เนื้อหาวันที่ : 2009-09-15 18:13:57 จำนวนผู้เข้าชมแล้ว : 6944 views

การสื่อสารข้อมูลในงานอุตสาหกรรม มารู้จักสายสัญญาณทองแดง (ตอนที่ 1)

การสื่อสารข้อมูลโดยใช้สายสัญญาณที่ทำด้วยตัวนำไฟฟ้าหรือโลหะถูกใช้มาตั้งแต่ยุคแรกเริ่ม ไม่จะเป็นการส่งสัญญาณแบบสัญญาณเดี่ยว เช่น การปิดเปิดวงจรของอุปกรณ์ไฟฟ้า หรือ แบบส่งหลายชนิดสัญญาณโดยการเข้ารหัสของสัญญาณซึ่งเป็นวิธีที่ใช้กันทั่วไปในปัจจุบันเนื่องจากสามารถประหยัดจำนวนสายสัญญาณ โดยทั่วไปแล้วสายสัญญาณที่ทำจากโลหะจะอ้างอิงหรือพูดโดยรวมว่าคือสายสัญญาณทองแดงเสมือนเป็นตัวแทนของสายสัญญาณโลหะทั้งหมด

การสื่อสารข้อมูลในงานอุตสาหกรรม 
ตอนที่ 6 มารู้จักสายสัญญาณทองแดง (ตอนที่ 1)

.
พิชิต จินตโกศลวิทย์ 
pichitor@yahoo.com
.

.

การสื่อสารข้อมูลโดยใช้สายสัญญาณที่ทำด้วยตัวนำไฟฟ้าหรือโลหะถูกใช้มาตั้งแต่ยุคแรกเริ่ม ไม่จะเป็นการส่งสัญญาณแบบสัญญาณเดี่ยว เช่น การปิดเปิดวงจรของอุปกรณ์ไฟฟ้า หรือ แบบส่งหลายชนิดสัญญาณโดยการเข้ารหัสของสัญญาณซึ่งเป็นวิธีที่ใช้กันทั่วไปในปัจจุบันเนื่องจากสามารถประหยัดจำนวนสายสัญญาณ

.

โดยทั่วไปแล้วสายสัญญาณที่ทำจากโลหะจะอ้างอิงหรือพูดโดยรวมว่าคือสายสัญญาณทองแดงเสมือนเป็นตัวแทนของสายสัญญาณโลหะทั้งหมด เนื่องจากทองแดงมีราคาถูก ยืดหยุ่น นำไฟฟ้าได้ดี และทนทานต่อการกัดกร่อนเมื่อเทียบกับโลหะชนิดอื่น

.
คุณลักษณะของสายสัญญาณทองแดง
มีสายสัญญาณทองแดงสองชนิดที่มักถูกใช้ในระบบสื่อสารของงานอุตสาหกรรมดังที่จะกล่าวต่อไปนี้
* สายโคแอคเชี่ยล (Coaxial) หรือบางทีเรียกสั้น ๆ ว่าโคแอคซ์ (Coax)
* สายคู่พันเกลียว (Twisted-Pair) ซึ่งอาจมีชีลด์เช่น STP/ScTP/FTP หรือไม่มีชีลด์ก็ได้ เช่น UTP
.
1. โครงสร้างของสายสัญญาณ
สายสัญญาณทองแดงจะมีองค์ประกอบหลัก ๆ ดังต่อไปนี้

* มีสายตัวนำไฟฟ้าเส้นเดี่ยว หรือมากกว่าซึ่งทำหน้าเป็นสื่อสัญญาณโดยใช้พลังงานไฟฟ้าเป็นพาหะสัญญาณ
* มีฉนวนป้องกันซึ่งห่อหุ้มตัวนำไฟฟ้าเพื่อช่วยในการรักษาสัญญาณและป้องกันการรบกวนจากภายนอก
* มีชีทด้านนอก (Outer Sheath) หรือ แจ็คเก็ต (Jacket) เพื่อห่อหุ้มป้องกันตัวสายสัญญาณ ชีทจะรักษาสายสัญญาณจากน้ำ ของเหลว, แรงกดทับหรือความเสียหายทางกลชนิดอื่น ๆ
* ตัวนำไฟฟ้า (Conductor) 

.

