 64 Kbps เมื่อเรารวมช่องสัญญาณ 64 Kbps หลาย ๆ ช่องสัญญาณด้วยการมัลติเพล็กซ์แบบ TDM แล้วจะทำให้เราสามารถส่งข้อมลดิจิตอลผ่านเครือข่ายโทรศัพท์ดิจิตอลได้ด้วยอัตราเร็วข้อมูลมากกว่า 2 Mbps ยิ่งอัตราเร็วของการส่งข้อมูลมีมากขึ้นเท่าใด ความซับซ้อนของการมัลติเพล็กก็ยิ่งมากขึ้นเพราะจำนวนช่องสัญญาณมากขึ้น อีกทั้งแต่ละช่องสัญญาณยังมีอัตราบิตที่แตกต่างกัน เนื่องจากการส่งมาจากต่างสถานีกัน จึงต้องมีการเพิ่มบิต เข้าไปเพื่อปรับอัตราบิตในแต่ละช่องสัญญาณเท่ากันบิตเหล่านี้จะถูกมัลติเพล็กซ์ออกเมื่อปลายไปถึงปลายทาง วิธีการมัลติเพล็กซ์แบบนี้เรียกว่า “ Plesiochronus ” หรือ “ เกือบจะเป็นซิงโครนัส ” ดังนั้นเครือข่ายการทำงานความเร็วสูงในยุคแรกเริ่มจึงมีชื่อเรียกว่า “ เครือข่าย Plesiochronus Digital Hierarchy ” เรียกสั้น ๆ ว่า เครือข่าย PDH เพราะมีการใช้มัลติเพล็กซ์ Plesiochronus ในทุกระดับชั้นนั่นเอง
เครือข่าย PDH
สามารถส่งข้อมูลได้ด้วยความเร็วถึง 140 Mbps จึงถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในยุโรป แต่อย่างไรก็ตามเครือข่าย PDH ยังมีข้อจำกัดเช่น ขาดความคล่องตัวในการใช้งานเนื่องจากต้องการใส่บิตเพิ่ม และดึงบิตออกทุกครั้งที่ผ่านอุปกรณ์มัลติเพล็กซ์และทำให้สิ้นเปลืองอุปกรณ์ด้วย จากความต้องการในการสื่อสารข้อมูลของคอมพิวเตอร์ที่เป็นมัลติมิเดียมีมากขึ้น ทำให้อัตราการส่งข้อมูล 140 Mbps ของ PDH จึงต้องมีการคิดใหม่ว่าการสื่อสารข้อมูลแบบซิงโครนัสจริง ๆ น่าจะช่วยเรื่องการแก้ไขเรื่องความเร็วได้ จึงเป็นที่มาของการพัฒนาเครือข่ายใหม่ ที่เรียกว่า “ เครือข่าย SDH” (Synchronous Digital Hierarchy ในเขตประเทศยุโรป และ “ เครือข่าย SONET” (Synchronous Optical Network ) ในเขตอเมริกาเหนือในเวลาต่อมา
หลังจากได้มีการพัฒนาเครือข่ายการส่งข้อมูลดิจิตอลความเร็วสูงระยะทางไกล SDH ต่อจากระบบส่งข้อมูล PDH ในยุโรปแล้วองค์การ ITU-T (หรือ CCITT เดิม) ได้ออกมาตรฐานออกข้อมูลการส่งระดับเบื้องต้นของเครือข่ายเป็น 155.52 Mbps ซึ่งเรียกว่า “ มาตรฐาน STM- 1” (Synchronous Transport Module ) สำหรับมาตรฐานอัตราส่งข้อมูลที่สูงกว่าที่ได้จากมัลติเพล็กซ์อัตราส่งข้อมูล STM -1 นั้น ได้แก่ Synchronous -4 Mbps STM – 16 (2.48 Gbps ) และ STM- 64 (9.95 Gbps ) นอกจากนี้แล้วยังกำหนดมาตรฐานของเฟรมข้อมูล การมัลติเพล็กซ์แบบทริบูทารีและการเทียบสัญญาณ (Mapping )
เครือข่าย SONET
นั้นเป็นเครือข่ายการส่งข้อมูลระยะไกลของระบบโทรศัพท์ในเขตอเมริกาเหนือผ่านสายใยแก้วนำแสง ซึ่งมีองค์กร ANSI เป็นผู้นำมาตรฐานอัตราการข้อมูลเบื้องต้นที่ระดับ 155.52 Mbps เช่นกับเครือข่าย SDH เพียงแค่ว่าการใช้ช่องสัญญาณพื้นฐานซึ่งมีอัตราการส่งต่ำกว่า เรียกว่า “STS- 1” (Synchronous Transport Signal 1 ) และการใช้มัลติเพล็กช่องสัญญาณพื้นฐานให้มีอัตราการส่งสูงขึ้น ก่อนจะแปลงสัญญาณไฟฟ้าให้เป็นสัญญาณแสง ส่งออกไปตามสายใยแก้วนำแสง โดยเรียกสัญญาณแสงนี้ว่า “OC-n” ตามสัญญาณไฟฟ้าก่อนแปลงคือ STS-n (OC =Optical concentrated )
2. โมเดลของ SDH
เพื่อให้เป็นมาตรฐานเดียวกันจึงแบ่งโมเดลของ SDH ออกเป็น 4 ชั้นคือ
2.1 ชั้นแรก
เรียกว่าโฟโตนิก เป็นชั้นทางฟิสิคัลที่เกี่ยวกับการเชื่อมเส้นใยแก้วนำแสง และอุปกรณ์ประกอบทางด้านแสง
2.2 ชั้นที่สอง
เป็นชั้นของการแปลงสัญญาณแสง เป็นสัญญาณไฟฟ้า หรือในทางกลับกัน เมื่อแปลงแล้วจะส่งสัญญาณไฟฟ้าเชื่อมกับอุปกรณ์สื่อสารอื่น ๆ ชั้นนี้ยังรวมถึงการจัดรูปแบบเฟรมข้อมูล ซึ่งเป็นเฟรมมาตรฐาน แต่ละเฟรมมีลักษณะชัดเจนที่ให้อุปกรณ์ตัวรับและตัวส่งสามารถซิงโครไนซ์เวลากันได้ เราจึงเรียกระบบนี้ว่า Synchronous
2.3 ชั้นที่สาม
เป็นชั้นที่ว่าด้วยการรวมและการแยกสัญญาณ ซึ่งได้แก่วิธีการมัลติเพล็กซ์ และดีมัลติเพล็กซ์ เพราะข้อมูลที่เป็นเฟรมนั้นจะนำเข้ามารวมกัน หรือต้องแยกออกจากกัน การกระทำต้องมีระบบซิงโครไนซ์ระหว่างกันด้วย
2.4 ชั้นที่สี่
เป็นชั้นเชื่อมโยงขนส่งข้อมูลระหว่างปลายทางด้านหนึ่งไปยังปลายทางอีกด้านหนึ่ง เพื่อทำให้เกิดวงจรการสื่อสารที่สมบูรณ์ ในการสื่อสารระหว่างอุปกรณ์หนึ่งไปยังอีกอุปกรณ์หนึ่งจึงเสมือนเชื่อมโยงถึงกันในระดับนี้ เพื่อให้การรับส่งระหว่างปลายทางด้านหนึ่งไปยังอีกปลายทางด้านหนึ่งมีลักษณะสื่อสารไปกลับได้สมบูรณ์ การรับส่งจึงมีการกำหนดแอดเดรสของเฟรมเพื่อให้การรับส่งเป็นไปอย่างถูกต้อง กำหนดโมดูลการรับส่งแบบซิงโครนัส ที่เรียกว่า STM - Synchronous Transmission Module โดย เฟรมของ STM พื้นฐาน มีขนาด 2430 ไบต์ โดยส่วนกำหนดหัวเฟรม 81 ไบต์ ขนาดแถบกว้างของการรับส่งตามรูปแบบ STM จึงเริ่มจาก 155.52 เมกะบิตต่อวินาที ไปเป็น 622.08 และ 2488.32 เมกะบิตต่อวินาที จะเห็นว่า STM ระดับแรกมีความเร็ว 155.52 เมกะบิตต่อวินาที ซึ่งเป็น 3 เท่าของแถบกว้างพื้นฐานของ SDH ที่ 51.84 เมกะบิตต่อวินาที STM จึงเป็นส่วนหนึ่งที่อยู่ภายใน SDH ด้วย
3. แนวคิดเบื้องต้นของเครือข่าย SDH
3.1 ประโยชน์ของ SDHSDH (Synchronous Digital Hierarchy)
เป็นมาตรฐานสากลของเครือข่ายสื่อสัญญาณความเร็วสูง เป็นเครือข่ายที่มีความทันสมัยมากในการสื่อสัญญาณและการบริหารจัดการเครือข่ายเทคโนโลยีของ SDH ช่วยให้ network operator สามารถตอบสนองความต้องการใช้ capacity ของช่องสัญญาณของลูกค้าได้อย่างรวดเร็ว เครือข่าย SDH สามารถถูกออกแบบสร้างให้มีความสามารถในการฟื้นตัวเองได้อย่างอัตโนมัติในกรณีที่มีปัญหาขัดข้องเกิดขึ้นกับเครือข่าย ทำให้เครือข่ายมีความสามารถในการใช้การได้(availability)ที่สูงขึ้น การจัดโครงสร้างการมัลติเพล็กซ์ของสัญญาณ SDH ได้ช่วยให้สามารถต่อไขว้ (cross-connect) ช่องสัญญาณ low-order ที่อยู่ภายในช่องสัญญาณ high-order ได้โดยไม่จำเป็นต้องดีมัลติเพล็กซ์สัญญาณทั้งหมดออกก่อน ซึ่งเป็นข้อดีที่สำคัญประการหนึ่งของ SDH เมื่อเทียบกับ PDH
3.2 สำคัญของเครือข่าย SDH - SDH
เป็นมาตรฐานนานาชาติที่ใช้ร่วมกัน- อุปกรณ์ที่ต้องการใช้น้อยกว่าแบบ PDH- มีความคล่องตัว(flexibility)ของเครือข่ายสูง- เครือข่ายมีความสามารถในการใช้การได้(availability)ที่สูง- มีการบริหารจัดการเครือข่ายที่ดี- อุปกรณ์จากผู้ขายคนละรายสามารถทำงานเข้ากันได้ (compatibility)การนำเทคโนโลยี SDH เข้ามาใช้ได้ทำให้โครงสร้างเครือข่ายที่แต่เดิมใช้ PDH เปลี่ยนแปลงจากระบบ point-to-point ที่ดูง่าย ไปเป็นเครือข่ายที่มีการเชื่อมโยง nodes เป็น ring หรือ mesh ซึ่งให้ความคล่องตัวมากกว่า สามารถควบคุมการสวิทซ์ cross-connect ได้จากระยะไกลระบบบริหารจัดการเครือข่าย (Network Management System(NMS)) จะช่วยให้สามารถควบคุมและจัดการเครือข่ายได้จากระยะไกลได้เป็นอย่างดี SDH ได้ทำให้เกิดแนวทางในการสร้างเครือข่ายใหม่ขึ้นมาคือ- การใช้เครือข่ายแบบ ring และความสามารถของระบบเส้นใยนำแสงช่วยให้สามารถได้รับเครือข่ายที่มีความคล่องตัว มีประสิทธิภาพ และคุ้มกับการลงทุน- สามารถวางเครือข่าย SDH ลงบนโครงสร้างเครือข่ายที่มีอยู่แล้วได้อย่างเหมาะสม- เครือข่าย SDH สามารถถูกปรับเปลี่ยนให้สอดคล้องกับความต้องการใช้งานเครือข่ายได้ง่าย- ระบบบริหารจัดการเครือข่ายจะช่วยให้ network operator สามารถควบคุมและซ่อมบำรุงรักษาเครือข่ายได้สะดวกและง่ายขึ้น
อุปกรณ์ SDH
สามารถทำฟังก์ชั่นต่างๆได้มากมายโดยเฉพาะอย่างยิ่งเรื่อง traffic protection ทำให้สามารถนำมาใช้กับเครือข่ายได้ทั้งแบบ point-to-point, chain หรือ ring ฟังก์ชั่นพื้นฐานที่ต้องมีในเครือข่าย SDH ประกอบด้วย การมัลติเพล็กซ์ (multiplexing) การต่อไขว้สัญญาณ (cross-connecting) และการอินเตอร์เฟสกับสายส่งการสื่อสัญญาณ(line interfacing/transmission) หากจะเทียบกับอุปกรณ์ PDH แล้วอุปกรณ์ network element ของ SDH นั้นจะมีการรวมฟังก์ชั่นพื้นฐานหลายฟังก์ชั่นเข้าไว้ในอุปกรณ์ network element ตัวเดียวกันได้ ขณะที่ของ PDH ไม่มี ตัวอย่าง เช่น อุปกรณ์ add-drop multiplexer(ADM) จะประกอบด้วยฟังก์ชั่นการมัลติเพล็กซ์cross-connect และ(optical) line interface
อุปกรณ์ network element ของ SDH
จะมีอยู่ 3 แบบหลักๆด้วยกันคือ add-drop multiplexer (ADM), digital cross connect (DXC) และ regenerator(REG)
3.2.1 Add-drop multiplexer (ADM)
การจัดโครงสร้างการมัลติเพล็กซ์ของ SDH ได้ช่วยให้สามารถต่อไขว้ (cross-connect)สัญญาณระดับ low-order ที่บรรจุอยู่ภายในสัญญาณระดับ high-order ได้โดยไม่ต้องดีมัลติเพล็กซ์สัญญาณทั้งหมดออกก่อน ซึ่งเป็นข้อดีของ SDH เมื่อเทียบกับ PDH อุปกรณ์ add-drop multiplexer ได้ใช้ประโยชน์จากข้อดีดังกล่าวนี้ โดยสามารถดึงช่องสัญญาณที่ต้องการออกแล้วเพิ่มช่องสัญญาณใหม่เข้าไปหรือทำการต่อไขว้ช่องสัญญาณซึ่งสามารถทำฟังก์ชั่นทั้งหมดนี้ภายในอุปกรณ์ตัวเดียวกันได้ทำให้เหมาะที่จะใช้ในโครงสร้างเครือข่ายที่เป็นแบบ chain หรือแบบ ring การใช้โครงสร้างแบบ ring จะทำให้เครือข่ายมี availability ที่สูงขึ้นเพราะสามารถส่งทราฟฟิกใน 2 ทิศทางโดยรอบ ring ทำให้สามารถ protection ทราฟฟิกได้หลายรูปแบบโดยการใช้ route diversity นี้ระดับความสามารถในการ cross-connect ของอุปกรณ์ ADM จะขึ้นอยู่กับอุปกรณ์แต่ละรุ่นที่ผลิตออกมาบางรุ่นสามารถ cross-connect ได้เฉพาะระดับ VC-4 เพราะต้องการนำมาใช้งานในส่วนของ core network ขณะที่บางรุ่นสามารถ cross-connect ได้จาก VC-12 ถึง VC-4 ทำให้เหมาะที่จะนำมาใช้งานในส่วนของ access network
4. สถาปัตยกรรมเครือข่าย SDH
ในส่วนนี้จะพิจารณาแนวความคิดและหลักการเบื้องต้นที่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างเครือข่าย SDH และอธิบายถึงแนวความคิดของสถาปัตยกรรมเครือข่าย SDH โดยทั่วไป มาตรฐาน SDH ถูกกำหนดเพื่อจุดมุ่งหมายที่จะให้ได้รับความสามารถเครือข่ายที่มากขึ้นและสถาปัตยกรรมเครือข่ายแบบใหม่ที่ดีกว่าเดิม อุปกรณ์ network element ของ SDH นั้นมีฟังก์ชั่นพื้นฐานสำคัญหลายอย่างภายในอุปกรณ์เดียวกันและมีประสิทธิภาพกับความคล่องตัวที่มากกว่าอุปกรณ์ PDH ในเครือข่ายแบบเดิม4.1 โครงสร้างเครือข่ายพื้นฐาน
ในส่วนนี้จะกล่าวถึงภาพรวมทั่วไปของโครงสร้างและโทโปโลยีของเครือข่ายพื้นฐานของ SDHด้วยคุณสมบัติต่างๆของฟังก์ชั่นการมัลติเพล็กซ์ของ SDH ได้ทำให้อุปกรณ์ add-drop multiplexerสามารถนำมาใช้ในเครือข่ายแบบใหม่ได้อย่างคุ้มค่าและมีประสิทธิภาพ อย่างเช่น การใช้ในเครือข่ายแบบ ring และbus เป็นต้น
4.1.1 เครือข่ายแบบ Mesh
โครงสร้างเครือข่ายแบบ Mesh เกิดจากการเชื่อมโยงอุปกรณ์ cross-connect เข้าหากันเป็นลักษณะตาข่าย และมักจะใช้เป็นเครือข่ายในระดับ Core networkโหนด CC สามารถถูกบริหารจัดการจากระยะไกล ทำให้สะดวกต่อการจัดสรรและกำหนดใช้งานวงจรได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งจะทำให้คุณภาพและความคล่องตัวของเครือข่ายดีขึ้น โหนด CC ยังสามารถทำฟังก์ชั่นของการ protection ระบบต่างๆได้อีกด้วย ทำให้ availability ของเครือข่ายดีขึ้น
