เส้นใยแก้วนำแสง

เครือข่ายความเร็วสูง
SDH ย่อมาจาก Synchronous Digital Heirarchy SDH เป็นคำศัพท์ที่มีความหมาย
ถึงการวางลำดับการสื่อสารแบบซิงโครนัสในตัวกลางความเร็วสูง ซึ่งโดยปกติใช้
สายใยแก้วเป็นตัวนำสัญญาณ การสื่อสารภายในเป็นแบบซิงโครนัส คือส่งเป็นเฟรม
และมีการซิงค์บอกตำแหน่ง เริ่มต้นเฟรมเพื่อให้อุปกรณ์รับตรวจสอบสัญญาณ
ข้อมูลได้ถูกต้อง มีการรวมเฟรมเป็นช่องสัญญาณที่แถบกว้างความเร็วสูงขึ้น
และจัดรวมกันเป็นลำดับ เพื่อใช้ช่องสื่อสารบนเส้นใยแก้วนำแสง ความเป็น
มาของ SDH มีมายาวนานแล้ว เริ่มจากการจัดการโครงข่ายสายโทรศัพท์
ซึ่งสัญญาณโทรศัพท์ได้เปลี่ยนเป็นดิจิตอล โดยช่องสัญญาณเสียงหนึ่งช่อง
ใช้สัญญาณแถบกว้าง 64 กิโลบิต แต่ในอดีตการจัดมาตรฐานลำดับชั้นของ
เครือข่ายสัญญาณเสียงยังแตกต่างกัน เช่นในสหรัฐอเมริกา มีการจัดกลุ่มสัญญาณ
เสียง 24 ช่อง เป็น 1.54 เมกะบิต หรือที่เรารู้จักกันในนาม T1 และระดับต่อไปเป็น
63.1, 447.3 เมกะบิต แต่ทางกลุ่มยุโรปใช้ 64 กิโลบิตต่อหนึ่งสัญญาณเสียง และจัด
กลุ่มต่อไปเป็น 32 ช่องเสียงคือ 2.048 เมกะบิต ที่รู้จักกันในนาม E1 และจัดกลุ่ม
ใหญ่ขึ้นเป็น 8.44, 34.36 เมกะบิต
การวางมาตรฐานใหม่สำหรับเครือข่ายความเร็วสูงจะต้องรองรับการใช้งานต่าง ๆ
ทั้งเครือข่ายสัญญาณโทรศัพท์ และสัญญาณมัลติมีเดียอื่น ๆ เช่น สัญญาณโทรทัศน์
ข้อมูลบนอินเทอร์เน็ต และที่จะเกิดขึ้นในอนาคตอีกได้ คณะกรรมการจัดการมาตร
ฐาน SDH จึงรวมแนวทางต่าง ๆ ในลักษณะให้ยอมรับกันได้ โดยที่สหรัฐอเมริกา
เรียกว่า SONET ดังนั้นจึงอาจรวมเรียกว่า SDH/SONET การเน้น SDH/SONET
ให้เป็นกลางที่ทำให้เครือข่ายประยุกต์ใช้งานต่าง ๆ วิ่งลงตัวได้จึงเป็นเรื่องสำคัญ
เนื่องจากโครงข่ายของ SDH/SONET ใช้เส้นใยแก้วนำแสงเป็นหลัก โดยวางแถบ
กว้าง พื้นฐานระดับต่ำสุดไว้ที่ 51.84 เมกะบิต โดยที่ภายในแถบกว้างนี้จะเป็นเฟรม
ข้อมูลที่สามารถนำช่องสัญญาณเสียงโทรศัพท์ หรือการประยุกต์อื่นใดเข้าไปรวมได้
และยังรวมระดับช่องสัญญาณต่ำสุด 51.84 เมกะบิตนี้ให้สูงขึ้น เช่นถ้าเพิ่มเป็นสาม
เท่าของ 51.84 ก็จะได้ 155.52 ซึ่งเป็นแถบกว้างของเครือข่าย ATM
โมเดลของ SDH แบ่งออกเป็นสี่ชั้น เพื่อให้มีการออกแบบและประยุกต์เชื่อมต่อ
ได้ตามมาตรฐานหลัก
ชั้นแรกเรียกว่าโฟโตนิก เป็นชั้นทางฟิสิคัลที่เกี่ยวกับการเชื่อมเส้นใยแก้วนำแสง
และอุปกรณ์ประกอบทางด้านแสง
ชั้นที่สอง เป็นชั้นของการแปลงสัญญาณแสง เป็นสัญญาณไฟฟ้า หรือในทางกลับ