สำหรับสายสัญญาณทองแดง ตัวนำไฟฟ้าที่ใช้นำพาสัญญาณอาจเป็นเส้นเดี่ยว (Single) หรือหลายเส้นที่เรียกว่าสายสแตรนด์ (Strand) สายเดี่ยวหรือสายตัน (Solid) จะเป็นสายทองแดงเส้นเดี่ยวหนา ๆ สายสแตรนด์จะประกอบด้วยสายตัวนำไฟฟ้าบาง ๆ หลายเส้นอยู่ด้วยกัน บ้างก็ถักพันกันอย่างแน่น บ้างก็เกาะกันอย่างหลวม ๆ

.
สายสัญญาณโลหะอาจจะถูกระบุรายละเอียดลงไปได้ดังต่อไปนี้

* ชนิดของวัตถุตัวนำไฟฟ้า
* สายสัญญาณเป็นแบบโซลิด หรือสแตรนด์
* เส้นผ่านศูนย์กลางของตัวนำสัญญาณโดยส่วนใหญ่จะระบุในหน่วย นิ้ว, เซนติเมตร, มิลลิเมตร หรือบางทีในหน่วย AWG (American Wire Gage)

* เส้นผ่านศูนย์กลางของของสายตัวนำฝอยในสายสแตรนด์ซึ่งใช้ในการประเมินคุณสมบัติทางไฟฟ้าเช่นค่าความต้านทานหรืออิมพีแดนซ์ คุณสมบัติเหล่านี้ช่วยในการประเมินประสิทธิภาพของสายสัญญาณ WFH

.
*  ฉนวนป้องกัน (Insulation)

ฉนวนป้องกันจะรักษาสัญญาณไม่ให้หนีออกจากตัวสายสัญญาณ เช่น การลัดวงจร หรือ ป้องกันสัญญาณจากสิ่งรบกวนภายนอก ฉนวนป้องกันโดยทั่วไปจะสร้างมาด้วยวัตถุที่ทำตัวเป็นไดอิเล็กตริก (Dielectric) เช่น โพลีเอทิลีน (Polyethylene) บางชนิดของสายโคแอคซ์มีการป้องกันหลายชั้นรอบ ๆ ตัวสายสัญญาณ ขนาดของชั้นฉนวนป้องกันจะใช้เพื่อประเมินระยะห่างระหว่างตัวนำในสายสัญญาณรวมทั้งคำนวณค่าคาปาซิแตนซ์ และอิมพีแดนซ์

.
* เคเบิลชีท (Cable Sheath)

เปลือกห่อหุ้มด้านนอกของสายสัญญาณหรือชีทจะรักษาตัวสายสัญญาณจริงภายใน ชนิดของตัวชีทนั้นมีความแตกต่างกันสำหรับสายภายใน (Indoor) และสายภายนอก (Outdoor) สำหรับสายภายนอกโดยทั่วไปมักจะใช้ชีทสีดำพร้อมคุณสมบัติทนต่อรังสีอัลตราไวโอเลต (UV: Ultraviolet) จากดวงอาทิตย์ รวมทั้งคุณสมบัติทนต่อน้ำ ส่วนสายภายในจะมีสองคลาสหลักนั้นคือใช้เดินในฝ้าและเดินนอกฝ้า 

.

ถ้าต้องการสภาพแวดล้อมที่คงที่สมควรที่จะเดินสายสัญญาณอยู่ในฝ้า โดยทั่วไปถ้าเป็นสายสัญญาณอย่างดีก็ไม่จำเป็นที่จะต้องร้อยท่อภายในกำแพงหรือเพดานหรือฝ้า 

.

ชนิดชีทที่เดินสายบนฝ้าต้องถูกสร้างโดยใช้วัตถุฟลูออโรโพลีเมอร์ที่ไม่ติดไฟ เช่น เทฟลอน (Teflon) หรือ คายนาร์ (Kynar) ซึ่งมันมีคุณสมบัติทนไฟ และไม่ก่อให้เกิดไอระเหยที่เป็นพิษเมื่อเผาไหม้ แต่อย่างไรตามก็มีราคาแพงมากกว่าสายสัญญาณที่ลากภายนอกฝ้า ตัวอย่างสายสัญญาณที่ลากในฝ้าที่ใช้ระบบเครือข่ายที่ติดตั้งในประเทศสหรัฐอเมริกาจะต้องทำตามมาตรฐานข้อกำหนด NEC (National Electrical Code), CMP (Communication Plenum Cable) หรือ CL2P (Class 2 Plenum Cable) 

.

สำหรับระบบเครือข่ายที่ถูกติดตั้งในประเทศอื่น ๆ อาจต้องทำตามมาตรฐานความปลอดภัยที่เทียบเคียงและสิ่งเหล่านี้ควรถูกประเมินและวิเคราะห์ก่อนทำการติดตั้งเพราะอาจจะโดนสั่งรื้อทำใหม่ได้ ชนิดสายสัญญาณที่ใช้ควรอยู่ในรายชื่อของ UL (Underwriters Laboratories) ในรหัส UL-910 ซึ่งได้ระบุสายสัญญาณที่เดินใต้ฝ้าที่ผ่านการทดสอบความสามารถในการทนไฟ

.

