บทบาทของการสื่อสารข้อมูลและเครือข่ายคอมพิวเตอร์

การติดต่อสื่อสารข้อมูลสมัยใหม่นี้ มีรากฐานมาจาก ความพยายาม ในการเชื่อมต่อระหว่างคอมพิวเตอร์กับคอมพิวเตอร์ โดยอาศัยระบบสื่อสารที่มีอยู่แล้ว เช่น โทรศัพท์ ดังนั้นการสื่อสารข้อมูล จึงอยู่ในขอบเขตที่จำกัด ต่อมามีการใช้คอมพิวเตอร์มากขึ้น ความต้องการในการติดต่อระหว่าง เครื่องคอมพิวเตอร์หลายเครื่องในเวลาเดียวกัน ที่เรียก ระบบเครือข่าย (Network system)ได้รับการพัฒนาให้ดีขึ้นเป็นลำดับ

ในตอนเริ่มต้นของยุคสื่อสารเมื่อประมาณ พ.ศ. 2513 – 2515 ความต้องการใช้คอมพิวเตอร์ร่วมกันมีมากขึ้น แต่คอมพิวเตอร์ยังมีราคาสูงมาก เมื่อเทียบกับอุปกรณ์สื่อสารที่มีอยู่แล้วบางอย่าง การสื่อสารด้วยระบบเครือข่ายในระยะนั้นจึงเน้นการใช้คอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ที่ศูนย์คอมพิวเตอร์เป็นผู้ให้บริการโดยผู้ใช้สามารถติดต่อผ่านเครื่องปลายทางเพื่อประหยัดค่าใช้จ่ายของระบบ ต่อมาเมื่อถึงยุคสมัยของไมโครคอมพิวเตอร์ พบว่าขีดความสามารถในด้านความเร็วของการทำงานของคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ มีความเร็วมากกว่าไมโครคอมพิวเตอร์ประมาณ 10 เท่า แต่ราคาแพงกว่าหลายพันเท่า ทำให้การใช้ไมโครคอมพิวเตอร์แพร่หลายและกระจายออกไป การสื่อสารจึงกลายเป็นระบบเครือข่ายที่เชื่อมโยงระหว่างคอมพิวเตอร์หลายๆ เครื่องแทนที่จะเป็นคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่กับเครื่องปลายทางแบบกระจาย 

ลักษณะของเครือข่ายจึงเริ่มจากจุดเล็กๆ อาจจะอยู่บนแผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์เดียวกัน ขยายตัวใหญ่ขึ้นเป็นทั้งระบบที่ทำงานร่วมกันในห้องทำงาน ในตึก ระหว่างตึก ระหว่างสถาบันระหว่างเมือง ระหว่างประเทศ

ข้อมูลในรูปของสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ ที่เก็บในคอมพิวเตอร์ สามารถส่งต่อคัดลอกจัดพิมพ์ ทำสำเนาได้ง่าย เมื่อเทียบกับการคัดลอกด้วยมือซึ่งต้องใช้เวลามากและเสี่ยงต่อการทำข้อมูลผิดพลาดอีกด้วย วิธีการทางด้านการสื่อสารข้อมูล กำลังได้รับการนำมาประยุกต์ใช้ในระบบสำนักงานที่เรียกว่า ระบบสำนักงานอัตโนมัติ (office automation) ระบบดังกล่าวนี้มักเรียกย่อกันสั้นๆ ว่า โอเอ (OA) เป็นระบบที่ใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์มาช่วยในการทำงานที่เกี่ยวกับเอกสารทั่วไป แล้วส่งไปยังหน่วยงานต่าง ๆ ด้วยไปรษณีย์อิเล็กทรอนิกส์ เพื่อโอนย้ายแลกเปลี่ยนข้อมูลที่เก็บรวบรวมไว้ระหว่างแผนกซึ่งอาจตั้งอยู่ภายในอาคารเดียวกันหรือไกลกันคนละเมืองก็ได้ โดยการส่งข้อมูลข่าวสารเช่นนี้ต้องเกี่ยวข้องกับ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หลายประเภทที่สามารถผนวกเข้าหากันเป็นระบบเดียวได้ อุปกรณ์เหล่านั้นอาจเป็นโทรศัพท์ โทรสาร คอมพิวเตอร์ เครื่องพิมพ์หรืออุปกรณ์เครือข่ายซึ่งนักเรียนจะได้เรียนต่อไป