กัน เมื่อแปลงแล้วจะส่งสัญญาณไฟฟ้าเชื่อมกับอุปกรณ์สื่อสารอื่น ๆ ชั้นนี้ยังรวม
ถึงการจัดรูปแบบเฟรมข้อมูล ซึ่งเป็นเฟรมมาตรฐาน แต่ละเฟรมมีลักษณะชัดเจนที่
ให้อุปกรณ์ตัวรับและตัวส่งสามารถซิงโครไนซ์เวลากันได้ เราจึงเรียกระบบนี้ว่า
ซิงโครนัส
ชั้นที่สามเป็นชั้นที่ว่าด้วยการรวมและการแยกสัญญาณ ซึ่งได้แก่วิธีการมัลติเพล็กซ์
และดีมัลติเพล็กซ์ เพราะข้อมูลที่เป็นเฟรมนั้นจะนำเข้ามารวมกัน หรือต้องแยกออก
จากกัน การกระทำต้องมีระบบซิงโครไนซ์ระหว่างกันด้วย
ชั้นที่สี่ เป็นชั้นเชื่อมโยงขนส่งข้อมูลระหว่างปลายทางด้านหนึ่งไปยังปลายทางอีกด้าน
หนึ่ง เพื่อทำให้เกิดวงจรการสื่อสารที่สมบูรณ์ ในการสื่อสารระหว่างอุปกรณ์หนึ่งไป
ยังอีกอุปกรณ์หนึ่งจึงเสมือนเชื่อมโยงถึงกันในระดับนี้
เพื่อให้การรับส่งระหว่างปลายทางด้านหนึ่งไปยังอีกปลายทางด้านหนึ่งมีลักษณะสื่อ
สารไปกลับได้สมบูรณ์ การรับส่งจึงมีการกำหนดแอดเดรสของเฟรมเพื่อให้การรับ
ส่งเป็นไปอย่างถูกต้อง กำหนดโมดูลการรับส่งแบบซิงโครนัส ที่เรียกว่า STM –
Synchronous
Transmission Module โดย เฟรมของ STM พื้นฐาน มีขนาด 2430 ไบต์ โดยส่วนกำหนด
หัวเฟรม 81 ไบต์ ขนาดแถบกว้างของการรับส่งตามรูปแบบ STM จึงเริ่มจาก 155.52 เม
กะบิตต่อวินาที ไปเป็น 622.08 และ 2488.32 เมกะบิตต่อวินาที จะเห็นว่า STM ระดับแรกมี
ความเร็ว 155.52 เมกะบิตต่อวินาที ซึ่งเป็น 3 เท่าของแถบกว้างพื้นฐานของ SDH ที่ 51.84
เมกะบิตต่อวินาที STM จึงเป็นส่วนหนึ่งที่อยู่ภายใน SDH ด้วย
เมื่อพิจารณาให้ดีจะเห็นว่า ผู้ออกแบบมาตรฐาน SDH ต้องการให้เป็นทางด่วนข้อมูล
ข่าวสาร ที่จะรองรับระบบเครือข่ายโทรศัพท์ที่มีอัตราการส่งสัญญาณกันเป็น T1, T3,
หรือ E1, E3 ขณะเดียวกันก็รองรับเครือข่าย ATM (Asynchronous Transfer Mode)
ที่ใช้ความเร็วตามมาตรฐาน STM ดังที่กล่าวแล้ว โดยที่ SDH สามารถเป็นเส้นทางให้กับ
เครือข่าย ATM ได้หลาย ๆ ช่องของ ATM ในขณะเดียวกัน
SDH จึงเสมือนถนนของข้อมูลที่ใช้เส้นใยแก้วนำแสงเพื่อรองรับแถบกว้างของ
สัญญาณสูง ขณะเดียวกันก็ใช้งานโดยการรวมสัญญาณข้อมูลต่าง ๆ เข้ามาร่วมใช้
ทางวิ่งเดียวกันได้ SDH จึงเป็นโครงสร้างพื้นฐาน เสมือนหนึ่งเป็นถนนเชื่อมโยง
ที่ต่าง ๆ เข้าด้วยกัน ที่สำคัญคือ ถนนเหล่านี้จะเป็นทางด่วนที่รองรับการประยุกต์
ใช้งานในอนาคต SDH หรือทางด่วนข้อมูล จะเกิดได้หรือไม่ คงต้องคอยดูกันต่อไป