4.1.2 เครือข่ายแบบ Ring
ระบบ ring ของ SDH เกิดจากการเชื่อมโยงโหนดต่างๆเข้าด้วยกันเป็นลูปปิด แต่ละโหนดก็คือ add-drop multiplexer(ADM) โดยแต่ละ ring section หรือแต่ละ span นั้นจะมี transmission capacity เหมือนกันอุปกรณ์ ADM ควรจะสามารถติดต่อกับทราฟฟิกทั้งหมดที่อยู่บนสายส่งได้ และมี non-blocking switch matrix อยู่ภายใน หน้าที่หลักของ ADM คือ การเพิ่มและดึงช่องสัญญาณtributary จากสัญญาณ aggregate STM-N เครือข่ายแบบ ring แบ่งออกเป็น 2 ประเภทคือ uni-directional และ bi-directional ขึ้นกับทิศทางการวิ่งของทราฟฟิกในภาวะปกติ ถ้าเป็น ring แบบ uni-directional ทราฟฟิกใช้งานจะวิ่งรอบ ringในทิศทางเดียวกันเท่านั้น (อย่างเช่น ตามเข็มนาฬิกา) นั่นคือ ทราฟฟิกที่รับและส่งระหว่างโหนดคู่หนึ่ง จะวิ่งอยู่คนละด้านของ ring แต่ถ้าเป็น ringแบบ bi-directional ทราฟฟิกที่รับและส่งระหว่างโหนดคู่หนึ่งจะวิ่งทางด้านใดด้านหนึ่งของ ring เท่านั้น
วิธีการ protection แบบต่างๆมากมายได้ถูกเสนอขึ้นมาเพื่อเพิ่มความสามารถในการใช้งานวงจรช่องสัญญาณได้ วิธี protection ที่นิยมใช้กันมาก 2 วิธีในระบบ ring คือ path protection(SNCP)และ Bi-directional Self-Healing Ring protection(BSHR) ถ้าลองเปรียบเทียบกับเครือข่ายที่ใช้อุปกรณ์ cross-connect แล้ว จะพบว่า การใช้ ring นั้นจะลงทุนต่ำกว่า ฟื้นตัวทราฟฟิกได้เร็วกว่าควบคุมง่ายกว่าและสร้างเครือข่ายได้ง่ายกว่า
การวางแผนเครือข่าย SDH
เป้าหมายหลักในการวางแผน
การวางแผนและการจัดโครงสร้างของเครือข่ายจะต้องพยายามลดค่าใช้จ่ายในการลงทุนและดำเนินการ แต่คุณภาพของบริการและความคล่องตัวของเครือข่ายยังอยู่ในเกณฑ์ที่ดี การออกแบบเครือข่ายสื่อสารโทรคมนาคม ต้องพิจารณาถึงปัจจัยหลายอย่าง เช่น รูปแบบการกระจายของทราฟฟิกค่าใช้จ่ายในการลงทุนและการนำเทคโนโลยีใหม่เข้ามาใช้งานเพื่อให้เครือข่ายที่ได้สอดคล้องกับเงื่อนไขต่างๆอย่าเหมาะสม เช่น เงื่อนไขในเรื่องของค่าใช้จ่ายในการลงทุน ความน่าเชื่อถือและความคล่องตัวของเครือข่ายเมื่อกำลังวางแผนเครือข่ายเงื่อนไขเป้าหมายต่างๆจะต้องถูกสมดุลให้สอดคล้องกับความต้องการการใช้งานของลูกค้าหรือธุรกิจ การหาจุดสมดุลจึงเป็นเรื่องสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการวางแผนเครือข่าย
บทสรุปและแนวโน้มในอนาคตเกี่ยวกับ SONET/SDH
การสื่อสารในแบบ SONET/SDH
ออกแบบมาเพื่อการโทรคมนาคมและเป็นเครือข่ายผ่านสายใยแก้วนำแสง เนื่องจากต้องการความเร็วสูง ดังนั้นการจะส่งสัญญานในลักษณะนี้จำเป็นจะต้องใช้อุปกรณ์เครือข่ายในลักษณะที่แตกต่างออกจากเดิมเช่น เครื่องทวนสัญญาน, เครื่องสลับสับเปลี่ยนช่องทางเดินสัญญาน, เครื่องเปลี่ยนมาตราฐานสัญญาน จากอดีตจนถึงปัจจุบันนับว่าการพัฒนาเป็นมาอย่างยาวนานและต่อเนื่องเพื่อจุดประสงค์หลักคือให้ได้การส่งสัญญานด้วยความเร็วที่สูงขึ้นผ่านสายใยแก้วนำแสง ดังที่จะเห็นจากมาตราฐานความเร็วในการส่งที่ต้องการระดับช่องสัญญานมากขึ้นหรือที่เรียกว่า Optical Level ตั้งแต่ OC-1, OC-2 ไปจนกระทั่งในปัจจุบันนี้ (2007) OC-3072ที่สามารถลำเลียงข้อมูลได้สูงถึง 153 Gbps ใช้เป็นการลำเลียงข้อมูลในเครือข่ายเชื่อมต่อหลักระหว่างประเทศ-ทวีป ทำให้การติดต่อสื่อสารในปัจจุบันเป็นไปได้อย่างรวดเร็ว แต่กระนั้นความต้องการของผู้ใช้งานนั้นก็ยังเพิ่มขึ้นอยู่ทุกวัน เนื่องจากการบริการทางโทรคมนาคมมีมากขึ้นในรูปแบบี่หลากหลายขึ้น ตราบไดที่ยังหารูปแบบในการส่งลักษณะอื่นไม่ได้ หรืออีกนัยหนึ่งก็คือตราบไดที่ยังหาความเร็วที่มากกว่าแสงไม่ได้ การส่งแบบ SONET/SDH ยังคงพัฒนาต่อไป จะมีการเพิ่มความเร็วในการส่ง การเพิ่มคุณภาพของอุปกรณ์ความผิดพลาดจะเกิดขึ้นน้อยลง ความต้านทานจะต่ำลง และราคาก็จะถูกลง เพื่อให้สามารถนำเครือข่ายลักษณะนี้มีการใช้งานอย่างแพร่หลายมากขึ้นในอนาคตอันไกล้ จากเอาไว้ส่งข้ามทวีปประเทศกลายมาเป็นนำมาส่งระหว่างประเทศ ภายในประเทศ ระหว่างจังหวัด หรือระหว่างองค์กรเป็นต้นเป็นต้น
เมื่อเราย้อนกลับไปในอดีต ระบบเครือข่ายโทรศัพท์สาธารณะนับว่าเป็นระบบส่งสัญญาณข้อมูลทางไกลที่สะดวกที่สุด ข้อมูลดิจิตอลที่ส่งผ่านเครือข่ายโทรศัพท์จะถูกเปลี่ยนให้มีรูปสัญญาณเป็นอนาล็อก และถูกมัลติเพล็กซ์รวมกันไปในช่องสัญญาณขนาด 4 KHz ต่อมาได้มีการพัฒนาเทคนิคการมอดูเลตสัญญาณอนาล็อกให้เป็นดิจิตอล (เช่น PCM หรือ Pulse Code Modulation ) ทำให้สามารถส่งสัญญาณอนาล็อกผ่านเครือข่ายดิจิตอลด้วย
ผลที่ตามคือ การพัฒนาเครือข่ายโทรศัพท์สาธารณะจากระบบอนาล็อกเดิมไปเป็นระบบดิจิตอลซึ่งเรียกว่า “ เครือข่าย ISDN ” ซึ่งมีช่องสัญญาณอัตราเร็วข้อมูล 64 Kbps เมื่อเรารวมช่องสัญญาณ 64 Kbps หลาย ๆ ช่องสัญญาณด้วยการมัลติเพล็กซ์แบบ TDM แล้วจะทำให้เราสามารถส่งข้อมลดิจิตอลผ่านเครือข่ายโทรศัพท์ดิจิตอลได้ด้วยอัตราเร็วข้อมูลมากกว่า 2 Mbps ยิ่งอัตราเร็วของการส่งข้อมูลมีมากขึ้นเท่าใด ความซับซ้อนของการมัลติเพล็กก็ยิ่งมากขึ้นเพราะจำนวนช่องสัญญาณมากขึ้น อีกทั้งแต่ละช่องสัญญาณยังมีอัตราบิตที่แตกต่างกัน เนื่องจากการส่งมาจากต่างสถานีกัน จึงต้องมีการเพิ่มบิต เข้าไปเพื่อปรับอัตราบิตในแต่ละช่องสัญญาณเท่ากันบิตเหล่านี้จะถูกมัลติเพล็กซ์ออกเมื่อปลายไปถึงปลายทาง วิธีการมัลติเพล็กซ์แบบนี้เรียกว่า “ Plesiochronus ” หรือ “ เกือบจะเป็นซิงโครนัส ” ดังนั้นเครือข่ายการทำงานความเร็วสูงในยุคแรกเริ่มจึงมีชื่อเรียกว่า “ เครือข่าย Plesiochronus Digital Hierarchy ” เรียกสั้น ๆ ว่า เครือข่าย PDH เพราะมีการใช้มัลติเพล็กซ์ Plesiochronus ในทุกระดับชั้นนั่นเอง
เครือข่าย PDH
สามารถส่งข้อมูลได้ด้วยความเร็วถึง 140 Mbps จึงถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในยุโรป แต่อย่างไรก็ตามเครือข่าย PDH ยังมีข้อจำกัดเช่น ขาดความคล่องตัวในการใช้งานเนื่องจากต้องการใส่บิตเพิ่ม และดึงบิตออกทุกครั้งที่ผ่านอุปกรณ์มัลติเพล็กซ์และทำให้สิ้นเปลืองอุปกรณ์ด้วย จากความต้องการในการสื่อสารข้อมูลของคอมพิวเตอร์ที่เป็นมัลติมิเดียมีมากขึ้น ทำให้อัตราการส่งข้อมูล 140 Mbps ของ PDH จึงต้องมีการคิดใหม่ว่าการสื่อสารข้อมูลแบบซิงโครนัสจริง ๆ น่าจะช่วยเรื่องการแก้ไขเรื่องความเร็วได้ จึงเป็นที่มาของการพัฒนาเครือข่ายใหม่ ที่เรียกว่า “ เครือข่าย SDH” (Synchronous Digital Hierarchy ในเขตประเทศยุโรป และ “ เครือข่าย SONET” (Synchronous Optical Network ) ในเขตอเมริกาเหนือในเวลาต่อมา
หลังจากได้มีการพัฒนาเครือข่ายการส่งข้อมูลดิจิตอลความเร็วสูงระยะทางไกล SDH ต่อจากระบบส่งข้อมูล PDH ในยุโรปแล้วองค์การ ITU-T (หรือ CCITT เดิม) ได้ออกมาตรฐานออกข้อมูลการส่งระดับเบื้องต้นของเครือข่ายเป็น 155.52 Mbps ซึ่งเรียกว่า “ มาตรฐาน STM- 1” (Synchronous Transport Module ) สำหรับมาตรฐานอัตราส่งข้อมูลที่สูงกว่าที่ได้จากมัลติเพล็กซ์อัตราส่งข้อมูล STM -1 นั้น ได้แก่ Synchronous -4 Mbps STM – 16 (2.48 Gbps ) และ STM- 64 (9.95 Gbps ) นอกจากนี้แล้วยังกำหนดมาตรฐานของเฟรมข้อมูล การมัลติเพล็กซ์แบบทริบูทารีและการเทียบสัญญาณ (Mapping )
เครือข่าย SONET
นั้นเป็นเครือข่ายการส่งข้อมูลระยะไกลของระบบโทรศัพท์ในเขตอเมริกาเหนือผ่านสายใยแก้วนำแสง ซึ่งมีองค์กร ANSI เป็นผู้นำมาตรฐานอัตราการข้อมูลเบื้องต้นที่ระดับ 155.52 Mbps เช่นกับเครือข่าย SDH เพียงแค่ว่าการใช้ช่องสัญญาณพื้นฐานซึ่งมีอัตราการส่งต่ำกว่า เรียกว่า “STS- 1” (Synchronous Transport Signal 1 ) และการใช้มัลติเพล็กช่องสัญญาณพื้นฐานให้มีอัตราการส่งสูงขึ้น ก่อนจะแปลงสัญญาณไฟฟ้าให้เป็นสัญญาณแสง ส่งออกไปตามสายใยแก้วนำแสง โดยเรียกสัญญาณแสงนี้ว่า “OC-n” ตามสัญญาณไฟฟ้าก่อนแปลงคือ STS-n (OC =Optical concentrated )
2. โมเดลของ SDH
เพื่อให้เป็นมาตรฐานเดียวกันจึงแบ่งโมเดลของ SDH ออกเป็น 4 ชั้นคือ
2.1 ชั้นแรก
เรียกว่าโฟโตนิก เป็นชั้นทางฟิสิคัลที่เกี่ยวกับการเชื่อมเส้นใยแก้วนำแสง และอุปกรณ์ประกอบทางด้านแสง
2.2 ชั้นที่สอง
เป็นชั้นของการแปลงสัญญาณแสง เป็นสัญญาณไฟฟ้า หรือในทางกลับกัน เมื่อแปลงแล้วจะส่งสัญญาณไฟฟ้าเชื่อมกับอุปกรณ์สื่อสารอื่น ๆ ชั้นนี้ยังรวมถึงการจัดรูปแบบเฟรมข้อมูล ซึ่งเป็นเฟรมมาตรฐาน แต่ละเฟรมมีลักษณะชัดเจนที่ให้อุปกรณ์ตัวรับและตัวส่งสามารถซิงโครไนซ์เวลากันได้ เราจึงเรียกระบบนี้ว่า Synchronous
2.3 ชั้นที่สาม
เป็นชั้นที่ว่าด้วยการรวมและการแยกสัญญาณ ซึ่งได้แก่วิธีการมัลติเพล็กซ์ และดีมัลติเพล็กซ์ เพราะข้อมูลที่เป็นเฟรมนั้นจะนำเข้ามารวมกัน หรือต้องแยกออกจากกัน การกระทำต้องมีระบบซิงโครไนซ์ระหว่างกันด้วย
2.4 ชั้นที่สี่
เป็นชั้นเชื่อมโยงขนส่งข้อมูลระหว่างปลายทางด้านหนึ่งไปยังปลายทางอีกด้านหนึ่ง เพื่อทำให้เกิดวงจรการสื่อสารที่สมบูรณ์ ในการสื่อสารระหว่างอุปกรณ์หนึ่งไปยังอีกอุปกรณ์หนึ่งจึงเสมือนเชื่อมโยงถึงกันในระดับนี้ เพื่อให้การรับส่งระหว่างปลายทางด้านหนึ่งไปยังอีกปลายทางด้านหนึ่งมีลักษณะสื่อสารไปกลับได้สมบูรณ์ การรับส่งจึงมีการกำหนดแอดเดรสของเฟรมเพื่อให้การรับส่งเป็นไปอย่างถูกต้อง กำหนดโมดูลการรับส่งแบบซิงโครนัส ที่เรียกว่า STM - Synchronous Transmission Module โดย เฟรมของ STM พื้นฐาน มีขนาด 2430 ไบต์ โดยส่วนกำหนดหัวเฟรม 81 ไบต์ ขนาดแถบกว้างของการรับส่งตามรูปแบบ STM จึงเริ่มจาก 155.52 เมกะบิตต่อวินาที ไปเป็น 622.08 และ 2488.32 เมกะบิตต่อวินาที จะเห็นว่า STM ระดับแรกมีความเร็ว 155.52 เมกะบิตต่อวินาที ซึ่งเป็น 3 เท่าของแถบกว้างพื้นฐานของ SDH ที่ 51.84 เมกะบิตต่อวินาที STM จึงเป็นส่วนหนึ่งที่อยู่ภายใน SDH ด้วย
3. แนวคิดเบื้องต้นของเครือข่าย SDH
3.1 ประโยชน์ของ SDHSDH (Synchronous Digital Hierarchy)
เป็นมาตรฐานสากลของเครือข่ายสื่อสัญญาณความเร็วสูง เป็นเครือข่ายที่มีความทันสมัยมากในการสื่อสัญญาณและการบริหารจัดการเครือข่ายเทคโนโลยีของ SDH ช่วยให้ network operator สามารถตอบสนองความต้องการใช้ capacity ของช่องสัญญาณของลูกค้าได้อย่างรวดเร็ว เครือข่าย SDH สามารถถูกออกแบบสร้างให้มีความสามารถในการฟื้นตัวเองได้อย่างอัตโนมัติในกรณีที่มีปัญหาขัดข้องเกิดขึ้นกับเครือข่าย ทำให้เครือข่ายมีความสามารถในการใช้การได้(availability)ที่สูงขึ้น การจัดโครงสร้างการมัลติเพล็กซ์ของสัญญาณ SDH ได้ช่วยให้สามารถต่อไขว้ (cross-connect) ช่องสัญญาณ low-order ที่อยู่ภายในช่องสัญญาณ high-order ได้โดยไม่จำเป็นต้องดีมัลติเพล็กซ์สัญญาณทั้งหมดออกก่อน ซึ่งเป็นข้อดีที่สำคัญประการหนึ่งของ SDH เมื่อเทียบกับ PDH
3.2 สำคัญของเครือข่าย SDH - SDH