บทบาทที่สำคัญอีกบทบาทหนึ่ง คือการให้บริการข้อมูล หลายประเทศจัดให้มีฐานข้อมูลไว้บริการ เช่น ฐานข้อมูลเกี่ยวกับสิ่งแวดล้อม ฐานข้อมูลงานวิจัย ฐานข้อมูลทางเศรษฐกิจ ฐานข้อมูลของสินค้าเครื่องอุปโภคบริโภค ในมหาวิทยาลัยอาจมีข้อมูลเกี่ยวกับหนังสือและตำราวิชาการ หากผู้ใช้ต้องการข้อมูลใดก็สามารถติดต่อมายังศูนย์บริการข้อมูลนั้น การติดต่อจะผ่านเครือข่ายคอมพิวเตอร์ ทำให้การได้รับข้อมูลเป็นไปอย่างรวดเร็ว

ประโยชน์ของเครือข่ายคอมพิวเตอร์

1. การจัดเก็บข้อมูลได้ง่ายและสื่อสารได้รวดเร็ว

2. ความถูกต้องของข้อมูล

3. ความเร็วในการทำงาน

4. ต้นทุนประหยัด

การจัดเก็บข้อมูลได้ง่ายและสื่อสารได้รวดเร็ว

การจัดเก็บข้อมูลซึ่งอยู่ในรูปของสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ สามารถจัดเก็บไว้ในแผ่นบันทึกที่มีความหนาแน่นสูง แผ่นบันทึกแผ่นหนึ่งสามารถบันทึกข้อมูลได้มากกว่า 1 ล้านตัวอักษร สำหรับการสื่อสารข้อมูลนั้น ถ้าข้อมูลผ่านสายโทรศัพท์ได้ด้วยอัตรา 120 ตัวอักษรต่อวินาทีแล้ว จะส่งข้อมูล 200 หน้าได้ในเวลา 40 นาที โดยที่ไม่ต้องเสียเวลานั่งป้อนข้อมูลเหล่านั้นซ้ำใหม่อีก

ความถูกต้องของข้อมูล

โดยปกติมีการส่งข้อมูลด้วยสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์จากจุดหนึ่งไปยังจุดอื่น ด้วยระบบดิจิตัล วิธีการรับส่งนั้นจะมีการตรวจสอบสภาพของข้อมูล หากข้อมูลผิดพลาดก็จะมีการรับรู้และพยายามหาวิธีแก้ไขให้ข้อมูลที่ได้รับมีความถูกต้อง โดยอาจให้ทำการส่งใหม่ หรือกรณีที่ผิดพลาดไม่มากนัก ฝ่ายผู้รับอาจใช้โปรแกรมของตนแก้ไขข้อมูลให้ถูกต้องได้

ความเร็วในการทำงาน

โดยปกติสัญญาณทางไฟฟ้าจะเดินทางด้วยความเร็วเท่าแสง ทำให้การใช้คอมพิวเตอร์ส่งข้อมูลจากซีกโลกหนึ่งไปยังอีกซีกโลกหนึ่งหรือค้นหาข้อมูลจากฐานข้อมูลขนาดใหญ่ สามารถทำได้รวดเร็ว ความรวดเร็วของระบบจะทำให้ผู้ใช้สะดวกสบายอย่างยิ่ง เช่น บริษัทสายการบินทุกแห่งสามารถทราบข้อมูลของทุกเที่ยวบินได้อย่างรวดเร็ว ทำให้การจองที่นั่งของสายการบินสามารถทำได้ทันที
 ต้นทุนประหยัด

การเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์เข้าหากันเป็นเครือข่ายเพื่อส่งหรือสำเนาข้อมูลทำให้ราคาต้นทุนของการใช้ข้อมูลประหยัดขึ้น เมื่อเทียบกับการจัดส่งแบบวิธีอื่น เราสามารถส่งข้อมูลให้กันและกัน

ผ่านทางสายโทรศัพท์ได้

เมื่อกล่าวถึงการติดต่อสื่อสาร ในอดีตอาจหมายถึงการพูดคุยกันของมนุษย์ซึ่งอาจเป็นการแสดงออกด้วยท่าทาง การใช้ภาษาพูดหรือผ่านทางตัวอักษร โดยเป็นการสื่อสารในระยะใกล้ๆ ต่อมา เมื่อเทคโนโลยีก้าวหน้าได้มีการพัฒนาการสื่อสารเข้ากับการใช้งานอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