สายสัญญาณภายนอกฝ้าจะใช้วัสดุที่ถูกกว่าสำหรับทำเป็นตัวชีท ดังนั้นสิ่งที่ได้ก็คือราคาที่ถูกกว่าแต่อย่างไรก็ตามมันก็สามารถถูกใช้ในสภาพเงื่อนไขที่จำกัด ชีทของสายภายนอกฝ้าจะถูกสร้างจากวัสดุ PE (Polyethylene) หรือ PVC (Polyvinyl Chloride) ที่เมื่อถูกเผาไหม้และจะให้ควันพิษ สาย PVC ที่ถูกใช้ในระบบเครือข่ายควรจะเป็นไปตามข้อกำหนด NEC CMR (Communication Riser Cable) หรือ CL2R (Class 2 Riser Cable) สายสัญญาณควรอยู่ในรายการของ UL ในรหัส UL-1666 ในหัวข้อเกี่ยวกับสายไรเซอร์ที่ถูกทดสอบความสามารถในการทนไฟ 

.
2. การแพ็คแก็จจิ้งสายสัญญาณ (Cable Packaging)  

สายสัญญาณสามารถถูกแพ็คเก็ตหรือถูกประกอบได้ด้วยหลาย ๆ วิธี ขึ้นอยู่กับว่ามันถูกใช้เพื่อระบบงานอะไรและบริเวณการเดินสายอยู่ที่ไหน

ชนิดของการแพ็คเก็จจิ้งสายสัญญาณมีดังต่อไปนี้

* ซิมเพล็กซ์ (Simplex) สายสัญญาณเพียงหนึ่งเส้นภายใน ท่อชีทหนึ่งท่อ โดยส่วนใหญ่วิธีการนี้ถูกใช้สำหรับสายใยแก้วนำแสงที่หนึ่งท่อชีทมีใยแก้วเพียง 1 เส้น

.

* ดูเพล็กซ์ (Duplex) สองสายสัญญาณหรือสองใยแก้วอยู่ภายใน ท่อชีทมีเพียงหนึ่งท่อ สำหรับสายใยแก้วนำแสงพบว่าเป็นแบบที่นิยมใช้โดยเฉพาะสายแพทช์ ใยแก้วแต่ละเส้นใช้ส่งข้อมูลในทิศทางที่ตรงกันข้ามกัน

.

* มัลติไฟเบอร์ มีสายสัญญาณหลายเส้นหรือ หลายใยแก้วภายอยู่ในหนึ่งท่อชีท สำหรับสายใยแก้วนำแสง หนึ่งท่อชีทอาจจะมีใยแก้วเป็นพันเส้น สำหรับสายไฟฟ้าหนึ่งชีทอาจจะประกอบด้วยคอร์สายจำนวนเป็นโหล

.
3. ปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพของสายสัญญาณ (Factors Affecting Cable Performance) 

สายทองแดงใช้งานได้ดีสำหรับการส่งสัญญาณแต่ก็ยังไม่สมบูรณ์แบบ ตามอุดมคติแล้วสัญญาณที่ด้านปลายทางของสายสัญญาณควรต้องเหมือนกันทุกประการกับที่ทางด้านจุดเริ่มต้นหรือฝั่งกำเนิดสัญญาณ โชคไม่ดีที่ความจริงแล้วไม่สามารถเป็นไปได้เลยตามอุดมคติในทางปฏิบัติ ไม่ว่าจะเป็นสายสัญญาณประเภทใดก็เพราะว่าระดับแอมพลิจูด (Amplitude) ของสัญญาณจะลดลงเนื่องจากพฤติกรรมต่อต้านการไหลของพลังงานในสื่อสัญญาณ และยิ่งกว่านั้นสัญญาณอาจบิดเบือนได้ โดยเฉพาะสัญญาณความถี่สูงจะถูกลดทอนหรือรบกวนได้ง่ายกว่าสัญญาณความถี่ที่ต่ำกว่า

.

การส่งสัญญาณใดใดจะประกอบด้วยสัญญาณข้อมูลและสัญญาณรบกวน คุณภาพของสัญญาณอาจถูกลดโดยหลาย ๆ สาเหตุ เช่น การลดทอน, ครอสทอล์ก และค่าความต้านทานที่ไม่สอดคล้องกัน

.
* การลดทอนของสัญญาณ (Attenuation)

การลดทอนของสัญญาณคือการลดของความเข้มของระดับสัญญาณซึ่งถูกวัดในหน่วยเดซิเบล (dB: Decibel) ต่อหนึ่งหน่วยความยาวของสาย การลดทอนของสัญญาณจะเกิดอย่างรวดเร็วเมื่อมีความถี่สูงและเมื่อความต้านทานของสายสัญญาณมีค่าสูง ในระบบเครือข่าย ตัวรีพีตเตอร์ (Repeater) มีไว้สำหรับสร้างสัญญาณใหม่ก่อนที่จะส่งสัญญาณผ่านตัวมันไป

.