เป็นมาตรฐานนานาชาติที่ใช้ร่วมกัน- อุปกรณ์ที่ต้องการใช้น้อยกว่าแบบ PDH- มีความคล่องตัว(flexibility)ของเครือข่ายสูง- เครือข่ายมีความสามารถในการใช้การได้(availability)ที่สูง- มีการบริหารจัดการเครือข่ายที่ดี- อุปกรณ์จากผู้ขายคนละรายสามารถทำงานเข้ากันได้ (compatibility)การนำเทคโนโลยี SDH เข้ามาใช้ได้ทำให้โครงสร้างเครือข่ายที่แต่เดิมใช้ PDH เปลี่ยนแปลงจากระบบ point-to-point ที่ดูง่าย ไปเป็นเครือข่ายที่มีการเชื่อมโยง nodes เป็น ring หรือ mesh ซึ่งให้ความคล่องตัวมากกว่า สามารถควบคุมการสวิทซ์ cross-connect ได้จากระยะไกลระบบบริหารจัดการเครือข่าย (Network Management System(NMS)) จะช่วยให้สามารถควบคุมและจัดการเครือข่ายได้จากระยะไกลได้เป็นอย่างดี SDH ได้ทำให้เกิดแนวทางในการสร้างเครือข่ายใหม่ขึ้นมาคือ- การใช้เครือข่ายแบบ ring และความสามารถของระบบเส้นใยนำแสงช่วยให้สามารถได้รับเครือข่ายที่มีความคล่องตัว มีประสิทธิภาพ และคุ้มกับการลงทุน- สามารถวางเครือข่าย SDH ลงบนโครงสร้างเครือข่ายที่มีอยู่แล้วได้อย่างเหมาะสม- เครือข่าย SDH สามารถถูกปรับเปลี่ยนให้สอดคล้องกับความต้องการใช้งานเครือข่ายได้ง่าย- ระบบบริหารจัดการเครือข่ายจะช่วยให้ network operator สามารถควบคุมและซ่อมบำรุงรักษาเครือข่ายได้สะดวกและง่ายขึ้น
อุปกรณ์ SDH
สามารถทำฟังก์ชั่นต่างๆได้มากมายโดยเฉพาะอย่างยิ่งเรื่อง traffic protection ทำให้สามารถนำมาใช้กับเครือข่ายได้ทั้งแบบ point-to-point, chain หรือ ring ฟังก์ชั่นพื้นฐานที่ต้องมีในเครือข่าย SDH ประกอบด้วย การมัลติเพล็กซ์ (multiplexing) การต่อไขว้สัญญาณ (cross-connecting) และการอินเตอร์เฟสกับสายส่งการสื่อสัญญาณ(line interfacing/transmission) หากจะเทียบกับอุปกรณ์ PDH แล้วอุปกรณ์ network element ของ SDH นั้นจะมีการรวมฟังก์ชั่นพื้นฐานหลายฟังก์ชั่นเข้าไว้ในอุปกรณ์ network element ตัวเดียวกันได้ ขณะที่ของ PDH ไม่มี ตัวอย่าง เช่น อุปกรณ์ add-drop multiplexer(ADM) จะประกอบด้วยฟังก์ชั่นการมัลติเพล็กซ์cross-connect และ(optical) line interface
อุปกรณ์ network element ของ SDH
จะมีอยู่ 3 แบบหลักๆด้วยกันคือ add-drop multiplexer (ADM), digital cross connect (DXC) และ regenerator(REG)
3.2.1 Add-drop multiplexer (ADM)
การจัดโครงสร้างการมัลติเพล็กซ์ของ SDH ได้ช่วยให้สามารถต่อไขว้ (cross-connect)สัญญาณระดับ low-order ที่บรรจุอยู่ภายในสัญญาณระดับ high-order ได้โดยไม่ต้องดีมัลติเพล็กซ์สัญญาณทั้งหมดออกก่อน ซึ่งเป็นข้อดีของ SDH เมื่อเทียบกับ PDH อุปกรณ์ add-drop multiplexer ได้ใช้ประโยชน์จากข้อดีดังกล่าวนี้ โดยสามารถดึงช่องสัญญาณที่ต้องการออกแล้วเพิ่มช่องสัญญาณใหม่เข้าไปหรือทำการต่อไขว้ช่องสัญญาณซึ่งสามารถทำฟังก์ชั่นทั้งหมดนี้ภายในอุปกรณ์ตัวเดียวกันได้ทำให้เหมาะที่จะใช้ในโครงสร้างเครือข่ายที่เป็นแบบ chain หรือแบบ ring การใช้โครงสร้างแบบ ring จะทำให้เครือข่ายมี availability ที่สูงขึ้นเพราะสามารถส่งทราฟฟิกใน 2 ทิศทางโดยรอบ ring ทำให้สามารถ protection ทราฟฟิกได้หลายรูปแบบโดยการใช้ route diversity นี้ระดับความสามารถในการ cross-connect ของอุปกรณ์ ADM จะขึ้นอยู่กับอุปกรณ์แต่ละรุ่นที่ผลิตออกมาบางรุ่นสามารถ cross-connect ได้เฉพาะระดับ VC-4 เพราะต้องการนำมาใช้งานในส่วนของ core network ขณะที่บางรุ่นสามารถ cross-connect ได้จาก VC-12 ถึง VC-4 ทำให้เหมาะที่จะนำมาใช้งานในส่วนของ access network
4. สถาปัตยกรรมเครือข่าย SDH
ในส่วนนี้จะพิจารณาแนวความคิดและหลักการเบื้องต้นที่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างเครือข่าย SDH และอธิบายถึงแนวความคิดของสถาปัตยกรรมเครือข่าย SDH โดยทั่วไป มาตรฐาน SDH ถูกกำหนดเพื่อจุดมุ่งหมายที่จะให้ได้รับความสามารถเครือข่ายที่มากขึ้นและสถาปัตยกรรมเครือข่ายแบบใหม่ที่ดีกว่าเดิม อุปกรณ์ network element ของ SDH นั้นมีฟังก์ชั่นพื้นฐานสำคัญหลายอย่างภายในอุปกรณ์เดียวกันและมีประสิทธิภาพกับความคล่องตัวที่มากกว่าอุปกรณ์ PDH ในเครือข่ายแบบเดิม4.1 โครงสร้างเครือข่ายพื้นฐาน
ในส่วนนี้จะกล่าวถึงภาพรวมทั่วไปของโครงสร้างและโทโปโลยีของเครือข่ายพื้นฐานของ SDHด้วยคุณสมบัติต่างๆของฟังก์ชั่นการมัลติเพล็กซ์ของ SDH ได้ทำให้อุปกรณ์ add-drop multiplexerสามารถนำมาใช้ในเครือข่ายแบบใหม่ได้อย่างคุ้มค่าและมีประสิทธิภาพ อย่างเช่น การใช้ในเครือข่ายแบบ ring และbus เป็นต้น
4.1.1 เครือข่ายแบบ Mesh
โครงสร้างเครือข่ายแบบ Mesh เกิดจากการเชื่อมโยงอุปกรณ์ cross-connect เข้าหากันเป็นลักษณะตาข่าย และมักจะใช้เป็นเครือข่ายในระดับ Core networkโหนด CC สามารถถูกบริหารจัดการจากระยะไกล ทำให้สะดวกต่อการจัดสรรและกำหนดใช้งานวงจรได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งจะทำให้คุณภาพและความคล่องตัวของเครือข่ายดีขึ้น โหนด CC ยังสามารถทำฟังก์ชั่นของการ protection ระบบต่างๆได้อีกด้วย ทำให้ availability ของเครือข่ายดีขึ้น
4.1.2 เครือข่ายแบบ Ring
ระบบ ring ของ SDH เกิดจากการเชื่อมโยงโหนดต่างๆเข้าด้วยกันเป็นลูปปิด แต่ละโหนดก็คือ add-drop multiplexer(ADM) โดยแต่ละ ring section หรือแต่ละ span นั้นจะมี transmission capacity เหมือนกันอุปกรณ์ ADM ควรจะสามารถติดต่อกับทราฟฟิกทั้งหมดที่อยู่บนสายส่งได้ และมี non-blocking switch matrix อยู่ภายใน หน้าที่หลักของ ADM คือ การเพิ่มและดึงช่องสัญญาณtributary จากสัญญาณ aggregate STM-N เครือข่ายแบบ ring แบ่งออกเป็น 2 ประเภทคือ uni-directional และ bi-directional ขึ้นกับทิศทางการวิ่งของทราฟฟิกในภาวะปกติ ถ้าเป็น ring แบบ uni-directional ทราฟฟิกใช้งานจะวิ่งรอบ ringในทิศทางเดียวกันเท่านั้น (อย่างเช่น ตามเข็มนาฬิกา) นั่นคือ ทราฟฟิกที่รับและส่งระหว่างโหนดคู่หนึ่ง จะวิ่งอยู่คนละด้านของ ring แต่ถ้าเป็น ringแบบ bi-directional ทราฟฟิกที่รับและส่งระหว่างโหนดคู่หนึ่งจะวิ่งทางด้านใดด้านหนึ่งของ ring เท่านั้น
วิธีการ protection แบบต่างๆมากมายได้ถูกเสนอขึ้นมาเพื่อเพิ่มความสามารถในการใช้งานวงจรช่องสัญญาณได้ วิธี protection ที่นิยมใช้กันมาก 2 วิธีในระบบ ring คือ path protection(SNCP)และ Bi-directional Self-Healing Ring protection(BSHR) ถ้าลองเปรียบเทียบกับเครือข่ายที่ใช้อุปกรณ์ cross-connect แล้ว จะพบว่า การใช้ ring นั้นจะลงทุนต่ำกว่า ฟื้นตัวทราฟฟิกได้เร็วกว่าควบคุมง่ายกว่าและสร้างเครือข่ายได้ง่ายกว่า
การวางแผนเครือข่าย SDH
เป้าหมายหลักในการวางแผน
การวางแผนและการจัดโครงสร้างของเครือข่ายจะต้องพยายามลดค่าใช้จ่ายในการลงทุนและดำเนินการ แต่คุณภาพของบริการและความคล่องตัวของเครือข่ายยังอยู่ในเกณฑ์ที่ดี การออกแบบเครือข่ายสื่อสารโทรคมนาคม ต้องพิจารณาถึงปัจจัยหลายอย่าง เช่น รูปแบบการกระจายของทราฟฟิกค่าใช้จ่ายในการลงทุนและการนำเทคโนโลยีใหม่เข้ามาใช้งานเพื่อให้เครือข่ายที่ได้สอดคล้องกับเงื่อนไขต่างๆอย่าเหมาะสม เช่น เงื่อนไขในเรื่องของค่าใช้จ่ายในการลงทุน ความน่าเชื่อถือและความคล่องตัวของเครือข่ายเมื่อกำลังวางแผนเครือข่ายเงื่อนไขเป้าหมายต่างๆจะต้องถูกสมดุลให้สอดคล้องกับความต้องการการใช้งานของลูกค้าหรือธุรกิจ การหาจุดสมดุลจึงเป็นเรื่องสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการวางแผนเครือข่าย
บทสรุปและแนวโน้มในอนาคตเกี่ยวกับ SONET/SDH
การสื่อสารในแบบ SONET/SDH
ออกแบบมาเพื่อการโทรคมนาคมและเป็นเครือข่ายผ่านสายใยแก้วนำแสง เนื่องจากต้องการความเร็วสูง ดังนั้นการจะส่งสัญญานในลักษณะนี้จำเป็นจะต้องใช้อุปกรณ์เครือข่ายในลักษณะที่แตกต่างออกจากเดิมเช่น เครื่องทวนสัญญาน, เครื่องสลับสับเปลี่ยนช่องทางเดินสัญญาน, เครื่องเปลี่ยนมาตราฐานสัญญาน จากอดีตจนถึงปัจจุบันนับว่าการพัฒนาเป็นมาอย่างยาวนานและต่อเนื่องเพื่อจุดประสงค์หลักคือให้ได้การส่งสัญญานด้วยความเร็วที่สูงขึ้นผ่านสายใยแก้วนำแสง ดังที่จะเห็นจากมาตราฐานความเร็วในการส่งที่ต้องการระดับช่องสัญญานมากขึ้นหรือที่เรียกว่า Optical Level ตั้งแต่ OC-1, OC-2 ไปจนกระทั่งในปัจจุบันนี้ (2007) OC-3072ที่สามารถลำเลียงข้อมูลได้สูงถึง 153 Gbps ใช้เป็นการลำเลียงข้อมูลในเครือข่ายเชื่อมต่อหลักระหว่างประเทศ-ทวีป ทำให้การติดต่อสื่อสารในปัจจุบันเป็นไปได้อย่างรวดเร็ว แต่กระนั้นความต้องการของผู้ใช้งานนั้นก็ยังเพิ่มขึ้นอยู่ทุกวัน เนื่องจากการบริการทางโทรคมนาคมมีมากขึ้นในรูปแบบี่หลากหลายขึ้น ตราบไดที่ยังหารูปแบบในการส่งลักษณะอื่นไม่ได้ หรืออีกนัยหนึ่งก็คือตราบไดที่ยังหาความเร็วที่มากกว่าแสงไม่ได้ การส่งแบบ SONET/SDH ยังคงพัฒนาต่อไป จะมีการเพิ่มความเร็วในการส่ง การเพิ่มคุณภาพของอุปกรณ์ความผิดพลาดจะเกิดขึ้นน้อยลง ความต้านทานจะต่ำลง และราคาก็จะถูกลง เพื่อให้สามารถนำเครือข่ายลักษณะนี้มีการใช้งานอย่างแพร่หลายมากขึ้นในอนาคตอันไกล้ จากเอาไว้ส่งข้ามทวีปประเทศกลายมาเป็นนำมาส่งระหว่างประเทศ ภายในประเทศ ระหว่างจังหวัด หรือระหว่างองค์กรเป็นต้นเป็นต้น
เส้นใยแก้วนำแสง
เส้นใยแก้วนำแสง
ประวัติความเป็นมาของเส้นใยแก้วนำแสง
การใช้แสงเป็นสื่อในการนำสัญญาณแล้วส่งไปในตัวกลางต่างๆ นั้น ได้เริ่มขึ้นจากนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษชื่อ จอห์น ทินดัล ( John Tyndall ) ได้พบว่าแสงสามารถส่งผ่านไปตามลำได้ตั้งแต่ปี พ. ศ. 2413 จาก จุดเริ่มต้นนี้ก็ได้มีความพยายามกันเป็นเวลานานที่จะทำให้ ปรากฏการณ์นี้เป็นประโยชน์ในทางปฏิบัติได้ จนกระทั้งในปี พ.ศ. 2503 ก้าวสำคัญของการเปลี่ยนแปลงได้มาถึงเมื่อมีการทดลองใช้เลเซอร์เป็นครั้ง แรก ต่อมาในปี พ.ศ. 2509 ก็มีนักวิทยาศาสตร์สองคนของสหราชอาณาจักร ชื่อ ฮอคแคม ( G.A Hockham ) และเกา( C.C. Kao ) ได้ทำการศึกษาวิจัยว่าตัวกลางที่ทำด้วยใยแก้วนำแสงสามารถส่งผ่านได้ 1% ของแสงอินพุตด้วยระยะทาง 1 กิโลเมตร และตัวกลางนี้จะเป็นคู่แข่งสำคัญกับสายทองแดงและสายหุ้มฉนวน ( Coaxial Cable ) จากนั้นความก้าวหน้าทางวัสดุศาสตร์เรื่อยมา จนปัจจุบันทำให้สามารถมีใยแก้วนำแสงที่มีการส่งผ่านแสงได้อย่างมีประสิทธิภาพ หรือการสูญเสียต่ำได้ ใยแก้วนำแสงบางชนิดซึ่งอาจมีการสูญเสียต่ำ มากคือการสูญเสียเพียง 0.1 เดซิเบลต่อกิโลเมตร ( db\km ) เท่านั้น
โครงสร้างของใยแก้วนำแสง
ส่วนประกอบของใยแก้วนำแสงประกอบด้วยส่วนสำคัญ คือส่วนที่เป็นแกนอยู่ตรงกลางหรือชั้นในที่หุ้มด้วยส่วนที่เป็นแคลด แล้วถูกหุ้มด้วยส่วนที่ป้องกัน ( Coating ) โยที่แต่ละส่วนนั้นทำด้วย วัสดุที่มีค่าดัชนีหักเหของแสงที่มีค่าแตกต่างกัน ทั้งนี้ต้องคำนึงถึงค่าหลักการหักเหและสะท้อนกลับมาหมดของแสงดังที่ได้กล่าวไปแล้วแกน : เป็นส่วนตรงกลางของเส้นใยแก้วนำแสง และเป็นส่วนนำแสง โดยดัชนีหักเหของแสงส่วนนี้ต้องมากกว่าของส่วนแคลดแล้ว ลำแสงที่ไปในแกนจะถูกขังหรือเคลื่อนที่ไปตามเส้นใยแก้วนำ แสงด้วยขบวนการสะท้อนกลับหมดภายใน ส่วนป้องกันเป็นชั้นที่ต่อมาจากแคลดเป็นที่กันแสงจากภายนอกเข้าเส้นใยแก้วนำแสง และกันแสงจากเส้นใยแก้วนำแสงออกข้างนอก และยังใช้ประโยชน์เมื่อมีการเชื่อมต่อเส้นใยแก้วนำแสง โครงสร้างอาจประกอบไปด้วยชั้นของพลาสติกหลายๆชั้น นอกจากนั้นส่วนป้องกันยังทำหน้าที่เป็นตัวป้องกันการกระทำจากแรงภายนอกอีกด้วย ตัวอย่างของค่าดัชนีหักเหเช่น แกนมีค่าดัชนีหัก เหประมาณ 1.48 ส่วนของแคลดและส่วนป้องกันซึ่งทำหน้าที่ป้องกันแสงจากแกนออกภายนอก และป้องกันแสงภายนอกลบกวนจะมีค่าดัชนีหักเหเป็น 1.46 และ 1.52 ตามลำดับ