เอกสารอ้างอิง :http://web.ku.ac.th/schoolnet/snet1/network/sdh.htm

สายใยแก้วนำแสง
สาย สัญญาณที่ใช้กับเครือข่ายคอมพิวเตอร์ใน
ปัจจุบันมี 2 ประเภท โดยแบ่งตามชนิดของตัวนำที่
ช้ประเภทแรกคือ แบบที่ใช้โลหะเป็นตัวนำสัญญาณ
(Conductive Metal) เช่น สายคู่บิดเกลียว (Twisted
Pairs) และสายโคแอ็กซ์ (Coaxial Cable) ซึ่งปัญหา
ของสายที่มีตัวนำเป็นโลหะนั้นก็คือ สัญญาณที่วิ่งอยู่
ภายในสายนั้น อาจจะถูกรบกวนได้โดยคลื่นแม่เหล็ก
ไฟฟ้าแหล่งต่าง ๆ เช่น มอเตอร์ไฟฟ้า เครื่องใช้ไฟ
ฟ้าต่าง ๆ ที่ผลิตสนามแม่เหล็ก หรือแม้กระทั่งปรากฏ
การณ์ธรรมชาติ เช่น ฟ้าผ่า เป็นต้น และการเดินสาย
เป็นระยะทางไกลมาก ๆ เช่น ระหว่างประเทศจะมีการ
สูญเสียของสัญญาณเกิดขึ้น จึงต้องใช้อุปกรณ์สำหรับ
ทวนสัญญาณติดเป็นจำนวนมาก เพราะฉะนั้นจึงมีการ
คิดค้นและพัฒนาสายสัญญาณแบบใหม่ ซึ่งใช้ตัวนำซึ่ง
ไม่ได้เป็นโลหะขึ้นมาก็คือ สายใยแก้วนำแสง (Fiber
Optic) ซึ่งใช้สัญญาณแสงในการส่งสัญญาณไฟฟ้า
ทำให้การส่งสัญญาณไม่ถูกรบกวนจากสนามแม่เหล็ก
ไฟฟ้าต่าง ๆ ทั้งยังคงทนต่อสภาพแวดล้อมอีกด้วย
และตัวกลางที่ใช้สำหรับการส่งสัญญาณแสงก็คือ
ใยแก้วซึ่งมีขนาดเล็กและบางทำให้ประหยัดพื้นที่
ไปได้มาก สามารถส่งสัญญาณไปได้ไกลโดยมีการ
สูญเสียของสัญญาณน้อย ทั้งยังให้อัตราข้อมูล
(Bandwidth) ที่สูงยิ่งกว่าสายแบบโลหะหลายเท่าตัว
โครงสร้างของใยแก้วนำแสง
ส่วนประกอบของใยแก้วนำแสงประกอบด้วย
ส่วนสำคัญคือ ส่วนที่เป็นแกน (Core) ซึ่งจะอยู่ตรง
กลางหรือชั้นในแล้วหุ้มด้วยส่วนห่อหุ้ม (Cladding)
แล้วถูกห่อหุ้มด้วยส่วนป้องกัน (Coating) อีกชั้นหนึ่ง
โดยที่แต่ละส่วนนั้นทำด้วยวัสดุที่มีค่าดัชนีหักเหของ
แสงต่าง กัน ทั้งนี้ก็เพราะต้องคำนึงถึงหลักการหักเห
และสะท้อนกลับหมดของแสง ส่วนที่เหลือก็จะเป็น
ส่วนที่ช่วยในการติดตั้งสายสัญญาณได้ง่ายขึ้น เช่น
Strengthening Fiber ก็เป็นส่วนที่ป้องกันไม่ให้สาย
ไฟเบอร์ขาดเมื่อมีการดึงสายในตอนติดตั้งสาย สัญญาณ