ในความเป็นจริงแล้วมีอุปกรณ์จำนวนมากมายที่ทำหน้าที่เป็นตัวรีพีตเตอร์โดยที่ชื่อของมันไม่ได้บ่งบอกว่ามันมีฟังก์ชั่นการทำรีพีตเตอร์ อีกอย่างถ้าการลดทอนมีความอ่อนไหวกับความถี่มาก บางสถานการณ์อาจต้องการใช้ตัวอีควอไลเซอร์ (Equalizer) เสริม 

.
* คุณลักษณะอิมพีแดนซ์ (Characteristic Impedance)

ค่าอิมพีแดนซ์ของสายสัญญาณ คือค่าความต้านทานที่ถูกเกิดขึ้นเมื่อมีการไหลของกระแสไฟฟ้าที่ความถี่ใด ๆ คุณลักษณะอิมพีแดนซ์ของสายในอุดมคติคือค่าอิมพีแดนซ์ของสายสัญญาณที่มีความยาวไม่สิ้นสุด ดังนั้นสัญญาณไม่สามารถไปถึงปลายอีกด้านหนึ่งได้ ซึ่งส่งผลให้สัญญาณไม่สามารถสะท้อนกลับ ในสภาพจำลองสายสัญญาณจะถูกเทอร์มิเนต

.

สายสัญญาณที่สั้นที่ถูกเทอร์มิเนตจะมีคุณลักษณะของอิมพีแดนซ์เสมือนมีความยาวไม่สิ้นสุดและจะไม่เกิดสัญญาณสะท้อนจากปลายด้านไกล แต่อย่างไรก็ตามถ้าสายสัญญาณถูกเชื่อมต่อเข้าหากันแต่มีค่าคุณลักษณะเฉพาะของอิมพีแดนซ์ที่แตกต่างกันแล้วจะเกิดการสะท้อนของสัญญาณที่จุดเชื่อมต่อ การสะท้อนนี้สามารถรบกวนสัญญาณข้อมูลและควรที่จะต้องถูกแก้ไข ดังรูปที่ 1

.

รูปที่ 1 แสดงคุณลักษณะอิมพีแดนซ์ ZL=ZO

.
* ครอสทอล์ก (Crosstalk)

ครอสทอล์ก คือการรบกวนรูปแบบหนึ่งทางไฟฟ้าจากการรบกวนจากสายสัญญาณข้างเคียงหรือวงจรข้างเคียง ตัวอย่าง สัญญาณบนสายชนิดหลายคอร์สายเช่นสาย UTP อาจจะรบกวนซึ่งกันและกันเองได้

.
รูปแบบการวัดค่าครอสทอล์กที่สำคัญสำหรับสายคู่พันเกลียวมีดังต่อไปนี้

* Near–end Crosstalk: NEXT การวัดค่า NEXT (ในหน่วย dB) บ่งบอกระดับของสัญญาณที่ไม่ต้องการที่ถูกคัปปลิ้งจากคู่สายข้างเคียง สัญญาณที่ไม่ต้องการจากสายสัญญาณหนึ่งไปยังอีกสายสัญญาณสามารถรบกวนสัญญาณที่ต้องการได้ จากความหมายของคำเป็นนัยว่า NEXT ถูกวัดที่ "ปลายด้านใกล้" หรือปลายที่ใกล้ที่สุดของสัญญาณที่ถูกส่ง ค่า NEXT จะถูกอ่านค่าคู่สายถึงคู่สาย (Pair–to–pair) ที่สายแต่ละคู่ถูกทดสอบหาความสัมพันธ์แบบครอสทอล์กกับคู่สายคู่อื่น ระดับค่าของ NEXT จะเพิ่มขึ้นถ้าความถี่ในการส่งข้อมูลสูงขึ้นดังรูปที่ 2

.

รูปที่ 2 เนียร์เอนด์ครอสทอล์ก

.

* Far–end Crosstalk: FEXT โดยทั่วไปแล้วมันมีคล้ายคลึงกับ NEXT แต่ค่าครอสทอล์กจะถูกวัดที่ตำแหน่งปลายด้านไกลตรงกันข้ามของแหล่งกำเนิดสัญญาณ การวัดค่า FEXT จะทำให้ทราบผลของการลดทอนสัญญาณได้ดีกว่า NEXT เพราะว่ามันถูกวัดที่ปลายด้านไกลของสัญญาณที่การลดทอนของสัญญาณจะมีมากที่สุด ดังนั้นค่าการวัดของ FEXT คือตัวชี้วัดที่สำคัญของประสิทธิภาพเพราะว่าสามารถบ่งบอกระดับการลดทอนได้

.