จุดเด่นของเส้นใยแก้วนำแสง
จุดเด่นของเส้นใยแก้วนำแสงมีหลายประการ โดยเฉพาะจุดที่ได้เปรียบสายตัวนำทองแดง ที่จะนำมาใช้แทนตัวนำทองแดง จุดเด่นเหล่านี้มีการพัฒนามาอย่างต่อเนื่องและดีขึ้นเรื่อย ๆ ซึ่งประกอบด้วย
ความสามารถในการรับส่งข้อมูลข่าวสาร
เส้นใยแก้วนำแสงที่เป็นแท่งแก้วขนเหล็ก มีการโค้งงอได้ ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางที่ใช้กันมากคือ 62.5/125 ไมโครเมตร เส้นใยแก้วนำแสงขนาดนี้เป็นสายที่นำมาใช้ภายในอาคารทั่วไป เมื่อใช้กับคลื่นแสงความยาวคลื่น 850 นาโนเมตร จะส่งสัญญาณได้มากกว่า 160 เมกะเฮิรตซ์ ที่ความยาว 1 กิโลเมตร แล้วถ้าใช้ความยาวคลื่น 1300 นาโนเมตร จะส่งสัญญาณได้กว่า 500 นาโนเมตร ที่ความยาว 1 กิโลเมตร และถ้าลดความยาวเหลือ 100 เมตร จะใช้กับความถี่สัญญาณมากกว่า 1 กิกะเฮิรตซ์ ดังนั้นจึงดีกว่าสายยูทีพีแบบแคต 5 ที่ใช้กับสัญญาณได้ 100 เมกะเฮิรตซ์
กำลังสูญเสียต่ำ
เส้นใยแก้วนำแสงมีคุณสมบัติในเชิงการให้แสงวิ่งผ่านได้ การบั่นทอนแสงมีค่าค่อนค่างต่ำ ตามมาตรฐานของเส้นใยแก้วนำแสง การใช้เส้นสัญญาณนำแสงนี้ใช้ได้ยาวถึง 2000 เมตร หากระยะทางเกินกว่า 2000 เมตร ต้องใช้รีพีตเตอร์ทุก ๆ 2000 เมตร การสูญเสียในเรื่องสัญญาณจึงต่ำกว่าสายตัวนำทองแดงมาก ที่สายตัวนำทองแดงมีข้อกำหนดระยะทางเพียง 100 เมตรหากพิจารณาในแง่ความถี่ที่ใช้ ผลตอบสนองทางความถึ่มีผลต่อกำลังสูญเสีย โดยเฉพาะในลวดตัวนำทองแดง เมื่อใช้เป็นสายสัญญาณ คุณสมบัติของสายตัวนำทองแดงจะเปลี่ยนแปลงเมื่อใช้ความถี่ต่างกัน โดยเฉพาะเมื่อใช้ความถึ่ของสัญญาณที่ส่งในตัวนำทองแดงสูงขึ้น อัตราการสูญเสียก็จะมากตามแต่กรณีของเส้นใยแก้วนำแสงเราใช้สัญญาณความถี่มอดูเลตไปกับแสง การเปลี่ยนสัญญาณรับส่งข้อมูลจึงไม่มีผลกับกำลังสูญเสียทางแสงคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไม่สามารถรบกวนได้ปัญหาที่สำคัญของสายสัญญาแบบทองแดงคือการเหนี่ยวนำโดยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ปัญหานี้มีมาก ตั้งแต่เรื่องการรบกวนระหว่างตัวนำหรือเรียกว่าครอสทอร์ค การำม่แมตซ์พอดีทางอิมพีแดนซ์ ทำให้มีคลื่นสะท้อนกลับ การรบกวนจากปัจจัยภายนอกที่เรียกว่า EMI ปัญหเหล่านี้สร้างให้ผู้ใช้ต้องหมั่นดูแลแต่สำหรับเส้นใยแก้วนำแสงแล้วปัญหาเรื่องเหล่านี้จะไม่มี เพราะแสงเป็นพลังงานที่มีพลังงานเฉพาะและไม่ถูกรบกวนของแสงจากภายนอก
น้ำหนักเบา
เส้นใยแก้วนำแสงมีน้ำหนักเบากว่าเส้นลวดตัวนำทองแดง น้ำหนักของเส้นใยแก้วนำแสงขนาด 2 แกนที่ใช้ทั่วไปมีน้ำหนักเพียงประมาณ 20 ถึง 50 เปอร์เซ็นต์ของสายยูทีพีแบบแคต 5
ขนาดเล็ก
เส้นใยแก้วนำแสงมีขนาดทางภาคตัดขวางแล้วเล็กกว่าลวดทองแดงมาก ขนาดของเส้นใยแก้วนำแสงเมื่อรวมวัสดุหุ้มแล้วมีขนาดเล็กกว่าสายยูทีพี โดยขนาดของสายใยแก้วนี้ใช้พื้นที่ประมาณ 15 เปอร์เซ็นต์ของเส้นลวดยูทีพีแบบแคต 5
มีความปลอดภัยในเรื่องข้อมูลสูงกว่า
การใช้เส้นใยแก้วนำแสงมีลักษณะใช้แสงเดินทางในข่าย จึงยากที่จะทำการแท๊ปหรือทำการตัดฟังข้อมูล
มีความปลอดภัยต่อชีวิตและทรัพย์สิน
การที่เส้นใยแก้วเป็นฉนวนทั้งหมด จึงไม่นำกระแสไฟฟ้า การลัดวงจร การเกิดอันตรายจากกระแสไฟฟ้าจึงไม่เกิดขึ้นความเข้าใจผิดบางประการแต่เดิมเส้นใยแก้วนำแสงมีใช้เฉพาะในโครงการใหญ๋ หรือใช้เป็นเครือข่ายแบบแบ็กโบน เทคโนโลยีเกี่ยวกับเส้นใยแก้วนำแสงก็ยังไม่เป็นที่เปิดเผยมากนัก
ทำให้เกิดความเข้าใจผิดบางประการเกี่ยวกับคุณสมบัติและการประยุกต์ใช้งาน
แตกหักได้ง่าย
ด้วยความคิดที่ว่า "แก้วแตกหังได้ง่าย" ความคิดนี้จึงเกิดขึ้นกับเส้นใยแก้วด้วย เพราะวัสดุที่ทำเป็นแก้ว ความเป็นจริงแล้วเส้นใยแก้วมีความแข็งแรงและทนทานสูงมาก การออกแบบใยแก้วมีเส้นใยห้อมล้อมไว้ ทำให้ทนแรงกระแทก นอกจากนี้แรงดึงในเส้นใยแก้วยังมีความทนทานสูงกว่าสายยูทพี หากเปรียบเทียบเส้นใยแก้วกับสายยูทีพีแล้วจะพบว่า ข้อกำหนดของสายยูทีพีคุณสมบัติหลายอย่างต่ำกว่าเส้นใยแก้ว เช่น การดึงสาย การหักเลี้ยวเพราะลักษณะคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ความถี่สูงเปลี่ยนแปลงได้ง่ายกว่า
เส้นใยแก้วนำแสงมีราคาแพง
แนวโน้มทางด้านราคามีการเปลี่ยนแปลงราคาของเส้นใยแก้วนำแสงลดลง จนในขณะนี้ยังแพงกว่าสายยูททีพีอยู่บ้าง แต่ก็ไม่มากนักนอกจากนี้หลายคนยังเข้าใจว่า การติดตั้งเส้นใยแก้วนำแสงมีข้อยุ่งยาก และต้องใช้คนที่มีความรู้ความชำนาญ เสียค่าติตั้งแพง ความคิดนี้ก็คงไม่จริง เพราะการติดตั้งทำได้ไม่ยากนักเนื่องจากมีเครื่องมือพิเศษช่วยได้มาก เครื่องมือพิเศษนี้สามารถเข้าหัวสายได้โดยง่ายกว่าแต่เดิมมาก อีกทั้งราคาเครื่องมือก็ถูกลงจนมีผู้รับติดตั้งได้ทั่วไป
เส้นใยแก้วนำแสงยังไม่สามารถใช้กับเครื่องที่ตั้งโต๊ะได้
ปัจจุบันพีซีที่ใช้ส่วนใหญ่ต่อกับแลนแบบอีเธอร์เน็ต ซึ่งได้ความเร็ว 10 เมกะบิต การเชื่อมต่อกับแลนมีหลายมาตรฐาน โดยเฉพาะปัจจุบันหากใช้ความเร็วเกินกว่า 100 เมกะบิต สายยูทีพีรองรับไม่ได้ เช่น เอทีเอ็ม 155 เมกะบิต แนวโน้มของการใช้งานระบบเครือข่ายมีทางที่ต้องใช้แถบกว้างสูงขึ้นมาก โดยเฉพาะเมื่อต้องการให้พีซีเป็นมัลติมีเดียเพื่อแสดงผลเป็นภาพวิดีโอ การใช้เส้นใยแก้วนำแสงดูจะเป็นทางออก พัฒนการของการ์ดก็ได้พัฒนาไปมากเอทีเอ็มการ์ดใช้ความเร็ว 155 เมกะบิต ย่อมต้องใช้เส้นใยแก้วนำแสงรองรับ การใช้เส้นใยแก้นำแสงยังสามารถใช้ในการส่งรับวิดีโอคอนเฟอเรนซ์ หรือสัญญาณประกอบอื่น ๆ ได้ดี
เส้นใยแก้วนำแสงมี 2 แบบ
1. ซิงเกิลโหมด
เป็นการใช้ตัวนำแสงที่บีบลำแสงให้พุ่งตรงไปตามท่อแก้ว โดยมีการกระจายแสงออกทางด้านข้างน้อยที่สุด ซิงเกิลโหมดจึงเป็นเส้นใยแก้วนำแสงที่มีกำลังสูญเสียทางแสงน้อยที่สุด เหมาะสำหรับในการใช้กับระยะทางไกล ๆ การเดินสายใยแก้วนำแสงกับระยะทางไกลมาก เช่น เดินทางระหว่างประเทศ ระหว่างเมือง มักใช้แบบซิงเกิลโหมด
2. มัลติโหมด
เป็นเส้นใยแก้วนำแสงที่มีลักษณะการกระจายแสงออกด้านข้างได้ ดังนั้นจึงต้องสร้างให้มีดัชนีหักเหของแสงกับอุปกรณ์ฉาบผิวที่สัมผัสกับเคล็ดดิงให้สะท้อนกลับหมด หากการให้ดัชนีหักเกของแสงมีลักษณะทำให้แสงเลี้ยวเบนทีละน้อยเราเรียกว่าแบบเกรดอินเด็กซ์ หากให้แสงสะท้อนดยไม่ปรับคุณสมบัติของแท่งแก้วให้แสงค่อยเลี้ยวเบนก็เรียกว่าแบบ สเต็ปอินเด็กซ์เส้นใยแก้วนำแสงที่ใช้ในเครือข่ายแลน ส่วนใหญ่ใช้แบบมัลติโหมด โดยเป็นขนาด 62.5/125 ไมโครเมตร หมายถึงเส้นผ่าศูนย์กลางของท่อแก้ว 62.5 ไมโครเมตร และของแคล็ดดิงรวมท่อแก้ว 125 ไมโครเมตร คุณสมบัติของเสันใยแก้วนำแสงแบบสแต็ปอินเด็กซ์มีการสูญเสียสูงกว่าแบบเกรดอินเด็กซ์
ตัวส่งแสงและรับแสง
การใช้เส้นใยแก้วนำแสงจำเป็นต้องมีอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่รับและส่งสัญญาณแสงอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ในการส่งสัญญาณแสงหรือเป็นแหล่งกำเนิดแสงคือ LED หรือเลเซอร์ไดโอด อุปกรณ์ส่งแสงนี้ทำหน้าที่เปลี่ยนคลื่นไฟฟ้าให้เป็นคลื่นแสง ส่วนอุปกรณ์รับแสงและเปลี่ยนกลับมาเป็นสัญญาณไฟฟ้า คือโฟโต้ไดโอดอุปกรณ์ส่งแสงหรือ LED ใช้พลังงานเพียง 45 ไมโครวัตต์ สำหรับใช้กับเส้นใยแก้วนำแสงแบบ 62.5/125 การพิจารณาอุปกรณ์นี้ต้องดูที่แถบคลื่นแสง โดยปกติใช้คลื่นแสงย่านความยาวคลื่นประมาณ 830 ถึง 850 นาโนเมตร หรือมีแถบกว้างประมาณ 25-40 นาโนเมตร ดังนั้นข้อกำหนดเชิงพิกัดของเส้นใยแก้วนำแสงจึงกล่าวถึงความยาวคลื่นแสงที่ใช้ในย่าน 850 นาโนเมตรตัวรับแสงหรือโฟโต้ไดโอดเป็นอุปกรณ์ที่ใช้รับสัญญาณแสงและมีความไวต่อความเข้มแสง คลื่นแสงที่ส่งมามีการมอดูเลตสัญญาณข้อมูลเข้าไปร่วมด้วยอุปกรณ์ตัวรับและตัวส่งแสงนี้มักทำมาสำเร็จเป็นโมดูล โดยเฉพาะเชื่อมต่อเข้ากับสัญญาณข้อมูลที่เป็นไฟฟ้าได้โดยตรง และทำให้สะดวกต่อการใช้งาน
การเชื่อมต่อ และหัวต่อ
ที่ปลายสายแต่ละเส้นจะมีหัวต่อที่ใช้เชื่อมต่อกับเส้นใยแก้วนำแสง แสงจะผ่านหัวต่อไปยังอีกหัวต่อโดยเสมือนเชื่อมต่อกันเป็นเส้นเดียวได้เมื่อเอาเส้นใยแก้วมาเข้าหัวที่ปลายแก้วจะมีลักษณะที่ส่งสัญญาณแสงออกมาได้ และต้องให้กำลังสูญเสียต่ำที่สุด ดังนั้นจึงมีวิธีที่จะทำให้ปลายท่อแก้วราบเรียบที่จะเชื่อมสัญญาณแสงต่อไปได้ดังนั้นก่อนที่จะเข้าหัวต่อจึงต้องมีการฝนปลายท่อแก้ว วิธีการฝนปลายท่อแก้วนี้มีหลายวิธี เช่น การฝนแบบแบนราบ (Flat) การฝนแบบ PC และแบบ APCการกระทำแต่ละแบบจะให้การลดทอนสัญญาณต่างกัน และยังต้องให้มีแสงสะท้อนกลับน้อยที่สุดเท่าที่จะน้อยได้ ลักษณะของหัวต่อเมื่อเชื่อมถึงกันแล้วจะต้องให้ผิวสัมผัสการส่งแสงทะลุถึงกัน เพื่อให้กำลังสูญเสียความเข้มแสงน้อยสุด โดยปกติหัวต่อที่ทำการฝนแก้วแบบแบนราบมีกำลังสูญเสียสูงกว่าแบบอื่น คือประมาณ -30 dB แบบ PC มีการสูญเสียประมาณ -40dB และแบบ APC มีการสูญเสียความเข้มน้อยสุดคือ -50 dBลักษณะของหัวต่อเมื่อเชื่อมต่อถึงกัน
การประยุกต์ใช้เส้นใยแก้วนำแสง
แนวโน้มการใช้งานเส้นใยแก้วนำแสงได้เป็นรูปธรรมที่เด่นชัดขึ้น ทั้งนี้เพราะมีผู้พัฒนาเทคโนโลยีให้รองรับกับการใช้เส้นใยแก้วนำแสง โดยเน้นที่ความเร็วของการรับส่งสัญญาณ เส้นใยแก้วนำแสงมีข้อเด่นในเรื่องความเชื่อถือสูง เพราะปราศจากการรบกวน อีกทั้งยังสามารถใช้กับเทคโนโลยีได้หลากหลายและรองรับสิ่งที่จะเกิดใหม่ในอนาคตได้มากตัวอย่างการใช้งานต่อไปนี้เป็นรูปแบบให้เห็นตัวอย่างของการประยุกต์ใช้ในอาคารในสำนักงาน โดยสามารถเดินสายสัญญาณด้วยเส้นใยแก้นำแสงตามมาตรฐานสากล คือมีสายในแนวดิ่ง และสายในแนวราบ สายในแนวดิ่งเชื่อมโยงระหว่างชั้น ส่วนสายในแนวราบเป็นการเชื่อมจากผู้ใช้มาที่ชุมสายแต่ละชั้นรูปแบบไดอะแกรมการเดินสายทั่วไปประกอบด้วยโครงสร้างจากลักษณะของการเดินสายตามมาตรฐาน EIA 586 นี้ สามารถนำมาใช้กับเทคโนโลยีต่าง ๆ ได้มาก เช่น การใช้เทคโนโลยี 10BASE Fการใช้อีเธอร์เน็ตแบบ 10BASE F เป็นมาตรฐานที่ออกแบบมาให้ใช้แบบเทคโนโลยีอีเธอร์เน็ตโดยตรง ความเร็วสัญญาณยังคงอยู่ที่ 10 เมกะบิต และหากเป็น 10BASE F ก็เป็นความเร็ว 10 เมกะบิต ขณะนี้มีการพัฒนาระบบอีเธอร์เน็ตให้เป็นแบบกิกะบิตอีเธอร์เน็ต หรือความเร็วสัญญาณอยู่ที่ 1,000 เมกะบิต การเดินสายด้วยเส้นใยแก้วนำแสงมีลักษณะเหมือนกับสายยูทีพี โดยใช้ชิปเป็นตัวกระจายพอร์ตต่าง ๆ
FDDI
เทคโนโลยีนี้มีใช้มานานแล้ว เป็นเทคโนโลยีที่มีความเร็วของสัญญาณที่ 100 เมกะบิต และใช้สายสัญญาณเป็นเส้นใยแก้วนำแสง มีโครงสร้างเป็นวงแหวนสองชั้นและแตกกระจายออก การเดินสายสัญญาณตามมาตรฐาน EIA 568 ก็จัดให้เข้ากับ FDDI ได้ง่าย FDDI มีข้อดีคือสามารถเชื่อมโยงเครือข่ายระยะไกลได้ มีจำนวนโหนดบน FDDI ได้ถึง 1,000 โหนด การจัดโครงสร้างต่าง ๆ ของ FDDI สามารถทำผ่านทางแพตช์ที่เชื่อมต่อให้ได้รูปตามที่ FDDI ต้องการ ในลูปวงแหวนหลักของ FDDI ต้องการวงแหวนสองชั้น ซึ่งก็ต้องใช้เส้นใยแก้วนำแสงจำนวนทั้งหมด 4 ลำแสง FDDI ยังเป็นเครือข่ายหลักหรือแบ็กโบนเพื่อเชื่อมต่อไปยังเครือข่ายอื่นได้ เช่น เชื่อมต่อกับอีเธอร์เน็ต กับโทเค็นริง ไดอะแกรมของ FDDI
