วันพุธที่ 23 พฤศจิกายน พ.ศ. 2554

โทรคมนาคมในไทย และเส้นใยแก้วนำแสง

วิธีการสื่อสารที่มนุษย์สร้างขึ้นก่อนยุคโทรคมนาคม เป็นการสื่อสารโดยใช้สัญญาณหรือสัญลักษณ์ต่างๆ ที่ติดตั้งในระดับสูงทำให้ผู้ส่งสารสามารถสื่อได้ระยะทางไกลมากขึ้น และสามารถสื่อสารกับบุคคลอื่น ที่อยู่ห่างไกลออกไปได้ การสื่อสารประเภทนี้ มีขีดจำกัดสามารถส่งสัญญาณได้ในระยะสายตาหรือบรรยากาศการมองเห็นเอื้ออำนวยเท่านั้น

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

เครื่องมือสื่อสารที่มนุษย์สร้างขึ้น โดยเป็นระบบโทรคมนาคมประเภทแรกของโลกที่ เป็นระบบ มีหลักการและวิธีการใช้งานซ้ำได้และได้รับการยอมรับ อาศัยหลักการการมองเห็นจากระยะไกล โดยใช้สัญลักษณ์แทนตัวอักษร (A-Z) และตัวเลข (1-10) ประกอบด้วยแกนควบคุม(Regulator) และแขน (Indicator) ของเครื่องมือนี้ในการส่งสัญญาณผู้ส่งสารจะปรับเปลี่ยนแขนของโทรเลขเชิงแสงให้มีรูปร่างตามตัวอักษรที่ได้ กำหนดไว้จึงทำให้สามารถแทนข่าวสารต่างๆ ได้ด้วยการปรับรูปร่างของแขนสัญลักษณ์นี้ โดยสามารถส่งข่าวสารต่อไปเป็นทอด ๆ จากสถานีรับ 1 ไปยังสถานีรับ 2 และต่อไป จนกระทั่งถึงสถานีปลายทาง อันเป็นการเพิ่มระยะทาง ส่วนความเร็วจะขึ้นอยู่กับความชำนาญ ของผู้ใช้งานทั้งภาค ส่งและภาค รับ รวมทั้งทัศนวิสัยในขณะที่ทำการส่งสารด้วย

ใยแก้วนำแสงมีองค์ประกอบที่สำคัญ 3 ส่วน ส่วนแรกคือ คอร์ (core) เป็นแก้วทำหน้าที่เป็นแกนแงในแก้วมีหน้าที่ส่งผ่านสัญญาณแสง ส่วนที่สองคือแคลดดิ้ง (cladding) เป็นแก้วเช่นกันทำหน้าที่เป็นตัวสะท้อนกลับหมดเพื่อให้แสงไม่สามารถผ่านออกจากคอร์ของใยแก้วได้ และส่วนสุดท้ายคือเปลือกหุ้ม (jacket) ส่วนมากทำด้วยพลาสติก มีหน้าที่เป็นตัวสร้างความแข็งแรงให้แก่ใยแก้วนำแสง ลักษณะที่สำคัญที่ทำให้แสงสามารถเดินทางผ่านใยแก้วนำแสงได้คือหลักการสะท้อน กลับหมดของแสงอันเนื่องมาจากความแตกต่างของดัชนีหักเหของแก้วในส่วนที่เป็น คอร์และแคลดดิ้ง โดยที่คอร์จะต้องมีดัชนีหักเหมากกว่าแคลดดิ้ง ส่วนการออกแบบลักษณะของดัชนีหักเห (reflective indices profile) ของคอร์และแคลดดิ้งขึ้นอยู่กับความต้องการใช้งานของอุปกรณ์แต่ละประเภท โดยใช้โครงสร้างสามลักษณะใหญ่ ๆ คือ ใยแก้วมัลติโมด (Multimode- mode Step Index) ใยแก้วซิงเกิลโมด (Single-Mode Step Index) และใยแก้วมัลติโมดดัชนีหักเหเปลี่ยนแปลง (Multi-Mode Graded Index) ซึ่งสัญญาณขาออกของใยแก้วแต่ละแบบจะมีลักษณะต่างกันออกไปอันเป็นผลเนื่องจาก การผิดเพี้ยนของสัญญาณภายในใยแก้ว (dispersion, distortion)

จุดเด่นของการสื่อสารผ่านใยแก้วนำแสง
1. ใช้ส่งข้อมูลข้ามทวีป ผ่านเคเบิลใยแก้วใต้น้ำ เนื่องจากมีการสูญเสียสัญญาณต่ำกว่าสัญญาณไฟฟ้า ทำให้ใช้ตัวทวนสัญญาณน้อย ส่งสัญญาณได้ระยะทางไกล ความคุ้มค่าสูง
2. ส่งข้อมูลได้มหาศาลในเวลา เดียวกันเมื่อเทียบกับการสื่อสารผ่านสายทองแดง เนื่องจากเทคโนโลยีการสื่อสารแสงมีความผิดเพี้ยนของสัญญาณต่ำเมื่อทำการรวม กันของข้อมูลหลาย ๆ ช่องสัญญาณ
3. ไม่มีผลกระทบจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า สามารถติดตั้งได้ในบริเวณที่มีไฟฟ้าแรงสูง หรือฟ้าผ่าเกิดขึ้นบ่อยครั้ง
4. ข้อมูลรั่วไหลได้ยาก การลักลอบขโมยสัญญาณจากระบบใยแก้วนำแสงทำได้ยาก