* Equal–level Far–end Crosstalk: ELFEXT เป็นค่าวัดเชิงเปรียบเทียบระหว่างค่า FEXT และค่าการลดทอนของสัญญาณโดยถูกเรียกว่าค่า ELFEXT ค่าวัด ELFEXT เป็นความแตกต่างแบบเรขาคณิตระหว่าง FEXT และค่าการลดทอน ค่า ELFEXT เป็นค่าสำคัญสำหรับการลากสายสัญญาณเพื่อสนับสนุนการส่งสัญญาณแบบฟูลดูเพล็กซ์แบบสายสี่คู่สาย

.

* Attenuation–to–Crosstalk Ratio: ACR ไม่ใช่วิธีการทดสอบเฉพาะแต่เป็นอัตราส่วนทางเรขาคณิตระหว่าง NEXT และประสิทธิภาพของการลดทอนซึ่งแสดงในหน่วยเดซิเบล (dB) ค่า ACR มีความสำคัญเพราะว่ามันอธิบายถึงความสามารถของสายสัญญาณได้ดีกว่าค่า NEXT หรือ การลดทอนเพียงอย่างเดียว ค่า ACR คือการวัดความเข้มของสัญญาณเปรียบเทียบกับสัญญาณรบกวนแบบครอสทอล์ก

.

* ผลรวมกำลังของ NEXT (Power sum NEXT): ผลรวมกำลังของ NEXT (ในหน่วยเดซิเบล) ถูกวัดหรือคำนวณจากการวัดกำลังสัญญาณของสายหกคู่ที่เป็นผลของครอสทอล์ก ผลรวมของกำลังของ NEXT แตกต่างจากค่า NEXT ที่เป็นคู่ ๆ โดยการหาครอสทอล์กที่ถูกเหนี่ยวนำบนคู่สายที่ถูกรบกวนจากอีกสามคู่สาย วิธีการนี้มีความสำคัญสำหรับงานที่สนับสนุนการส่งข้อมูลที่ใช้ประโยชน์ทั้งสี่คู่สายในสายเคเบิล เช่น จิกะบิตอีเทอร์เนต ดังรูปที่ 3

.

รูปที่ 3 ค่า PSNEXT และ PSFEXT

.
การเลือกสายสัญญาณ

สายสัญญาณถูกใช้สำหรับการส่งกำลังและสัญญาณตามความต้องการที่หลากหลาย ชนิดของสายสัญญาณที่ถูกสั่งทำจะขึ้นอยู่กับตำแหน่งที่ติดตั้งของสายสัญญาณร่วมทั้งหน้าที่หรือฟังก์ชั่นการทำงานของมัน

.
1. ฟังก์ชั่นและสถานที่
ตัวอย่างดังต่อไปนี้เป็นส่งที่ควรพิจารณาเกี่ยวกับฟังก์ชั่นและสถานที่ติดตั้งของสายสัญญาณ

* สายสัญญาณที่ถูกออกแบบให้ลากระยะทางไกล เช่น ระหว่างชั้นหรือระหว่างตึกควรมีความแข็งแรงและทนทานต่อปัจจัยสิ่งแวดล้อม (ความชื้น, การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ เป็นต้น) สายสัญญาณควรมีชีทแบบพิเศษหรือชีทที่ทำจากวัสดุชนิดพิเศษ

.

* สายสัญญาณต้องวิ่งหรือลากตามขอบมุมหลาย ๆ มุมควรสามารถถูกงอได้อย่างสะดวก และคุณสมบัติและประสิทธิภาพของสายสัญญาณไม่ถูกกระทบจากการบิดงอของสายสัญญาณ จากหลาย ๆ เหตุผลสายคู่พันเกลียวอาจจะเป็นสายสัญญาณที่ดีที่สุดสำหรับสถานการณ์หรือปัญหาเช่นนี้ แน่นอนยังมีวิธีการอื่นสำหรับวิ่งตามมุมโดยการตั้งเทอร์มินอล อย่างไรก็ตามตัวเทอร์มินอลอาจทำให้เกิดปัญหาการสูญเสียหรือลดทอนของสัญญาณ

.

* สายสัญญาณที่ต้องวิ่งเข้าพื้นที่ที่มีมอเตอร์ขนาดใหญ่ทำงาน (และยิ่งแย่ถ้ามอเตอร์ปิดเปิดการทำงานถี่ ๆ) ต้องสามารถทนต่อการรบกวนทางสนามแม่เหล็ก กระแสไฟฟ้าปริมาณมากสามารถสร้างสนามแม่เหล็กขนาดใหญ่ที่สามารถเข้ารบกวนและทำความเสียหายของสัญญาณข้อมูลที่อยู่ใกล้เคียงได้ 

.