ATM
เป็นเทคโนโลยีที่พัฒนามาเพื่อรองรับการใช้งานที่ความเร็วสูงมาก เอทีเอ็มสามารถใช้ได้กับความเร็ว 155 เมกะบิต 622 เมกะบิต และสูงเกินกว่ากิกะบิตในอนาคต โครงสร้างการเดินสายเอทีเอ็มมีลักษณะแบบดาว เป็นโครงสร้างการกระจายสายสัญญาณซึ่งตรงกับสภาพการใช้เส้นใยแก้วนำแสงอยู่แล้วลักษณะของแพตช์และการกระจายสายสัญญาณเพื่อใช้กับเส้นใยแก้วนำแสงในลักษณะที่ปรับเปลี่ยนเข้ากับเทคโนโลยีต่าง ๆ ได้แสดงไว้ในรูปที่ 10 การวางโครงสร้างของสายสัญญาณเส้นใยแก้วจึงไม่แตกต่างกับสายยูทีพี
อนาคตต้องเป็นเส้นใยแก้วนำแสง
ถึงแม้ว่าเทคโนโลยีในปัจจุบันมีการใช้งานสายยูทีพีอย่างแพร่หลายและได้ประโยชน์มหาศาสล แต่จากการพัฒนาเทคโนโลยีที่ต้องการให้ถนนของข้อมูลข่าวสารเป็นถนนขนาดใหญ่ที่เรียกว่าซูเปอร์ไฮเวย์ การรองรับข้อมูลจำนวนมากและการประยุกต์ในรูปแบบมัลติมีเดียที่กำลังจะเกิดขึ้นย่อมต้องทำให้สภาพการใช้ข้อมูลข่าวสารต้องพัฒนาให้รองรับกับจำนวนปริมาณข้อมูลที่จะมีมากขึ้น จึงเชื่อแน่ว่า เส้นใยแก้วนำแสงจะเป็นสายสัญญาณที่ก้าวเข้ามาในยุคต่อไป และจะมีบทบาทเพิ่มสูงขึ้น ซึ่งเมื่อถึงเวลานั้นแล้วเราคงจะได้เห็นอาคารบ้านเรือน สำนักงาน หรือโรงงาน มีเส้นใยแก้วนำแสงเดินกระจายกันทั่วเหมือนกับที่เห็นสายไฟฟ้ากำลังอยู่ในขณะนี้และเหตุการณ์เหล่านี้คงจะเกิดขึ้นในอีกไม่นานัก
ประวัติความเป็นมาของเส้นใยแก้วนำแสง
การใช้แสงเป็นสื่อในการนำสัญญาณแล้วส่งไปในตัวกลางต่างๆ นั้น ได้เริ่มขึ้นจากนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษชื่อ จอห์น ทินดัล ( John Tyndall ) ได้พบว่าแสงสามารถส่งผ่านไปตามลำได้ตั้งแต่ปี พ. ศ. 2413 จาก จุดเริ่มต้นนี้ก็ได้มีความพยายามกันเป็นเวลานานที่จะทำให้ ปรากฏการณ์นี้เป็นประโยชน์ในทางปฏิบัติได้ จนกระทั้งในปี พ.ศ. 2503 ก้าวสำคัญของการเปลี่ยนแปลงได้มาถึงเมื่อมีการทดลองใช้เลเซอร์เป็นครั้ง แรก ต่อมาในปี พ.ศ. 2509 ก็มีนักวิทยาศาสตร์สองคนของสหราชอาณาจักร ชื่อ ฮอคแคม ( G.A Hockham ) และเกา( C.C. Kao ) ได้ทำการศึกษาวิจัยว่าตัวกลางที่ทำด้วยใยแก้วนำแสงสามารถส่งผ่านได้ 1% ของแสงอินพุตด้วยระยะทาง 1 กิโลเมตร และตัวกลางนี้จะเป็นคู่แข่งสำคัญกับสายทองแดงและสายหุ้มฉนวน ( Coaxial Cable ) จากนั้นความก้าวหน้าทางวัสดุศาสตร์เรื่อยมา จนปัจจุบันทำให้สามารถมีใยแก้วนำแสงที่มีการส่งผ่านแสงได้อย่างมีประสิทธิภาพ หรือการสูญเสียต่ำได้ ใยแก้วนำแสงบางชนิดซึ่งอาจมีการสูญเสียต่ำ มากคือการสูญเสียเพียง 0.1 เดซิเบลต่อกิโลเมตร ( db\km ) เท่านั้น
โครงสร้างของใยแก้วนำแสง
ส่วนประกอบของใยแก้วนำแสงประกอบด้วยส่วนสำคัญ คือส่วนที่เป็นแกนอยู่ตรงกลางหรือชั้นในที่หุ้มด้วยส่วนที่เป็นแคลด แล้วถูกหุ้มด้วยส่วนที่ป้องกัน ( Coating ) โยที่แต่ละส่วนนั้นทำด้วย วัสดุที่มีค่าดัชนีหักเหของแสงที่มีค่าแตกต่างกัน ทั้งนี้ต้องคำนึงถึงค่าหลักการหักเหและสะท้อนกลับมาหมดของแสงดังที่ได้กล่าวไปแล้วแกน : เป็นส่วนตรงกลางของเส้นใยแก้วนำแสง และเป็นส่วนนำแสง โดยดัชนีหักเหของแสงส่วนนี้ต้องมากกว่าของส่วนแคลดแล้ว ลำแสงที่ไปในแกนจะถูกขังหรือเคลื่อนที่ไปตามเส้นใยแก้วนำ แสงด้วยขบวนการสะท้อนกลับหมดภายใน ส่วนป้องกันเป็นชั้นที่ต่อมาจากแคลดเป็นที่กันแสงจากภายนอกเข้าเส้นใยแก้วนำแสง และกันแสงจากเส้นใยแก้วนำแสงออกข้างนอก และยังใช้ประโยชน์เมื่อมีการเชื่อมต่อเส้นใยแก้วนำแสง โครงสร้างอาจประกอบไปด้วยชั้นของพลาสติกหลายๆชั้น นอกจากนั้นส่วนป้องกันยังทำหน้าที่เป็นตัวป้องกันการกระทำจากแรงภายนอกอีกด้วย ตัวอย่างของค่าดัชนีหักเหเช่น แกนมีค่าดัชนีหัก เหประมาณ 1.48 ส่วนของแคลดและส่วนป้องกันซึ่งทำหน้าที่ป้องกันแสงจากแกนออกภายนอก และป้องกันแสงภายนอกลบกวนจะมีค่าดัชนีหักเหเป็น 1.46 และ 1.52 ตามลำดับ
จุดเด่นของเส้นใยแก้วนำแสง
จุดเด่นของเส้นใยแก้วนำแสงมีหลายประการ โดยเฉพาะจุดที่ได้เปรียบสายตัวนำทองแดง ที่จะนำมาใช้แทนตัวนำทองแดง จุดเด่นเหล่านี้มีการพัฒนามาอย่างต่อเนื่องและดีขึ้นเรื่อย ๆ ซึ่งประกอบด้วย
ความสามารถในการรับส่งข้อมูลข่าวสาร
เส้นใยแก้วนำแสงที่เป็นแท่งแก้วขนเหล็ก มีการโค้งงอได้ ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางที่ใช้กันมากคือ 62.5/125 ไมโครเมตร เส้นใยแก้วนำแสงขนาดนี้เป็นสายที่นำมาใช้ภายในอาคารทั่วไป เมื่อใช้กับคลื่นแสงความยาวคลื่น 850 นาโนเมตร จะส่งสัญญาณได้มากกว่า 160 เมกะเฮิรตซ์ ที่ความยาว 1 กิโลเมตร แล้วถ้าใช้ความยาวคลื่น 1300 นาโนเมตร จะส่งสัญญาณได้กว่า 500 นาโนเมตร ที่ความยาว 1 กิโลเมตร และถ้าลดความยาวเหลือ 100 เมตร จะใช้กับความถี่สัญญาณมากกว่า 1 กิกะเฮิรตซ์ ดังนั้นจึงดีกว่าสายยูทีพีแบบแคต 5 ที่ใช้กับสัญญาณได้ 100 เมกะเฮิรตซ์
กำลังสูญเสียต่ำ
เส้นใยแก้วนำแสงมีคุณสมบัติในเชิงการให้แสงวิ่งผ่านได้ การบั่นทอนแสงมีค่าค่อนค่างต่ำ ตามมาตรฐานของเส้นใยแก้วนำแสง การใช้เส้นสัญญาณนำแสงนี้ใช้ได้ยาวถึง 2000 เมตร หากระยะทางเกินกว่า 2000 เมตร ต้องใช้รีพีตเตอร์ทุก ๆ 2000 เมตร การสูญเสียในเรื่องสัญญาณจึงต่ำกว่าสายตัวนำทองแดงมาก ที่สายตัวนำทองแดงมีข้อกำหนดระยะทางเพียง 100 เมตรหากพิจารณาในแง่ความถี่ที่ใช้ ผลตอบสนองทางความถึ่มีผลต่อกำลังสูญเสีย โดยเฉพาะในลวดตัวนำทองแดง เมื่อใช้เป็นสายสัญญาณ คุณสมบัติของสายตัวนำทองแดงจะเปลี่ยนแปลงเมื่อใช้ความถี่ต่างกัน โดยเฉพาะเมื่อใช้ความถึ่ของสัญญาณที่ส่งในตัวนำทองแดงสูงขึ้น อัตราการสูญเสียก็จะมากตามแต่กรณีของเส้นใยแก้วนำแสงเราใช้สัญญาณความถี่มอดูเลตไปกับแสง การเปลี่ยนสัญญาณรับส่งข้อมูลจึงไม่มีผลกับกำลังสูญเสียทางแสงคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไม่สามารถรบกวนได้ปัญหาที่สำคัญของสายสัญญาแบบทองแดงคือการเหนี่ยวนำโดยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ปัญหานี้มีมาก ตั้งแต่เรื่องการรบกวนระหว่างตัวนำหรือเรียกว่าครอสทอร์ค การำม่แมตซ์พอดีทางอิมพีแดนซ์ ทำให้มีคลื่นสะท้อนกลับ การรบกวนจากปัจจัยภายนอกที่เรียกว่า EMI ปัญหเหล่านี้สร้างให้ผู้ใช้ต้องหมั่นดูแลแต่สำหรับเส้นใยแก้วนำแสงแล้วปัญหาเรื่องเหล่านี้จะไม่มี เพราะแสงเป็นพลังงานที่มีพลังงานเฉพาะและไม่ถูกรบกวนของแสงจากภายนอก
น้ำหนักเบา
เส้นใยแก้วนำแสงมีน้ำหนักเบากว่าเส้นลวดตัวนำทองแดง น้ำหนักของเส้นใยแก้วนำแสงขนาด 2 แกนที่ใช้ทั่วไปมีน้ำหนักเพียงประมาณ 20 ถึง 50 เปอร์เซ็นต์ของสายยูทีพีแบบแคต 5
ขนาดเล็ก
เส้นใยแก้วนำแสงมีขนาดทางภาคตัดขวางแล้วเล็กกว่าลวดทองแดงมาก ขนาดของเส้นใยแก้วนำแสงเมื่อรวมวัสดุหุ้มแล้วมีขนาดเล็กกว่าสายยูทีพี โดยขนาดของสายใยแก้วนี้ใช้พื้นที่ประมาณ 15 เปอร์เซ็นต์ของเส้นลวดยูทีพีแบบแคต 5
มีความปลอดภัยในเรื่องข้อมูลสูงกว่า
การใช้เส้นใยแก้วนำแสงมีลักษณะใช้แสงเดินทางในข่าย จึงยากที่จะทำการแท๊ปหรือทำการตัดฟังข้อมูล
มีความปลอดภัยต่อชีวิตและทรัพย์สิน
การที่เส้นใยแก้วเป็นฉนวนทั้งหมด จึงไม่นำกระแสไฟฟ้า การลัดวงจร การเกิดอันตรายจากกระแสไฟฟ้าจึงไม่เกิดขึ้นความเข้าใจผิดบางประการแต่เดิมเส้นใยแก้วนำแสงมีใช้เฉพาะในโครงการใหญ๋ หรือใช้เป็นเครือข่ายแบบแบ็กโบน เทคโนโลยีเกี่ยวกับเส้นใยแก้วนำแสงก็ยังไม่เป็นที่เปิดเผยมากนัก
ทำให้เกิดความเข้าใจผิดบางประการเกี่ยวกับคุณสมบัติและการประยุกต์ใช้งาน
แตกหักได้ง่าย
ด้วยความคิดที่ว่า "แก้วแตกหังได้ง่าย" ความคิดนี้จึงเกิดขึ้นกับเส้นใยแก้วด้วย เพราะวัสดุที่ทำเป็นแก้ว ความเป็นจริงแล้วเส้นใยแก้วมีความแข็งแรงและทนทานสูงมาก การออกแบบใยแก้วมีเส้นใยห้อมล้อมไว้ ทำให้ทนแรงกระแทก นอกจากนี้แรงดึงในเส้นใยแก้วยังมีความทนทานสูงกว่าสายยูทพี หากเปรียบเทียบเส้นใยแก้วกับสายยูทีพีแล้วจะพบว่า ข้อกำหนดของสายยูทีพีคุณสมบัติหลายอย่างต่ำกว่าเส้นใยแก้ว เช่น การดึงสาย การหักเลี้ยวเพราะลักษณะคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ความถี่สูงเปลี่ยนแปลงได้ง่ายกว่า
เส้นใยแก้วนำแสงมีราคาแพง
แนวโน้มทางด้านราคามีการเปลี่ยนแปลงราคาของเส้นใยแก้วนำแสงลดลง จนในขณะนี้ยังแพงกว่าสายยูททีพีอยู่บ้าง แต่ก็ไม่มากนักนอกจากนี้หลายคนยังเข้าใจว่า การติดตั้งเส้นใยแก้วนำแสงมีข้อยุ่งยาก และต้องใช้คนที่มีความรู้ความชำนาญ เสียค่าติตั้งแพง ความคิดนี้ก็คงไม่จริง เพราะการติดตั้งทำได้ไม่ยากนักเนื่องจากมีเครื่องมือพิเศษช่วยได้มาก เครื่องมือพิเศษนี้สามารถเข้าหัวสายได้โดยง่ายกว่าแต่เดิมมาก อีกทั้งราคาเครื่องมือก็ถูกลงจนมีผู้รับติดตั้งได้ทั่วไป
เส้นใยแก้วนำแสงยังไม่สามารถใช้กับเครื่องที่ตั้งโต๊ะได้
ปัจจุบันพีซีที่ใช้ส่วนใหญ่ต่อกับแลนแบบอีเธอร์เน็ต ซึ่งได้ความเร็ว 10 เมกะบิต การเชื่อมต่อกับแลนมีหลายมาตรฐาน โดยเฉพาะปัจจุบันหากใช้ความเร็วเกินกว่า 100 เมกะบิต สายยูทีพีรองรับไม่ได้ เช่น เอทีเอ็ม 155 เมกะบิต แนวโน้มของการใช้งานระบบเครือข่ายมีทางที่ต้องใช้แถบกว้างสูงขึ้นมาก โดยเฉพาะเมื่อต้องการให้พีซีเป็นมัลติมีเดียเพื่อแสดงผลเป็นภาพวิดีโอ การใช้เส้นใยแก้วนำแสงดูจะเป็นทางออก พัฒนการของการ์ดก็ได้พัฒนาไปมากเอทีเอ็มการ์ดใช้ความเร็ว 155 เมกะบิต ย่อมต้องใช้เส้นใยแก้วนำแสงรองรับ การใช้เส้นใยแก้นำแสงยังสามารถใช้ในการส่งรับวิดีโอคอนเฟอเรนซ์ หรือสัญญาณประกอบอื่น ๆ ได้ดี
เส้นใยแก้วนำแสงมี 2 แบบ
1. ซิงเกิลโหมด
เป็นการใช้ตัวนำแสงที่บีบลำแสงให้พุ่งตรงไปตามท่อแก้ว โดยมีการกระจายแสงออกทางด้านข้างน้อยที่สุด ซิงเกิลโหมดจึงเป็นเส้นใยแก้วนำแสงที่มีกำลังสูญเสียทางแสงน้อยที่สุด เหมาะสำหรับในการใช้กับระยะทางไกล ๆ การเดินสายใยแก้วนำแสงกับระยะทางไกลมาก เช่น เดินทางระหว่างประเทศ ระหว่างเมือง มักใช้แบบซิงเกิลโหมด
2. มัลติโหมด
เป็นเส้นใยแก้วนำแสงที่มีลักษณะการกระจายแสงออกด้านข้างได้ ดังนั้นจึงต้องสร้างให้มีดัชนีหักเหของแสงกับอุปกรณ์ฉาบผิวที่สัมผัสกับเคล็ดดิงให้สะท้อนกลับหมด หากการให้ดัชนีหักเกของแสงมีลักษณะทำให้แสงเลี้ยวเบนทีละน้อยเราเรียกว่าแบบเกรดอินเด็กซ์ หากให้แสงสะท้อนดยไม่ปรับคุณสมบัติของแท่งแก้วให้แสงค่อยเลี้ยวเบนก็เรียกว่าแบบ สเต็ปอินเด็กซ์เส้นใยแก้วนำแสงที่ใช้ในเครือข่ายแลน ส่วนใหญ่ใช้แบบมัลติโหมด โดยเป็นขนาด 62.5/125 ไมโครเมตร หมายถึงเส้นผ่าศูนย์กลางของท่อแก้ว 62.5 ไมโครเมตร และของแคล็ดดิงรวมท่อแก้ว 125 ไมโครเมตร คุณสมบัติของเสันใยแก้วนำแสงแบบสแต็ปอินเด็กซ์มีการสูญเสียสูงกว่าแบบเกรดอินเด็กซ์
ตัวส่งแสงและรับแสง