การสื่อสารผ่านใยแก้วนำแสงของประเทศไทยในปัจจุบัน ประเทศไทยมีบริษัทเอกชนที่รับผลิตอุปกรณ์สื่อสารใยแก้วนำแสงเพื่อการส่งออก ไปยังส่วนต่างๆของโลก โดยเฉพาะเป็นผู้ผลิตรายใหญ่ที่ส่งอุปกรณ์เข้าสู่ประเทศจีนในช่วงปี 2549-2250 เพื่อใช้ในในงานกีฬาโอลิมปิกที่ปักกิ่งเมื่อปี 2551 นอกจากนี้ประเทศไทยยังมีสถานีเชื่อมต่อเครือข่ายใยแก้วนำแสงใต้น้ำเพื่อ เชื่อมต่อข้อมูลระหว่างทวีป เข้าสู่เครือข่ายภายในประเทศ โดยมีสถานีดูแลเคเบิลใต้น้ำใยแก้วนำแสง 4 สถานี เป็นผู้ดูแลคือ ชลี1-เพชรบุรี ชลี2-สงขลา ชลี3-ศรีราชา และชลี4-ปากบารา สตูล สำหรับการใช้งานการสื่อสารภายในประเทศก็เริ่มปรับเปลี่ยนจุดเชื่อมต่อเป็น ระบบใยแก้วนำแสงทั้งหมดแล้วเช่นกัน

การใช้เส้นใยแก้วนำแสงจำเป็นต้องมีอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่รับและส่งสัญญาณแสง อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ในการส่งสัญญาณแสงหรือเป็นแหล่งกำเนิดแสงคือ LED หรือเลเซอร์ไดโอด อุปกรณ์ส่งแสงนี้ทำหน้าที่เปลี่ยนคลื่นไฟฟ้าให้เป็นคลื่นแสง ส่วนอุปกรณ์รับแสงและเปลี่ยนกลับมาเป็นสัญญาณไฟฟ้า คือ โฟโต้ไดโอด อุปกรณ์ส่งแสงหรือ LED ใช้พลังงานเพียง 45 ไมโครวัตต์ สำหรับใช้กับเส้นใยแก้วนำแสงแบบ 62.5/125 การพิจารณาอุปกรณ์นี้ต้องดูที่แถบคลื่นแสง โดยปกติใช้คลื่นแสงย่าน ความยาวคลื่นประมาณ 25-40 นาโนเมตร ดังนั้นข้อกำหนดเชิงพิกัดของเส้นใยแก้วนำแสง จึงกล่าวถึงความยาวคลื่นแสงที่ใช้ในย่าน 850 นาโนเมตร ตัวรับแสงหรือโฟโตไดโอดเป็นอุปกรณ์ที่ใช้รับสัญญาณแสงและมีความไวต่อความเข้มแสง คลื่นแสงที่ส่งมามีการมอดูเลตสัญญาณข้อมูลเข้าไปร่วมด้วย อุปกรณ์ตัวรับและตัวส่งแสงนี้มักทำมาสำเร็จเป็นโมดูล โดยเฉพาะเชื่อมต่อเข้ากับสัญญาณข้อมูลที่เป็นไฟฟ้าได้โดยตรง และทำให้สะดวกต่อการใช้งาน
การเชื่อมต่อ และหัวต่อที่ปลายสายแต่ละเส้นจะมีหัวต่อที่ใช้เชื่อมต่อกับเส้นใยแก้วนำแสง แสงจะผ่านหัวต่อไปยังอีกหัวต่อโดยเสมือนเชื่อมต่อกันเป็นเส้นเดียวได้เมื่อเอาเส้นใยแก้วมาเข้าหัวที่ปลายแก้ว จะมีลักษณะที่ส่งสัญญาณแสงออกมาได้ และต้องให้กำลังสูญเสียต่ำที่สุด ดังนั้นจึงมีวิธีที่จะทำให้ปลายท่อแก้วราบเรียบที่จะเชื่อมสัญญาณ แสงต่อไปได้

ดังนั้นก่อนที่จะเข้าหัวต่อจึงต้องมีการฝนปลายท่อแก้ว วิธีการฝนปลายท่อแก้วนี้หลายวิธี เช่น การฝนแบบแบนราบ (Flat) การฝนแบบ PC และแบบ APC แต่ละแบบแสดงได้ การกระทำแต่ละแบบจะให้การลดทอนสัญญาณ

การประยุกต์ใช้เส้นใยแก้วนำแสง แนวโน้มการใช้งานเส้นใยแก้วนำแสงได้เป็นรูปธรรมที่เด่นชัดขึ้น ทั้งนี้เพราะมีผู้พัฒนาเทคโนโลยีให้รองรับกับการใช้เส้นใยแก้วนำแสง โดยเน้นที่ความเร็วของการรับส่งสัญญาณ เส้นใยแก้วนำแสงมีข้อเด่นในเรื่องความเชื่อถือสูง เพราะปราศจากการรบกวน อีกทั้งยังสามารถใช้กับเทคโนโลยีได้หลากหลาย แลรองรับสิ่งที่จะเกิดใหม่ในอนาคตได้มากตัวอย่างการใช้งานต่อไปนี้เป็นรูปแบบให้เห็นตัวอย่างของการประยุกต์ใช้ในอาคาร ในสำนักงาน โดยสามารถเดินสายสัญญาณด้วยเส้นใยแก้วนำแสงตามมาตรฐานสากล คือ มีสายในแนวดิ่ง และสายในแนวราบ สายในแนวดิ่งเชื่อมโยงระหว่างชั้น ส่วนสายในแนวราบเป็นการเชื่อมจากผู้ใช้มาที่ชุมสายแต่ละชั้น

ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น