* ถ้าคุณต้องลากสายสัญญาณหลายเส้นเข้าไปในพื้นที่จำกัด น้ำหนักของสายสัญญาณอาจกลายเป็นประเด็นสำคัญได้ โดยเฉพาะถ้าสายสัญญาณถูกลากบนฝ้าเพดานเหนือหัว โดยทั่วไปแล้วสามารถใช้สายใยแก้วนำแสงและสายคู่พันเกลียวเพราะว่ามันมีน้ำหนักเบา

.

* สายสัญญาณที่ถูกติดตั้งในพื้นที่ที่ติดตั้งยากต้องมีความเชื่อถือได้สูงเป็นพิเศษจะเป็นการดีมากที่จะทำการติดตั้งสายสัญญาณสำรองในคราวเดียวกันเลย เพราะว่าค่าแรงงานและขั้นตอนการติดตั้งโดยปกติจะราคาแพงกว่าค่าวัสดุ การติดตั้งสายสัญญาณสำรองเพิ่ม โดยปกติจะเพิ่มค่าใช้จ่ายอีกเพียงเล็กน้อยเมื่อเทียบกับราคากับการติดตั้งเพิ่มเติมภายหลัง

.

* สายสัญญาณที่ถูกใช้เชื่อมต่อกับระบบอื่น ๆ เช่น ระบบเมนเฟรม หรือ ระบบที่ใช้ระดับสัญญาณหรือชนิดสัญญาณที่แตกต่างอาจต้องการคุณสมบัติพิเศษหรือต้องมีตัวอะแดปเตอร์ (Adapter) ชนิดของสายสัญญาณจะขึ้นอยู่กับรายละเอียดของสภาพแวดล้อมและสภาพที่ต้องเปลี่ยนแปลงระหว่างระบบ

.
2. ปัจจัยในการเลือกสายสัญญาณที่สำคัญ (Main Cable Selection Factors)
ตามการพิจารณาฟังก์ชั่นและสถานที่ การเลือกสายสัญญาณถูกประเมินโดยการใช้หลาย ๆ ปัจจัยและเหตุผลมารวมกันตามที่จะกล่าวต่อไปนี้

* ประเภทของการติดตั้งที่ถูกวางแผน (เช่น อีเทอร์เนต หรือ RS-485) เป็นไปได้ที่ใช้สายสัญญาณเฉพาะประเภทในแต่ละชนิดของระบบเครือข่าย ในหลาย ๆ กรณีอาจจะระบุชนิดของสายสัญญาณที่แน่นอนหรือแม้กระทั้งระบุผู้ผลิต

.
ตัวอย่างเช่น

- EIA/TIA–568 CATS Cable สำหรับ อีเทอร์เนต 100 Mbps
- Belden 9841–9844 หรือใกล้เคียง RS–485
- Furon 1T52–8820–234 หรือ Belden Data bus 3076F สำหรับ Foundation Fieldbus
- Belden 3082A, 3083A และ 3085A สำหรับ Devicenet
* จำนวนเงินที่มีสำหรับการติดตั้งระบบเครือข่าย ควรจดจำไว้ว่าค่าใช้จ่ายในการติดตั้งสามารถเป็นค่าใช้จ่ายหลักของค่าใช้จ่ายทั้งหมดได้
* ระบบสายที่มีอยู่แล้วในระบบเครือข่ายเดิมอาจจะนำมาใช้ได้ แต่อย่างไรก็ตามเกือบทุกครั้งจะมีสายชำรุดหรือไม่ก็ไม่ตรงกับความต้องการของระบบงานใหม่
* ติดตั้งตามกฎข้อบังคับในการติดตั้ง

.
สายโคแอคเชี่ยล (Coaxial Cable)

ภายในสายโคแอคเชี่ยลจะมีวัสดุสองชนิดหรือมากกว่าที่ทำเป็นแกนกลาง (Common Central Axis) ของสายสัญญาณ สายโคแอคซ์ถูกใช้สำหรับการส่งข้อมูลโดยใช้ระดับความถี่วิทยุ สายสัญญาณจะทำงานเสถียรได้ดีที่ระดับความถี่ต่ำกว่า 4 GHz และทำให้เป็นที่นิยมในการส่งสัญญาณโทรทัศน์รวมทั้งการใช้งานในระบบเครือข่ายท้องถิ่น

.
1. โครงสร้างของสายสัญญาณโคแอคเชี่ยล (Coaxial Cable Construction)
สายโคแอคเชี่ยลจะประกอบด้วยหลายเลเยอร์ (มองจากแกนกลางออกไปยังด้านนอก) ดังแสดงในรูปที่ 4
* แคเรียร์ไวร์ (Carrier Wire)