การใช้เส้นใยแก้วนำแสงจำเป็นต้องมีอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่รับและส่งสัญญาณแสงอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ในการส่งสัญญาณแสงหรือเป็นแหล่งกำเนิดแสงคือ LED หรือเลเซอร์ไดโอด อุปกรณ์ส่งแสงนี้ทำหน้าที่เปลี่ยนคลื่นไฟฟ้าให้เป็นคลื่นแสง ส่วนอุปกรณ์รับแสงและเปลี่ยนกลับมาเป็นสัญญาณไฟฟ้า คือโฟโต้ไดโอดอุปกรณ์ส่งแสงหรือ LED ใช้พลังงานเพียง 45 ไมโครวัตต์ สำหรับใช้กับเส้นใยแก้วนำแสงแบบ 62.5/125 การพิจารณาอุปกรณ์นี้ต้องดูที่แถบคลื่นแสง โดยปกติใช้คลื่นแสงย่านความยาวคลื่นประมาณ 830 ถึง 850 นาโนเมตร หรือมีแถบกว้างประมาณ 25-40 นาโนเมตร ดังนั้นข้อกำหนดเชิงพิกัดของเส้นใยแก้วนำแสงจึงกล่าวถึงความยาวคลื่นแสงที่ใช้ในย่าน 850 นาโนเมตรตัวรับแสงหรือโฟโต้ไดโอดเป็นอุปกรณ์ที่ใช้รับสัญญาณแสงและมีความไวต่อความเข้มแสง คลื่นแสงที่ส่งมามีการมอดูเลตสัญญาณข้อมูลเข้าไปร่วมด้วยอุปกรณ์ตัวรับและตัวส่งแสงนี้มักทำมาสำเร็จเป็นโมดูล โดยเฉพาะเชื่อมต่อเข้ากับสัญญาณข้อมูลที่เป็นไฟฟ้าได้โดยตรง และทำให้สะดวกต่อการใช้งาน
การเชื่อมต่อ และหัวต่อ
ที่ปลายสายแต่ละเส้นจะมีหัวต่อที่ใช้เชื่อมต่อกับเส้นใยแก้วนำแสง แสงจะผ่านหัวต่อไปยังอีกหัวต่อโดยเสมือนเชื่อมต่อกันเป็นเส้นเดียวได้เมื่อเอาเส้นใยแก้วมาเข้าหัวที่ปลายแก้วจะมีลักษณะที่ส่งสัญญาณแสงออกมาได้ และต้องให้กำลังสูญเสียต่ำที่สุด ดังนั้นจึงมีวิธีที่จะทำให้ปลายท่อแก้วราบเรียบที่จะเชื่อมสัญญาณแสงต่อไปได้ดังนั้นก่อนที่จะเข้าหัวต่อจึงต้องมีการฝนปลายท่อแก้ว วิธีการฝนปลายท่อแก้วนี้มีหลายวิธี เช่น การฝนแบบแบนราบ (Flat) การฝนแบบ PC และแบบ APCการกระทำแต่ละแบบจะให้การลดทอนสัญญาณต่างกัน และยังต้องให้มีแสงสะท้อนกลับน้อยที่สุดเท่าที่จะน้อยได้ ลักษณะของหัวต่อเมื่อเชื่อมถึงกันแล้วจะต้องให้ผิวสัมผัสการส่งแสงทะลุถึงกัน เพื่อให้กำลังสูญเสียความเข้มแสงน้อยสุด โดยปกติหัวต่อที่ทำการฝนแก้วแบบแบนราบมีกำลังสูญเสียสูงกว่าแบบอื่น คือประมาณ -30 dB แบบ PC มีการสูญเสียประมาณ -40dB และแบบ APC มีการสูญเสียความเข้มน้อยสุดคือ -50 dBลักษณะของหัวต่อเมื่อเชื่อมต่อถึงกัน
การประยุกต์ใช้เส้นใยแก้วนำแสง
แนวโน้มการใช้งานเส้นใยแก้วนำแสงได้เป็นรูปธรรมที่เด่นชัดขึ้น ทั้งนี้เพราะมีผู้พัฒนาเทคโนโลยีให้รองรับกับการใช้เส้นใยแก้วนำแสง โดยเน้นที่ความเร็วของการรับส่งสัญญาณ เส้นใยแก้วนำแสงมีข้อเด่นในเรื่องความเชื่อถือสูง เพราะปราศจากการรบกวน อีกทั้งยังสามารถใช้กับเทคโนโลยีได้หลากหลายและรองรับสิ่งที่จะเกิดใหม่ในอนาคตได้มากตัวอย่างการใช้งานต่อไปนี้เป็นรูปแบบให้เห็นตัวอย่างของการประยุกต์ใช้ในอาคารในสำนักงาน โดยสามารถเดินสายสัญญาณด้วยเส้นใยแก้นำแสงตามมาตรฐานสากล คือมีสายในแนวดิ่ง และสายในแนวราบ สายในแนวดิ่งเชื่อมโยงระหว่างชั้น ส่วนสายในแนวราบเป็นการเชื่อมจากผู้ใช้มาที่ชุมสายแต่ละชั้นรูปแบบไดอะแกรมการเดินสายทั่วไปประกอบด้วยโครงสร้างจากลักษณะของการเดินสายตามมาตรฐาน EIA 586 นี้ สามารถนำมาใช้กับเทคโนโลยีต่าง ๆ ได้มาก เช่น การใช้เทคโนโลยี 10BASE Fการใช้อีเธอร์เน็ตแบบ 10BASE F เป็นมาตรฐานที่ออกแบบมาให้ใช้แบบเทคโนโลยีอีเธอร์เน็ตโดยตรง ความเร็วสัญญาณยังคงอยู่ที่ 10 เมกะบิต และหากเป็น 10BASE F ก็เป็นความเร็ว 10 เมกะบิต ขณะนี้มีการพัฒนาระบบอีเธอร์เน็ตให้เป็นแบบกิกะบิตอีเธอร์เน็ต หรือความเร็วสัญญาณอยู่ที่ 1,000 เมกะบิต การเดินสายด้วยเส้นใยแก้วนำแสงมีลักษณะเหมือนกับสายยูทีพี โดยใช้ชิปเป็นตัวกระจายพอร์ตต่าง ๆ
FDDI
เทคโนโลยีนี้มีใช้มานานแล้ว เป็นเทคโนโลยีที่มีความเร็วของสัญญาณที่ 100 เมกะบิต และใช้สายสัญญาณเป็นเส้นใยแก้วนำแสง มีโครงสร้างเป็นวงแหวนสองชั้นและแตกกระจายออก การเดินสายสัญญาณตามมาตรฐาน EIA 568 ก็จัดให้เข้ากับ FDDI ได้ง่าย FDDI มีข้อดีคือสามารถเชื่อมโยงเครือข่ายระยะไกลได้ มีจำนวนโหนดบน FDDI ได้ถึง 1,000 โหนด การจัดโครงสร้างต่าง ๆ ของ FDDI สามารถทำผ่านทางแพตช์ที่เชื่อมต่อให้ได้รูปตามที่ FDDI ต้องการ ในลูปวงแหวนหลักของ FDDI ต้องการวงแหวนสองชั้น ซึ่งก็ต้องใช้เส้นใยแก้วนำแสงจำนวนทั้งหมด 4 ลำแสง FDDI ยังเป็นเครือข่ายหลักหรือแบ็กโบนเพื่อเชื่อมต่อไปยังเครือข่ายอื่นได้ เช่น เชื่อมต่อกับอีเธอร์เน็ต กับโทเค็นริง ไดอะแกรมของ FDDI
ATM
เป็นเทคโนโลยีที่พัฒนามาเพื่อรองรับการใช้งานที่ความเร็วสูงมาก เอทีเอ็มสามารถใช้ได้กับความเร็ว 155 เมกะบิต 622 เมกะบิต และสูงเกินกว่ากิกะบิตในอนาคต โครงสร้างการเดินสายเอทีเอ็มมีลักษณะแบบดาว เป็นโครงสร้างการกระจายสายสัญญาณซึ่งตรงกับสภาพการใช้เส้นใยแก้วนำแสงอยู่แล้วลักษณะของแพตช์และการกระจายสายสัญญาณเพื่อใช้กับเส้นใยแก้วนำแสงในลักษณะที่ปรับเปลี่ยนเข้ากับเทคโนโลยีต่าง ๆ ได้แสดงไว้ในรูปที่ 10 การวางโครงสร้างของสายสัญญาณเส้นใยแก้วจึงไม่แตกต่างกับสายยูทีพี
อนาคตต้องเป็นเส้นใยแก้วนำแสง
ถึงแม้ว่าเทคโนโลยีในปัจจุบันมีการใช้งานสายยูทีพีอย่างแพร่หลายและได้ประโยชน์มหาศาสล แต่จากการพัฒนาเทคโนโลยีที่ต้องการให้ถนนของข้อมูลข่าวสารเป็นถนนขนาดใหญ่ที่เรียกว่าซูเปอร์ไฮเวย์ การรองรับข้อมูลจำนวนมากและการประยุกต์ในรูปแบบมัลติมีเดียที่กำลังจะเกิดขึ้นย่อมต้องทำให้สภาพการใช้ข้อมูลข่าวสารต้องพัฒนาให้รองรับกับจำนวนปริมาณข้อมูลที่จะมีมากขึ้น จึงเชื่อแน่ว่า เส้นใยแก้วนำแสงจะเป็นสายสัญญาณที่ก้าวเข้ามาในยุคต่อไป และจะมีบทบาทเพิ่มสูงขึ้น ซึ่งเมื่อถึงเวลานั้นแล้วเราคงจะได้เห็นอาคารบ้านเรือน สำนักงาน หรือโรงงาน มีเส้นใยแก้วนำแสงเดินกระจายกันทั่วเหมือนกับที่เห็นสายไฟฟ้ากำลังอยู่ในขณะนี้และเหตุการณ์เหล่านี้คงจะเกิดขึ้นในอีกไม่นานัก
OSPF, BGP, RIP
OSPF (Open Shortest Path First)
เป็นโปรโตคอล router ใช้ภายในเครือระบบอัตโนมัติที่นิยมใช้ Routing Information Protocol แลโปรโตคอล router ที่เก่ากว่าที่มีการติดตั้งในระบบเครือข่าย OSPF ได้รับการออแบบโดย Internet Engineering Task Force (IETF) เหมือนกับ RIP ในฐานะของ interior gateway protocolการใช้ OSPF จะทำให้ host ที่ให้การเปลี่ยนไปยังตาราง routing หรือปกป้องการเปลี่ยนในเครือข่ายทันที multicast สารสนเทศไปยัง host ในเครือข่าย เพื่อทำให้มีสารสนเทศในตาราง routing เดียวกัน แต่ต่างจาก RIP เมื่อตาราง routing มีการส่ง host ใช้ OSPF ส่งเฉพาะส่วนที่มีการเปลี่ยน ในขณะที่ RIP ตาราง routing มีการส่ง host ใกล้เคียงทุก 30 วินาที OSPE จะ multicast สารสนเทศที่ปรับปรุงเฉพาะ เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นOSPF ไม่ใช้การนับจำนวนของ hop แต่ใช้เส้นทางตามรายละเอียด “line state” ที่เป็นส่วนสำคัญเพิ่มขึ้น ในสารสนเทศของเครือข่าย OSPF ให้ผู้ใช้กำหนด cost metric เพื่อให้ host ของ router กำหนดเส้นทางที่พอใจ OSPF สนับสนุน subnet mask ของเครือข่าย ทำให้เครือข่ายสามารถแบ่งย่อยลงไป RIP สนับสนุนภายใน OSPF สำหรับ router-to-end ของสถานีการสื่อสาร เนื่องจากเครือข่ายจำนวนมากใช้ RIP ผู้ผลิต router มีแนวโน้มสนับสนุน RIP ส่วนการออกแบบหลักคือ OSPF
ระบบ OSPF สนับสนุนการติดต่อและเครือข่ายได้ 3 แบบ
• แบบ Point to Point ซึ่งเป็นการติดต่อกันโดยตรงระหว่าง Router 2 ตัว
• แบบการสื่อสารข้อมูลหลายจุดที่สนับสนุนการกระจายข่าว ส่วนใหญ่เป็นระบบเครือข่ายเฉพาะบริเวณ
• แบบการสื่อสารข้อมูลหลายจุดที่ไม่สนับสนุนการกระจายข่าว เช่น ระบบ Package Switch ที่ใช้ในเครือข่ายวงกว้าง
เครือข่ายแบบสื่อสารข้อมูลหลายจุด ( Multiaccess Network )
สามารถมี Router หลายๆตัวอยู่ในระบบได้ Router แต่ละตัวก็สามารถติดต่อไปยัง Router ตัวอื่นๆได้โดยตรง ระบบเครือข่ายเฉพาะบริเวณและระบบเครือข่ายวงกว้างส่วนมากใช้ในระบบนี้ รูป 6 ( a ) แสดงระบบเครือข่ายอัตโนมัติระบบหนึ่งที่มีระบบเครือข่ายทั้ง 3 ชนิดอยู่ภายใน สังเกตว่า Host จะไม่มีบทบาทมากนักในระบบ OSPF
OSPF ทำงานโดยรวบรวมเครือข่ายที่มีอยู่, Router, และสายสื่อสารเข้าไว้ด้วยกันในลักษณะของรูปกราฟแบบมีทิศทาง ( Directed Graph ) โดยกำหนดให้เส้นเชื่อมโหนด ( arc ) ของกราฟแต่ละเส้นมีมูลค่า หรือน้ำหนัก ( Weight ) ที่คำนวณมาจากระยะทาง, เวลารอคอย, และองค์ประกอบอันที่ต้องการ จากนั้นจึงทำการคำนวณหาเส้นทางที่สั้นที่สุด ( Shortest Path ) โดยพิจารณาจากมูลค่าที่กำหนดไว้ให้แต่ละเส้นกราฟนั้น การเชื่อมต่อแบบอนุกรมระหว่าง Router 2 ตัว จะกำหนดโดยใช้เส้นเชื่อมโหนดคู่หนึ่ง แต่ละเส้นใช้แทนทิศทางการไหงของข้อมูลในแต่ละทิศทางซึ่งอาจจะมีน้ำหนักต่างกัน ดังนั้น เครือข่ายแบบสื่อสารข้อมูลหลายจุดจะแทนด้วยโหนดหนึ่งโหนดที่ใช้แทนเครือข่าย และโหนดอีกจำนวนหนึ่งที่ใช้แทน Router แต่ละตัว เส้นเชื่อมโหนดระหว่างโหนดเครือข่ายไปยังโหนด Router จะมีน้ำหนักเป็น 0
OSPF แบ่งประเภทของเราเตอร์ออกเป็นสี่ประเภท คือ
1. เราเตอร์ภายในเขตย่อยที่อยู่ภายในเขตย่อยเดียว
2. เราเตอร์ชายแดนที่เชื่อมต่อกับเขตย่อยตั้งแต่สองเขตขึ้นไป
3. เราเตอร์ในเขตระบบสื่อสารหลัก
4. เราเตอร์ที่เชื่อต่อระหว่างระบบเครือข่ายอัตโนมัติ
************************************************************************************
BGP คืออะไร
BGP (Border Gateway Protocol)
เป็นโปรโตคอลเลือกเส้นทางประเภท Exterior Gateway Routing ที่ใช้เพื่อการเชื่อมต่อเราเตอร์ (Router) และเครือข่ายที่อยู่ต่างโดเมน (Domain) กันบนอินเทอร์เน็ต
BGP ใช้ Protocol TCP Port หมายเลข 179 เพื่อใช้ในการขนถ่ายข้อมูลข่าวสาร โดยมีการใช้ TCP เพื่อการสถาปนาการเชื่อมต่อก่อนจะแลกเปลี่ยนข้อมูลข่าวสารระหว่างเราเตอร์ BGP ทั้งสอง (Peer Router) จากนั้นก็จะทำการแลกเปลี่ยนข้อมูลข่าวสาร รวมทั้งการเปิดสัมพันธไมตรีก่อนที่จะแลกเปลี่ยนข่าวสารระหว่างกันต่อไป
ข้อมูลข่าวสารที่เราเตอร์ทั้งสองใช้เพื่อการแลกเปลี่ยนกัน รวมไปถึงข่าวสารที่แสดงถึงความสามารถในการเข้าถึงกันได้ โดยข่าวสารนี้เป็นในรูปแบบของเลขหมาย AS ของแต่ละฝ่าย ซึ่งต่างฝ่ายถือเป็นเส้นทางในการเข้าหากัน ข้อมูลนี้จะช่วยให้เราเตอร์สามารถสร้างผังของเส้นทางที่ปราศจากลูป (Loop) ในการเข้าหากัน อีกทั้งเราเตอร์ยังใช้เพื่อเป็นการกำหนดเส้นทางเชิงนโยบายที่มีเนื้อหาที่กำหนดข้อจำกัดต่าง ๆ
จุดประสงค์ของการใช้ BGP
1. BGP ให้ประโยชน์อย่างเห็นได้ชัด โดยเฉพาะการเชื่อมต่อเครือข่ายต่าง ๆ รวมทั้งลูกค้า และผู้ให้บริการโทรศัพท์ รวมทั้งเครือข่ายอื่น ๆ
2.BGP เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเชื่อมต่อเครือข่ายในรูปแบบของ Autonomous ต่าง ๆ เข้าด้วยกัน
3. BGP เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเชื่อมต่อเครือข่ายในระดับ Enterprise หากองค์กรของท่านมีการเชื่อมต่อกับอินเทอร์เน็ตแบบหลายเชื่อมต่อเพื่อผลแห่ง Redundancy BGP ก็สามารถทำ Load Balancing Traffic ได้บนเส้นทางที่เป็น Redundant Link
4. จัดเลือกเส้นทางผ่านทางเครือข่ายไปยัง Autonomous System อื่น ๆ ที่เชื่อมต่อกัน
5. มีการเชื่อมต่อระหว่าง Autonomous System มากกว่า 1 เส้น
6. ควบคุมการลำเลียงข้อมูลข่าวสารที่วิ่งไปมาระหว่างระบบ Autonomous System