แกน (Core)
เป็นส่วนกลางของเส้นใยแก้วนำแสง และเป็นส่วน
นำแสง โดยดัชนีหักเหของแสงส่วนนี้ต้องมากกว่าส่วน
ของแคลด ลำแสงที่ผ่านไปในแกนจะถูกขังหรือเคลื่อน
ที่ไปตามแกนของเส้นใยแก้วนำแสงด้วย กระบวนการ
สะท้อนกลับหมดภายใน

ส่วนห่อหุ้ม (Cladding)
เป็นส่วนที่ห่อหุ้มส่วนของแกนเอาไว้ โดยส่วนนี้จะมีดัชนี
หักเหน้อยกว่าส่วนของแกน เพื่อให้แสงที่เดินทางภายใน
สะท้อนอยู่ภายในแกนตามกฎของการสะท้อนด้วยการสะท้อน
กลับหมด โดยใช้หลักของมุมวิกฤติ

ส่วนป้องกัน (Coating/Buffer)
เป็น ชั้นที่ต่อจากแคลดที่กันแสงจากภายนอกเข้าเส้น
ใยแก้วนำแสงและยังใช้ประโยชน์ เมื่อมีการเชื่อมต่อเส้นใย
แก้วนำแสง โครงสร้างอาจจะประกอบไปด้วยชั้นของพลาส
ติกหลาย ๆ ชั้น นอกจากนั้นส่วนป้องกันยังทำหน้าที่เป็นตัว
ป้องกันจากแรงกระทำภายนอกอีกด้วย ตัวอย่างของค่าดัชนี
หักเห เช่น แกนมีค่าดัชนีหักเหประมาณ 1.48 ส่วนขอแคลด
และส่วนป้องกันซึ่งทำหน้าที่ป้องกันแสงจากแกนไปภายนอก
และป้องกัน แสงภายนอกรบกวน จะมีค่าดัชนีหักเหเป็น 1.46
และ 1.52 ตามลำดับ

เอกสารอ้างอิง

http://www.thaiinternetwork.com/chapter/detail.php?id=0043

ข้อสอบ
1. Synchronous Digital Heirarchy ข้อใดถูกต้อง
ก. SDH
ข. ข. DSH
ค. ค.SDE
ง. ง.ถูกทุกข้อ

2. Synchronous Digital Heirarchy หมายถึงข้อใด
ก. การวางลำดับการสื่อสารแบบซิงโครนัส
ข. ตัวส่งสัญญาณ
ค. ตัวรับสัญญาณ
ง. ผิดทุกข้อ

3. โดยปกติใช้สายใยแก้วเป็นตัวนำสัญญาณ การสื่อสารภายใน
เป็นแบบซิงโครนัส คือส่งเป็นเฟรม และมีอะไรที่ใช้ในการบอกตำแหน่ง
ก. ซิงค์
ข. สายเคเบิ้ล
ค. สายโทรศัพท์
ง. ถูกทุกข้อ

4. ในสหรัฐอเมริกา มีการจัดกลุ่มสัญญาณเสียง มีกี่ช่อง
ก. 24 ช่อง
ข. 25 ช่อง
ค. 26 ช่อง
ง. 27 ช่อง

5. โมเดลของ Synchronous Digital Heirarchy แบ่งออกกี่ชั้น
ก. 4 ชั้น
ข. 5 ชั้น
ค. 6 ชั้น
ง. 7 ชั้น

6. ชั้นแรกโมเดลของ Synchronous Digital Heirarchy
เรียกอีอย่างหนึ่งว่าอย่างไร
ก. โฟโตนิก
ข. ลิงค์
ค. ซิงค์
ง. ผิดทุกข้อ

7. การแปลงสัญญาณแสง เป็นสัญญาณไฟฟ้าอยู่ในชั้นที่เท่าไร
ก. 2
ข. 3
ค. 4
ง. 5

8. การรวมและการแยกสัญญาณอยู่ในชั้นที่เท่าไร
ก. 2
ข. 3
ค. 4
ง. 5

9. ประเทศใดเรียกเส้นใยแก้วนำแสงเป็นหลักเป็น SONET
ก. อังกฤษ
ข. อเมริกา
ค. อินเดีย
ง. จีน

10. กลุ่มยุโรปใช้ กิโลบิตต่อหนึ่งสัญญาณเสียง
ก. 64 กิโลบิต
ข. 65 กิโลบิต
ค. 66 กิโลบิต
ง. 67 กิโลบิต