เส้นตัวนำหรือเส้นสัญญาณที่อยู่แกนกลางโดยปกติจะสร้างมาจากทองแดง อาจเป็นเส้นเดี่ยวหรือสแตรนด์ ปัจจัยที่สำคัญประการหนึ่งก็คือเส้นผ่านศูนย์กลางซึ่งสามารถใช้ในการประเมินการลดทอนของสัญญาณเมื่อส่งข้อมูลระยะทางไกล จำนวนเส้นของสแตรนด์ก็อาจจะส่งผลถึงการลดทอนของสัญญาณเช่นกัน

.
* ฉนวน (Insulation)

ชั้นฉนวนประกอบด้วยวัสดุไดอิเล็กทริกหุ้มรอบสายส่งสัญญาณ ไดอิเล็กทริกนี้โดยทั่วไปจะสร้างมาจากโพลีเอทีลีนหรือเทฟลอน

.
* ฟอยล์ชีลด์ (Foil Shield)

ชั้นชีลด์ที่เป็นฟอยล์บาง ๆ พันรอบไดอิเล็กทริกที่เป็นฉนวนโดยทั่วไปจะทำมาจากอะลูมิเนียมที่ถูกบอนด์ (Bond) ทั้งสองด้าน บางประเภทมีชั้นฟอยล์ชีลด์ 2 ชั้นโดยมีชั้นฟอยล์ทองแดงถักเพิ่มอีกชั้นหนึ่ง

.

รูปที่ 4 ภาพตัดขวางของสายโคแอคเชี่ยล

.
* เบรดชีลด์ (Braid Shield)

ตัวนำไฟฟ้าที่ทำเป็นเบรดชีลด์ หรือ เมช (Mesh) ส่วนใหญ่แล้วจะทำจากทองแดง หรือ อะลูมิเนียมที่พันห่อหุ้มชีลด์ฉนวนและฟอยล์ ตัวนำไฟฟ้านี้สามารถทำตัวเป็นกราวด์สำหรับสายนำ เบรดชีลด์สามารถป้องกันสายนำสัญญาณจาก EMI (Electromagnetic Interference) และ RFI (Radio Frequency Interference) ชีลด์ฟอยล์และเบรดให้การป้องกันที่ดีสำหรับ การรบกวนแบบ Electrostatic Interference เมื่อมีทำการต่อลงดินอย่างถูกต้องแต่สามารถป้องกัน EMI ได้เพียงเล็กน้อย

.
* ชีท (Sheath)

ชีทเป็นเปลือกด้านนอกของสายเคเบิลสัญญาณซึ่งมีทั้งแบบเดินภายในฝ้าและนอกฝ้าขึ้นอยู่กับองค์ประกอบ สายสัญญาณและชีลด์รวมกันเรียกว่า Concentric (Coaxial) และเป็นที่มาของชื่อสายสัญญาณ

.
2.  ประสิทธิภาพของสายโคแอคเชียล ( Coaxial Cable Performance)

คุณสมบัติสำคัญที่มีต่อประสิทธิภาพของสายโคแอคเชียลนั้น คือวัสดุที่ใช้ทำสายสัญญาณ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง และความต้านทานของสายสัญญาณ องค์ประกอบของสายนำสัญญาณสามารถใช้ประเมินว่าสายสัญญาณนั้นจะมีคุณภาพดีแค่ไหน เส้นผ่านศูนย์กลางของสายสัญญาณช่วยประเมินปริมาณทางไฟฟ้าที่สามารถใช้งานได้บนสายสัญญาณ

.

โดยทั่วไปสายสัญญาณโคแอคซ์แบบหนาสามารถสนับสนุนความต้องการปริมาณทางไฟฟ้าได้ดีกว่าสายแบบบาง ความต้านทานของสายนำสัญญาณและเบรดสามารถช่วยประเมินคุณลักษณะของค่าความต้านทานที่บ่งบอกข้อจำกัดที่สายสัญญาณและสามารถในการถูกใช้งานได้

.

สำหรับตัวอย่าง สถาปัตยกรรมอีเทอร์เนตและอาร์คเนต (Arcnet) สามารถใช้สายโคแอคเชียลแบบบางได้ แต่มันมีความแตกต่างของคุณลักษณะของอิมพีแดนซ์ ดังนั้นสายอีเทอร์เนตและอาร์คเน็ตจะไม่สามารถใช้งานเข้ากันได้ สาย LAN ส่วนมากจะใช้ระดับแบบ RG (Recommended Gage) และสายสัญญาณที่ระดับ RG เดียวกันถึงแม้ว่าจะมาจากต่างผู้ผลิตกันก็สามารถใช้งานร่วมกันอย่างไม่มีปัญหา ดังตาราง 1

.
ตารางที่ 1 ค่าอิมพีแดนซ์ของสายโคแอคเชียลทั่วไป

.