7. ท่านยังสามารถใช้ Policy ที่กำหนดให้ท่านสามารถเลือกเส้นทางที่ดีที่สุดเพื่อเดินทางไปสู่ปลายทาง
เมื่อใดที่ยังไม่ควรใช้ BGP
1. เมื่อใดก็ตามที่ท่านมีการเชื่อมต่อระหว่าง Autonomous ที่แตกต่างกัน แต่มีเส้นทางการเชื่อมต่อเพียงหนึ่งเดียว ลักษณะแบบนี้ท่านควรใช้ Static Route และทำการ Redistribute Static Route นี้ผ่านไปที่ Autonomous System โดยการใช้ IGP Protocol แทน
2. หากท่านไม่ใช้ BGP ท่านจะสามารถลดขนาดของ Routing Table ลงได้ รวมทั้ง RAM ที่จะต้องนำมาติดตั้งใช้งานบนเราเตอร์สำหรับ BGP ได้ เนื่องจากการใช้ BGP Router ท่านจะต้องใช้ RAM ขนาด 128 เมกะไบต์ รวมทั้งซีพียูที่มีความเร็วสูงเพียงพอ เพื่อรองรับ BGP Routing Table ที่มีขนาดใหญ่ เช่น 120,000 Route
สรุปเหตุผลที่ไม่ควรใช้ BGP
1. เมื่อใดที่มีการเชื่อมต่อกันระหว่าง Autonomous ที่ต่างกันด้วยการเชื่อมต่อเพียงเส้นเดียว
2. เมื่อท่านยังไม่มีเราเตอร์ที่มีประสิทธิภาพมากเพียงพอที่จะรองรับการทำงานของ BGP
3. เมื่อท่านยังไม่มีแบนด์วิดธ์ (Bandwidth) ที่สูงมากเพียงพอเพื่อที่จะเชื่อมต่อระหว่าง Autonomous System
ชนิดของข่าวสารที่ใช้ใน BGP
ชนิดของข่าวสารที่ใช้ใน BGP มีอยู่ 4 แบบดังนี้
1. Open Message - ใช้เพื่อการสถาปนาจัดตั้งการเชื่อมต่อระหว่าง Router BGP
2. Keepalives - เป็นข่าวสารที่ใช้ทักทายเราเตอร์เพื่อนบ้าน โดยการส่งออกมาเป็นห้วงเวลาที่แน่นอนเพื่อการ Verify เส้นทาง หากค่านี้ถูกตั้งเป็น "0" หมายถึง Infinity ซึ่งหมายความว่าจะไม่มีการส่ง Keep Alive Message เกิดขึ้น
3. Update Message - ประกอบด้วยข้อมูลเกี่ยวกับเส้นทาง รวมทั้ง Path Attribute ภายใน Update Message นี้ครอบคลุมไปถึง Route ที่ถูกถอดออกจาก Routing Table หรือไม่มีตัวตนแล้ว การ Update 1 Path ต่อ 1 Update หากมีหลาย ๆ Path ก็ต้องมีหลาย Update
4. Notification - ใช้เพื่อการแจ้งเตือนความผิดพลาดที่เกิดขึ้น
************************************************************************************
Routing Information Protocol (RIP)
Routing Information Protocol หรือ RIP
เป็นโปรโตคอลเลือกเส้นทางประเภท Distance Vector ที่ถูกออกแบบมาให้ใช้กับเครือข่ายขนาดเล็กไปจนถึงขนาดกลางเป็นโปรโตคอลเลือกเส้นทางมาตรฐานที่ไม่ขึ้นอยู่กับผู้ผลิตรายใด โดยมี RIP Version 1 ที่ได้รับมาตรฐาน RFC 1058 RIP เป็นโปรโตคอลที่เรียบง่าย อีกทั้งยังง่ายต่อการติดตั้ง แต่ความเรียบง่ายของมัน กลับซ่อน ปัญหาที่น่ากลัวไว้อยู่เบื้องหลัง
คุณลักษณะการทางานของ RIP มีดังต่อไปนี้
• RIP อาศัย ค่าของจานวน Hop เป็นหลัก เพื่อการเลือกเส้นทาง โดยจากัดที่ไม่เกิน 15 Hop
• RIP จะส่งข่าวสารเกี่ยวกับการปรับปรุงเส้นทางออกไปทุก 30 วินาที
• การส่งข้อมูลเกี่ยวกับการปรับปรุงตารางเส้นทาง เป็นการส่งออกไปทั้งหมดของตารางทั้งที่ เป็นของเก่าและของใหม่
• การส่งข่าวสารเกี่ยวกับการปรับปรุงเส้นทางจะเกิดขึ้นกับ Router ที่เชื่อมต่อกันโดยตรง เท่านั้น
การทำงานขั้นพื้นฐานของ RIP Version 1
การทางานขั้นพื้นฐานของ RIP ค่อนข้างเรียบง่าย ภายใต้กฎกติกา ดังนี้
• เมื่อใดที่มีการ Boot Router ขึ้น เส้นทางที่ Router จะต้องให้ความสนใจเป็นลาดับแรกได้แก่ เส้นทางที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายปลายทางโดยตรง ภายใต้ RIP Version 1 ตัว Router จะทำการแพร่กระจายข่าวสารเกี่ยวกับเครือข่ายที่มันรู้จักไป ทั่วเครือข่ายทุกเครือข่ายที่เชื่อมต่อกับมันโดยตรง
• Router ที่ทางานภายใต้ RIP จะรับฟังการแพร่ข่าวสารนี้ โดยข่าวสารที่ใช้แพร่กระจายไปทั่ว (Broadcast) นี้เป็นข่าวสารเพื่อการปรับปรุงเส้นทาง รวมทั้งการแสดงตัวตนของ Router
• การรับฟังการแพร่ข่าวสารไปทั่วของ Router เพื่อนบ้าน จะทาให้ Router ที่กาลังรับฟังอยู่ สามารถล่วงรู้เส้นทางไปสู่เครือข่าย อื่นๆ ที่ตนเองไม่รู้มาก่อน
• RIP ใช้ค่า Metric ประเภท Hop โดยอาศัยค่าที่แสดงจานวน Hop เป็นหลักเกณฑ์ เพื่อเลือก เส้นทาง โดยมีค่าของ Hop จากัดอยู่ที่ 15 หมายความว่า จานวนของ Hop ที่ Router นับได้ต้อง
ไม่เกิน 15 (15 Router ตลอดเส้นทางที่จะเดินทางผ่าน) ส่วน Hop ที่ 16 จะไม่สามารถเดินทาง ไปถึง
• หาก Router ตัวหนึ่ง เช่น Router A มีการส่งข้อมูลเกี่ยวกับการปรับปรุงเส้นทาง ไปที่ Router B และ Router B จะสมมติว่า Hop ต่อไปของ ของเครือข่าย ที่ Router จะปรับปรุง ได้แก่ Router A พูดง่ายๆ ก็คือ Router ที่เชื่อมต่อระหว่างกันจะถือว่าต่างก็เป็น Hop หนึ่งในตาราง เส้นทางของตนเอง
• การส่ไม่เกิน 15 (15 Router ตลอดเส้นทางที่จะเดินทางผ่าน) ส่วน Hop ที่ 16 จะไม่สามารถเดินทาง ไปถึง
• หาก Router ตัวหนึ่ง เช่น Router A มีการส่งข้อมูลเกี่ยวกับการปรับปรุงเส้นทาง ไปที่ Router B และ Router B จะสมมติว่า Hop ต่อไปของ ของเครือข่าย ที่ Router จะปรับปรุง ได้แก่ Router A พูดง่ายๆ ก็คือ Router ที่เชื่อมต่อระหว่างกันจะถือว่าต่างก็เป็น Hop หนึ่งในตาราง เส้นทางของตนเอง
• การส่งข้อมูลเกี่ยวกับการปรับปรุงเส้นทางระหว่าง Router จะกระทาเป็นห้วงเวลาที่แน่นอนของ ข้อมูลเกี่ยวกับการปรับปรุงเส้นทางระหว่าง Router จะกระทาเป็นห้วงเวลาที่แน่นอน
การเกิดปัญหา Routing Loop RIP
เป็นตัวอย่างของปัญหาที่เกิดขึ้นบนโปรโตคอลเลือกเส้นทางอย่าง Distance Vector ปัญหาของ Router ที่ทางานภายใต้ RIP คือการที่ Router ไม่สามารถมองเห็นหรือเข้าใจภาพรวมของเครือข่ายทั้งหมด แต่จะอาศัยข้อมูลข่าวสารที่ได้รับจาก Router เพื่อนบ้านว่ามี Router อยู่กี่ตัว และเชื่อมต่อที่ใดบ้าง ด้วยเหตุนี้เมื่อใดที่เกิดการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นบนเครือข่าย Router จะไม่ได้รับการปรับปรุงข่าวสารนี้ได้พร้อมกันทุกตัว ทาให้ได้รับข้อมูลข่าวสารล่าช้าทาให้ Router บางตัวหรือส่วนใหญ่ยังเข้าใจว่าการเปลี่ยนแปลงบนเครือข่ายยังไม่เกิดขึ้นทั้งที่มีบางเครือข่ายได้ล่มไปก่อนหน้านี้แล้ว Router เหล่านี้ก็ยังปรับปรุงข้อมูลเกี่ยวกับเส้นทางเก่าให้แก่กันทาให้เกิดปัญหาที่เรียกว่า Routing Loop โดย RoutingLoop เป็นเรื่องของ Packet ที่วิ่งกลับไปกลับมาระหว่าง Router 2 ตัวหรือมากกว่า โดยไม่สามารถหลุดออกไปจากวงจรสะท้อนกลับไปกลับมานี้ได้ บางครั้งเรียกลักษณะนี้ว่า Count to Infinityเพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ RIP จะใช้กลไกการทำงานหลายประการ ดังนี้
• Count To Infinity
• Split Horizon
• Poison Reverse Update
• Hold Down Counter
• Triggered Updates
RIP Version 2
โดยปกติแล้ว RIP ถูกจัดว่าเป็น โปรโตคอลเลือกเส้นทางแบบ Classful ซึ่งหมายความว่า ภายใต้ RIP ตัว Router จะไม่มีการแลกเปลี่ยนข้อมูลข่าวสารระหว่าง Router ด้วยกัน หากมีเครือข่ายย่อย (Subnet) เข้ามาเกี่ยวข้องด้วย หรือพูดง่ายๆ คือ RIP ไม่สนับสนุน การเชื่อมต่อในลักษณะเครือข่ายย่อยอีกทั้งไม่ยอมส่งผ่านข้อมูลของเครือข่ายย่อยออกสู่ Router อื่นๆ นอกจากนี้ โปรโตคอลRIP v1 ไม่สนับสนุน การแลกเปลี่ยนข่าวสาร ระหว่าง Router ที่ต้องการพิสูจน์สิทธิ์ ซึ่งกันและกันอีกทั้งมีข้อจากัดอื่นๆ หลายประการ RIP v2 ได้เพิ่มขีดความสามารถหลายประการที่ RIP v1 ไม่มี เช่น
1. สนับสนุน Authentication - ภายใต้ RIP v2 Router จะแลกเปลี่ยนข่าวสารเกี่ยวกับ เส้นทางและเครือข่าย ก็ต่อเมื่อได้พิสูจน์สิทธิ์ซึ่งกันและกันเสียก่อน โดยก่อนที่จะทาการ แลกเปลี่ยนข่าวสารกัน จะต้องใช้กระบวนการตรวจสอบ Router ที่จะสื่อสารด้วย เสียก่อน ด้วยวิธีการ 2 แบบ ได้แก่
1. แบบ Plain Text หรือแบบตัวอักษรที่ไม่ต้องเข้ารหัส กับแบบ MD5 (Message Digest 5)
2. RIP v2 สนับสนุน การจัดแบ่งเครือข่ายย่อยต่างๆ ที่มีขนาดสัดส่วนของจานวน Host ที่ไม่ เท่ากัน หรือที่เรียกว่า Variable Length Subject Masking (VLSM)
2. สนับสนุนให้ Router สามารถจัดกลุ่มเส้นทางต่างๆ ของเครือข่ายเข้าด้วยกัน เพื่อให้ สามารถรวมเส้นทางลงเหลือเพียงค่าเดียวซึ่งเรียกว่าเส้นทางสรุป วิธีการนี้เรียกว่า Classless Interdomain Routing หรือ CIDR
*************************************************************************************
เป็นโปรโตคอล router ใช้ภายในเครือระบบอัตโนมัติที่นิยมใช้ Routing Information Protocol แลโปรโตคอล router ที่เก่ากว่าที่มีการติดตั้งในระบบเครือข่าย OSPF ได้รับการออแบบโดย Internet Engineering Task Force (IETF) เหมือนกับ RIP ในฐานะของ interior gateway protocolการใช้ OSPF จะทำให้ host ที่ให้การเปลี่ยนไปยังตาราง routing หรือปกป้องการเปลี่ยนในเครือข่ายทันที multicast สารสนเทศไปยัง host ในเครือข่าย เพื่อทำให้มีสารสนเทศในตาราง routing เดียวกัน แต่ต่างจาก RIP เมื่อตาราง routing มีการส่ง host ใช้ OSPF ส่งเฉพาะส่วนที่มีการเปลี่ยน ในขณะที่ RIP ตาราง routing มีการส่ง host ใกล้เคียงทุก 30 วินาที OSPE จะ multicast สารสนเทศที่ปรับปรุงเฉพาะ เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นOSPF ไม่ใช้การนับจำนวนของ hop แต่ใช้เส้นทางตามรายละเอียด “line state” ที่เป็นส่วนสำคัญเพิ่มขึ้น ในสารสนเทศของเครือข่าย OSPF ให้ผู้ใช้กำหนด cost metric เพื่อให้ host ของ router กำหนดเส้นทางที่พอใจ OSPF สนับสนุน subnet mask ของเครือข่าย ทำให้เครือข่ายสามารถแบ่งย่อยลงไป RIP สนับสนุนภายใน OSPF สำหรับ router-to-end ของสถานีการสื่อสาร เนื่องจากเครือข่ายจำนวนมากใช้ RIP ผู้ผลิต router มีแนวโน้มสนับสนุน RIP ส่วนการออกแบบหลักคือ OSPF
ระบบ OSPF สนับสนุนการติดต่อและเครือข่ายได้ 3 แบบ
• แบบ Point to Point ซึ่งเป็นการติดต่อกันโดยตรงระหว่าง Router 2 ตัว
• แบบการสื่อสารข้อมูลหลายจุดที่สนับสนุนการกระจายข่าว ส่วนใหญ่เป็นระบบเครือข่ายเฉพาะบริเวณ
• แบบการสื่อสารข้อมูลหลายจุดที่ไม่สนับสนุนการกระจายข่าว เช่น ระบบ Package Switch ที่ใช้ในเครือข่ายวงกว้าง
เครือข่ายแบบสื่อสารข้อมูลหลายจุด ( Multiaccess Network )
สามารถมี Router หลายๆตัวอยู่ในระบบได้ Router แต่ละตัวก็สามารถติดต่อไปยัง Router ตัวอื่นๆได้โดยตรง ระบบเครือข่ายเฉพาะบริเวณและระบบเครือข่ายวงกว้างส่วนมากใช้ในระบบนี้ รูป 6 ( a ) แสดงระบบเครือข่ายอัตโนมัติระบบหนึ่งที่มีระบบเครือข่ายทั้ง 3 ชนิดอยู่ภายใน สังเกตว่า Host จะไม่มีบทบาทมากนักในระบบ OSPF
OSPF ทำงานโดยรวบรวมเครือข่ายที่มีอยู่, Router, และสายสื่อสารเข้าไว้ด้วยกันในลักษณะของรูปกราฟแบบมีทิศทาง ( Directed Graph ) โดยกำหนดให้เส้นเชื่อมโหนด ( arc ) ของกราฟแต่ละเส้นมีมูลค่า หรือน้ำหนัก ( Weight ) ที่คำนวณมาจากระยะทาง, เวลารอคอย, และองค์ประกอบอันที่ต้องการ จากนั้นจึงทำการคำนวณหาเส้นทางที่สั้นที่สุด ( Shortest Path ) โดยพิจารณาจากมูลค่าที่กำหนดไว้ให้แต่ละเส้นกราฟนั้น การเชื่อมต่อแบบอนุกรมระหว่าง Router 2 ตัว จะกำหนดโดยใช้เส้นเชื่อมโหนดคู่หนึ่ง แต่ละเส้นใช้แทนทิศทางการไหงของข้อมูลในแต่ละทิศทางซึ่งอาจจะมีน้ำหนักต่างกัน ดังนั้น เครือข่ายแบบสื่อสารข้อมูลหลายจุดจะแทนด้วยโหนดหนึ่งโหนดที่ใช้แทนเครือข่าย และโหนดอีกจำนวนหนึ่งที่ใช้แทน Router แต่ละตัว เส้นเชื่อมโหนดระหว่างโหนดเครือข่ายไปยังโหนด Router จะมีน้ำหนักเป็น 0