ในระบบ LAN คุณลักษณะเฉพาะของอิมพีแดนซ์จะอยู่ในช่วง 50  (RG-8/u หรือ RG-58/u สำหรับอีเทอร์เนต) ถึง 93  (RG-59/u หรือ RG-62/u สำหรับ Arcnet) ความต้านทานของสายโคแอคเชียลจะสามารถคำนวณได้จากสูตรต่อไปนี้ 

.

 โดยที่ k คือ ค่าคงที่ของฉนวน

.
* ข้อดีของสายโคแอคเชียล (Advantage of Coaxial Cable)

สายสัญญาณโคแอคเชียลมีข้อดีเหนือกว่าสายประเภทอื่นตรงที่มันสามารถถูกใช้สร้างเป็นระบบเครือข่ายได้ ข้อดีนี้อาจมีความสำคัญลดลงหรือหายไปตามกาลเวลาเนื่องจากการพัฒนาของเทคโนโลยีและการพัฒนาของผลิตภัณฑ์ที่ค่อนข้างก้าวกระโดด
* สายบรอดแบนด์โคแอคเชียลสามารถถูกใช้ส่งสัญญาณเสียง, ข้อมูล และแม้กระทั้งสัญญาณวิดีโอ
* สายสัญญาณค่อนข้างง่ายในการติดตั้ง
* ราคาของสายโคแอคเชียลค่อนข้างสมราคาเมื่อเทียบกับสายประเภทอื่น

.
* ข้อด้อยของสายโคแอคเชียล (Disadvantage of Coaxial Cable)

สายโคแอคเชียลมีข้อด้อยเมื่อใช้ในระบบเครือข่ายดังต่อไปนี้
* ง่ายต่อการเสียหายและบางครั้งยากในการทำงานโดยเฉพาะสายโคแอคเชียลแบบหนา
* สายโคแอคเชียลยังถือว่าใช้งานยากมากกว่าสายคู่พันเกลียว
* สายโคแอคเชียลแบบหนาอาจจะมีค่าใช้จ่ายในการติดตั้งสูงโดยเฉพาะถ้าต้องลากสายร้อยท่อหรือทางเดินสายที่มีสายเก่าอยู่
* ตัวคอนเน็กเตอร์มีราคาค่อนข้างสูง

.
* ความผิดพร่องขัดข้องของสายโคแอคเชียล (Coaxial Cable Fault)
ปัญหาหลักที่พบในสายโคแอคเชียลมีดังต่อไปนี้

* สายสัญญาณขาดหรือลัดวงจร สายสัญญาณสามารถขาดหรือลัดวงจรหรือสัมผัสกับสายสัญญาณเส้นอื่นเนื่องจากการติดตั้งตัวคอนเน็กเตอร์ที่ไม่ดีหรืออาจเกิดจากการถูกบีบรัดในระหว่างการติดตั้ง

.
* คุณลักษณะของอิมพีแดนซ์ที่ไม่ตรงกัน (Characteristic Impedance Mismatch) เป็นที่ชัดเจนว่าสายสัญญาณต้องถูกต่อเข้ากับตัวคอนเน็กเตอร์ที่เหมาะสม ตัวอย่าง RG-62 และ RG -58 ใช้คอนเน็กเตอร์ BNC ชนิดเดียวกันแต่มีคุณลักษณะของอิมพีแดนซ์ที่แตกต่างกัน (93 และ 50)
.
เอกสารอ้างอิง

1. J.E Goldman and P.T Rawles, Applied Data Communications. Addison-Wesley, New York,2001
2. J. Fulcher, An Introduction to Microcomputer Systems: Architecture and Interfacing. Addison-Wesley, Sydney,1989
3. S. Mackay, E. Wright, D. Reynders and .J Park, Practical Industrial Data Network: Design, Installation and Troubleshooting. IDC Technologies, Perth,2004
4. J.R. Vacca, High-speed Cisco Networks: Planning, Design, and Implemention. CRC Press LLC, Florida,2001       

.

สงวนลิขสิทธิ์ ตามพระราชบัญญัติลิขสิทธิ์ พ.ศ. 2539 www.thailandindustry.com
Copyright (C) 2009 www.thailandindustry.com All rights reserved.

ขอสงวนสิทธิ์ ข้อมูล เนื้อหา บทความ และรูปภาพ (ในส่วนที่ทำขึ้นเอง) ทั้งหมดที่ปรากฎอยู่ในเว็บไซต์ www.thailandindustry.com ห้ามมิให้บุคคลใด คัดลอก หรือ ทำสำเนา หรือ ดัดแปลง ข้อความหรือบทความใดๆ ของเว็บไซต์ หากผู้ใดละเมิด ไม่ว่าการลอกเลียน หรือนำส่วนหนึ่งส่วนใดของบทความนี้ไปใช้ ดัดแปลง โดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษร จะถูกดำเนินคดี ตามที่กฏหมายบัญญัติไว้สูงสุด