OSPF แบ่งประเภทของเราเตอร์ออกเป็นสี่ประเภท คือ
1. เราเตอร์ภายในเขตย่อยที่อยู่ภายในเขตย่อยเดียว
2. เราเตอร์ชายแดนที่เชื่อมต่อกับเขตย่อยตั้งแต่สองเขตขึ้นไป
3. เราเตอร์ในเขตระบบสื่อสารหลัก
4. เราเตอร์ที่เชื่อต่อระหว่างระบบเครือข่ายอัตโนมัติ
************************************************************************************
BGP คืออะไร
BGP (Border Gateway Protocol)
เป็นโปรโตคอลเลือกเส้นทางประเภท Exterior Gateway Routing ที่ใช้เพื่อการเชื่อมต่อเราเตอร์ (Router) และเครือข่ายที่อยู่ต่างโดเมน (Domain) กันบนอินเทอร์เน็ต
BGP ใช้ Protocol TCP Port หมายเลข 179 เพื่อใช้ในการขนถ่ายข้อมูลข่าวสาร โดยมีการใช้ TCP เพื่อการสถาปนาการเชื่อมต่อก่อนจะแลกเปลี่ยนข้อมูลข่าวสารระหว่างเราเตอร์ BGP ทั้งสอง (Peer Router) จากนั้นก็จะทำการแลกเปลี่ยนข้อมูลข่าวสาร รวมทั้งการเปิดสัมพันธไมตรีก่อนที่จะแลกเปลี่ยนข่าวสารระหว่างกันต่อไป
ข้อมูลข่าวสารที่เราเตอร์ทั้งสองใช้เพื่อการแลกเปลี่ยนกัน รวมไปถึงข่าวสารที่แสดงถึงความสามารถในการเข้าถึงกันได้ โดยข่าวสารนี้เป็นในรูปแบบของเลขหมาย AS ของแต่ละฝ่าย ซึ่งต่างฝ่ายถือเป็นเส้นทางในการเข้าหากัน ข้อมูลนี้จะช่วยให้เราเตอร์สามารถสร้างผังของเส้นทางที่ปราศจากลูป (Loop) ในการเข้าหากัน อีกทั้งเราเตอร์ยังใช้เพื่อเป็นการกำหนดเส้นทางเชิงนโยบายที่มีเนื้อหาที่กำหนดข้อจำกัดต่าง ๆ
จุดประสงค์ของการใช้ BGP
1. BGP ให้ประโยชน์อย่างเห็นได้ชัด โดยเฉพาะการเชื่อมต่อเครือข่ายต่าง ๆ รวมทั้งลูกค้า และผู้ให้บริการโทรศัพท์ รวมทั้งเครือข่ายอื่น ๆ
2.BGP เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเชื่อมต่อเครือข่ายในรูปแบบของ Autonomous ต่าง ๆ เข้าด้วยกัน
3. BGP เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเชื่อมต่อเครือข่ายในระดับ Enterprise หากองค์กรของท่านมีการเชื่อมต่อกับอินเทอร์เน็ตแบบหลายเชื่อมต่อเพื่อผลแห่ง Redundancy BGP ก็สามารถทำ Load Balancing Traffic ได้บนเส้นทางที่เป็น Redundant Link
4. จัดเลือกเส้นทางผ่านทางเครือข่ายไปยัง Autonomous System อื่น ๆ ที่เชื่อมต่อกัน
5. มีการเชื่อมต่อระหว่าง Autonomous System มากกว่า 1 เส้น
6. ควบคุมการลำเลียงข้อมูลข่าวสารที่วิ่งไปมาระหว่างระบบ Autonomous System
7. ท่านยังสามารถใช้ Policy ที่กำหนดให้ท่านสามารถเลือกเส้นทางที่ดีที่สุดเพื่อเดินทางไปสู่ปลายทาง
เมื่อใดที่ยังไม่ควรใช้ BGP
1. เมื่อใดก็ตามที่ท่านมีการเชื่อมต่อระหว่าง Autonomous ที่แตกต่างกัน แต่มีเส้นทางการเชื่อมต่อเพียงหนึ่งเดียว ลักษณะแบบนี้ท่านควรใช้ Static Route และทำการ Redistribute Static Route นี้ผ่านไปที่ Autonomous System โดยการใช้ IGP Protocol แทน
2. หากท่านไม่ใช้ BGP ท่านจะสามารถลดขนาดของ Routing Table ลงได้ รวมทั้ง RAM ที่จะต้องนำมาติดตั้งใช้งานบนเราเตอร์สำหรับ BGP ได้ เนื่องจากการใช้ BGP Router ท่านจะต้องใช้ RAM ขนาด 128 เมกะไบต์ รวมทั้งซีพียูที่มีความเร็วสูงเพียงพอ เพื่อรองรับ BGP Routing Table ที่มีขนาดใหญ่ เช่น 120,000 Route
สรุปเหตุผลที่ไม่ควรใช้ BGP
1. เมื่อใดที่มีการเชื่อมต่อกันระหว่าง Autonomous ที่ต่างกันด้วยการเชื่อมต่อเพียงเส้นเดียว
2. เมื่อท่านยังไม่มีเราเตอร์ที่มีประสิทธิภาพมากเพียงพอที่จะรองรับการทำงานของ BGP
3. เมื่อท่านยังไม่มีแบนด์วิดธ์ (Bandwidth) ที่สูงมากเพียงพอเพื่อที่จะเชื่อมต่อระหว่าง Autonomous System
ชนิดของข่าวสารที่ใช้ใน BGP
ชนิดของข่าวสารที่ใช้ใน BGP มีอยู่ 4 แบบดังนี้
1. Open Message - ใช้เพื่อการสถาปนาจัดตั้งการเชื่อมต่อระหว่าง Router BGP
2. Keepalives - เป็นข่าวสารที่ใช้ทักทายเราเตอร์เพื่อนบ้าน โดยการส่งออกมาเป็นห้วงเวลาที่แน่นอนเพื่อการ Verify เส้นทาง หากค่านี้ถูกตั้งเป็น "0" หมายถึง Infinity ซึ่งหมายความว่าจะไม่มีการส่ง Keep Alive Message เกิดขึ้น
3. Update Message - ประกอบด้วยข้อมูลเกี่ยวกับเส้นทาง รวมทั้ง Path Attribute ภายใน Update Message นี้ครอบคลุมไปถึง Route ที่ถูกถอดออกจาก Routing Table หรือไม่มีตัวตนแล้ว การ Update 1 Path ต่อ 1 Update หากมีหลาย ๆ Path ก็ต้องมีหลาย Update
4. Notification - ใช้เพื่อการแจ้งเตือนความผิดพลาดที่เกิดขึ้น
************************************************************************************
Routing Information Protocol (RIP)
Routing Information Protocol หรือ RIP
เป็นโปรโตคอลเลือกเส้นทางประเภท Distance Vector ที่ถูกออกแบบมาให้ใช้กับเครือข่ายขนาดเล็กไปจนถึงขนาดกลางเป็นโปรโตคอลเลือกเส้นทางมาตรฐานที่ไม่ขึ้นอยู่กับผู้ผลิตรายใด โดยมี RIP Version 1 ที่ได้รับมาตรฐาน RFC 1058 RIP เป็นโปรโตคอลที่เรียบง่าย อีกทั้งยังง่ายต่อการติดตั้ง แต่ความเรียบง่ายของมัน กลับซ่อน ปัญหาที่น่ากลัวไว้อยู่เบื้องหลัง
คุณลักษณะการทางานของ RIP มีดังต่อไปนี้
• RIP อาศัย ค่าของจานวน Hop เป็นหลัก เพื่อการเลือกเส้นทาง โดยจากัดที่ไม่เกิน 15 Hop
• RIP จะส่งข่าวสารเกี่ยวกับการปรับปรุงเส้นทางออกไปทุก 30 วินาที
• การส่งข้อมูลเกี่ยวกับการปรับปรุงตารางเส้นทาง เป็นการส่งออกไปทั้งหมดของตารางทั้งที่ เป็นของเก่าและของใหม่
• การส่งข่าวสารเกี่ยวกับการปรับปรุงเส้นทางจะเกิดขึ้นกับ Router ที่เชื่อมต่อกันโดยตรง เท่านั้น
การทำงานขั้นพื้นฐานของ RIP Version 1
การทางานขั้นพื้นฐานของ RIP ค่อนข้างเรียบง่าย ภายใต้กฎกติกา ดังนี้
• เมื่อใดที่มีการ Boot Router ขึ้น เส้นทางที่ Router จะต้องให้ความสนใจเป็นลาดับแรกได้แก่ เส้นทางที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายปลายทางโดยตรง ภายใต้ RIP Version 1 ตัว Router จะทำการแพร่กระจายข่าวสารเกี่ยวกับเครือข่ายที่มันรู้จักไป ทั่วเครือข่ายทุกเครือข่ายที่เชื่อมต่อกับมันโดยตรง
• Router ที่ทางานภายใต้ RIP จะรับฟังการแพร่ข่าวสารนี้ โดยข่าวสารที่ใช้แพร่กระจายไปทั่ว (Broadcast) นี้เป็นข่าวสารเพื่อการปรับปรุงเส้นทาง รวมทั้งการแสดงตัวตนของ Router
• การรับฟังการแพร่ข่าวสารไปทั่วของ Router เพื่อนบ้าน จะทาให้ Router ที่กาลังรับฟังอยู่ สามารถล่วงรู้เส้นทางไปสู่เครือข่าย อื่นๆ ที่ตนเองไม่รู้มาก่อน
• RIP ใช้ค่า Metric ประเภท Hop โดยอาศัยค่าที่แสดงจานวน Hop เป็นหลักเกณฑ์ เพื่อเลือก เส้นทาง โดยมีค่าของ Hop จากัดอยู่ที่ 15 หมายความว่า จานวนของ Hop ที่ Router นับได้ต้อง
ไม่เกิน 15 (15 Router ตลอดเส้นทางที่จะเดินทางผ่าน) ส่วน Hop ที่ 16 จะไม่สามารถเดินทาง ไปถึง
• หาก Router ตัวหนึ่ง เช่น Router A มีการส่งข้อมูลเกี่ยวกับการปรับปรุงเส้นทาง ไปที่ Router B และ Router B จะสมมติว่า Hop ต่อไปของ ของเครือข่าย ที่ Router จะปรับปรุง ได้แก่ Router A พูดง่ายๆ ก็คือ Router ที่เชื่อมต่อระหว่างกันจะถือว่าต่างก็เป็น Hop หนึ่งในตาราง เส้นทางของตนเอง
• การส่ไม่เกิน 15 (15 Router ตลอดเส้นทางที่จะเดินทางผ่าน) ส่วน Hop ที่ 16 จะไม่สามารถเดินทาง ไปถึง
• หาก Router ตัวหนึ่ง เช่น Router A มีการส่งข้อมูลเกี่ยวกับการปรับปรุงเส้นทาง ไปที่ Router B และ Router B จะสมมติว่า Hop ต่อไปของ ของเครือข่าย ที่ Router จะปรับปรุง ได้แก่ Router A พูดง่ายๆ ก็คือ Router ที่เชื่อมต่อระหว่างกันจะถือว่าต่างก็เป็น Hop หนึ่งในตาราง เส้นทางของตนเอง
• การส่งข้อมูลเกี่ยวกับการปรับปรุงเส้นทางระหว่าง Router จะกระทาเป็นห้วงเวลาที่แน่นอนของ ข้อมูลเกี่ยวกับการปรับปรุงเส้นทางระหว่าง Router จะกระทาเป็นห้วงเวลาที่แน่นอน
การเกิดปัญหา Routing Loop RIP
เป็นตัวอย่างของปัญหาที่เกิดขึ้นบนโปรโตคอลเลือกเส้นทางอย่าง Distance Vector ปัญหาของ Router ที่ทางานภายใต้ RIP คือการที่ Router ไม่สามารถมองเห็นหรือเข้าใจภาพรวมของเครือข่ายทั้งหมด แต่จะอาศัยข้อมูลข่าวสารที่ได้รับจาก Router เพื่อนบ้านว่ามี Router อยู่กี่ตัว และเชื่อมต่อที่ใดบ้าง ด้วยเหตุนี้เมื่อใดที่เกิดการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นบนเครือข่าย Router จะไม่ได้รับการปรับปรุงข่าวสารนี้ได้พร้อมกันทุกตัว ทาให้ได้รับข้อมูลข่าวสารล่าช้าทาให้ Router บางตัวหรือส่วนใหญ่ยังเข้าใจว่าการเปลี่ยนแปลงบนเครือข่ายยังไม่เกิดขึ้นทั้งที่มีบางเครือข่ายได้ล่มไปก่อนหน้านี้แล้ว Router เหล่านี้ก็ยังปรับปรุงข้อมูลเกี่ยวกับเส้นทางเก่าให้แก่กันทาให้เกิดปัญหาที่เรียกว่า Routing Loop โดย RoutingLoop เป็นเรื่องของ Packet ที่วิ่งกลับไปกลับมาระหว่าง Router 2 ตัวหรือมากกว่า โดยไม่สามารถหลุดออกไปจากวงจรสะท้อนกลับไปกลับมานี้ได้ บางครั้งเรียกลักษณะนี้ว่า Count to Infinityเพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ RIP จะใช้กลไกการทำงานหลายประการ ดังนี้
• Count To Infinity
• Split Horizon
• Poison Reverse Update
• Hold Down Counter
• Triggered Updates
RIP Version 2
โดยปกติแล้ว RIP ถูกจัดว่าเป็น โปรโตคอลเลือกเส้นทางแบบ Classful ซึ่งหมายความว่า ภายใต้ RIP ตัว Router จะไม่มีการแลกเปลี่ยนข้อมูลข่าวสารระหว่าง Router ด้วยกัน หากมีเครือข่ายย่อย (Subnet) เข้ามาเกี่ยวข้องด้วย หรือพูดง่ายๆ คือ RIP ไม่สนับสนุน การเชื่อมต่อในลักษณะเครือข่ายย่อยอีกทั้งไม่ยอมส่งผ่านข้อมูลของเครือข่ายย่อยออกสู่ Router อื่นๆ นอกจากนี้ โปรโตคอลRIP v1 ไม่สนับสนุน การแลกเปลี่ยนข่าวสาร ระหว่าง Router ที่ต้องการพิสูจน์สิทธิ์ ซึ่งกันและกันอีกทั้งมีข้อจากัดอื่นๆ หลายประการ RIP v2 ได้เพิ่มขีดความสามารถหลายประการที่ RIP v1 ไม่มี เช่น
1. สนับสนุน Authentication - ภายใต้ RIP v2 Router จะแลกเปลี่ยนข่าวสารเกี่ยวกับ เส้นทางและเครือข่าย ก็ต่อเมื่อได้พิสูจน์สิทธิ์ซึ่งกันและกันเสียก่อน โดยก่อนที่จะทาการ แลกเปลี่ยนข่าวสารกัน จะต้องใช้กระบวนการตรวจสอบ Router ที่จะสื่อสารด้วย เสียก่อน ด้วยวิธีการ 2 แบบ ได้แก่
1. แบบ Plain Text หรือแบบตัวอักษรที่ไม่ต้องเข้ารหัส กับแบบ MD5 (Message Digest 5)
2. RIP v2 สนับสนุน การจัดแบ่งเครือข่ายย่อยต่างๆ ที่มีขนาดสัดส่วนของจานวน Host ที่ไม่ เท่ากัน หรือที่เรียกว่า Variable Length Subject Masking (VLSM)
2. สนับสนุนให้ Router สามารถจัดกลุ่มเส้นทางต่างๆ ของเครือข่ายเข้าด้วยกัน เพื่อให้ สามารถรวมเส้นทางลงเหลือเพียงค่าเดียวซึ่งเรียกว่าเส้นทางสรุป วิธีการนี้เรียกว่า Classless Interdomain Routing หรือ CIDR
*************************************************************************************
สมัครสมาชิก:
บทความ (Atom)