ทำให้สามารถสื่อสารได้ในระยะไกลขึ้นและสะดวกรวดเร็วมากขึ้น เช่น การใช้โทรเลข โทรศัพท์ โทรสาร อีกทั้งตัวอุปกรณ์ที่ใช้ในการสื่อสารเองก็ได้รับการพัฒนาความสามารถขึ้นมาเป็นลำดับ และเข้ามามีบทบาทในทุกวงการ ดังนั้น ในยุคสารสนเทศนี้ การสื่อสารข้อมูลจึงหมายถึงการแลกเปลี่ยนข้อมูลข่าวสารซึ่งอาจอยู่ในรูปของตัวอักษร ตัวเลข รูปภาพ เสียงหรือวิดีทัศน์ ระหว่างอุปกรณ์สื่อสาร โดยผ่านทางสื่อกลางในการสื่อสารซึ่งอาจเป็นสื่อกลางประเภทที่มีสายหรือไร้สายก็ได้ โดยปกติ องค์ประกอบหลักของระบบสื่อสารข้อมูลมีอยู่ 5 อย่าง ได้แก่ ข่าวสารหรือข้อมูล (message) ผู้ส่ง (sender) ผู้รับ (receiver) สื่อกลาง (media) และ โพรโทคอล (protocol)

รูปแสดงองค์ประกอบของการสื่อสารข้อมูล

ก่อนที่จะกล่าวถึงการสื่อสารระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์ ควรศึกษาถึงวิธีการถ่ายโอนข้อมูลซึ่งเป็นเรื่องการส่งสัญญาณออกจากเครื่องและรับสัญญาณเข้าไปในเครื่องก่อน การถ่ายโอนข้อมูล

สามารถจัดจำแนกได้ 2 แบบ คือ

1. การถ่ายโอนข้อมูลแบบขนาน

2. การถ่ายโอนข้อมูลแบบอนุกรม

การถ่ายโอนข้อมูลแบบขนาน

การถ่ายโอนข้อมูลแบบขนาน ทำได้โดยการส่งข้อมูลออกมาทีละหลายๆ บิตพร้อมกัน จากอุปกรณ์ส่งไปยังอุปกรณ์รับ ตัวกลางระหว่างสองเครื่อง จึงต้องมีช่องทางให้ข้อมูลเดินทางหลายๆ ช่องทาง โดยมากจะเป็นสายนำสัญญาณหลายๆ เส้นโดยจำนวนสายส่งจะต้องเท่ากับจำนวนบิตที่ต้องการส่งแต่ละครั้ง ปกติความยาวของสายไม่ควรยาวมากเกินไป เพราะอาจทำให้เกิดปัญหาสัญญาณสูญหายไปกับความต้านทานของสาย การส่งโดยวิธนี้จึงนิยมใช้กับการส่งข้อมูลในระยะทางใกล้ๆ

นอกจากการส่งข้อมูลหลักแล้วอาจมีการส่งข้อมูลอื่นๆ อีก เช่น บิตพาริตีที่ใช้ในการตรวจสอบความผิดพลาดของการรับสัญญาณ ที่ปลายทางหรือสายที่ควบคุมการโต้ตอบ (Hand-shake) 

การถ่ายโอนข้อมูลแบบอนุกรม

ในการโอนถ่ายข้อมูลแบบอนุกรม ข้อมูลจะถูกส่งออกมาทีละบิต ระหว่างจุดส่งและจุดรับ การส่งข้อมูลแบบนี้จะช้ากว่าแบบขนาน การถ่ายโอนข้อมูลแบบอนุกรม ต้องการตัวกลางสำหรับการสื่อสารเพียงช่องเดียว หรือสายเพียงคู่เดียว ค่าใช้จ่ายจะถูกกว่าแบบขนาน สำหรับการส่งระยะทางไกลๆ โดยเฉพาะเมื่อเรามีระบบการสื่อสารทางโทรศัพท์ไว้ใช้งานอยู่แล้ว ย่อมเป็นการประหยัดกว่าที่จะทำการติดต่อสื่อสารทีละ 8 ชอง เพื่อการถ่ายโอนข้อมูลแบบขนาน การถ่ายโอนข้อมูลแบบอนุกรมจะเริ่มโดยข้อมูลจากจุดส่ง จะถูกเปลี่ยนให้เป็นสัญญาณอนุกรมเสียก่อน แล้วค่อยทยอยส่งออกทีละบิต ไปยังจุดรับ และที่จุดรับจะต้องมีกลไกในการเปลี่ยนแปลงข้อมูลที่รับมาทีละบิต ให้เป็นสัญญาณแบบขนานซึ่งลงตัวพอดี เช่น บิตที่ 1 ลงที่ บัสข้อมูลเส้นที่ 1

การติดต่อแบบอนุกรมอาจแบ่งตามรูปแบบการรับ-ส่งได้ 3 แบบ

1. การสื่อสารทางเดียว (simplex)

2. การสื่อสารสองทางครึ่งอัตรา (half-duplex)

3. การสื่อสารสองทางเต็มอัตรา (full-duplex

การสื่อสารทางเดียว (Simplex)

การสื่อสารทางเดียว

ข้อมูลส่งได้ทางเดียวเท่านั้น บางครั้งก็เรียกว่าการส่งทิศทางเดียว (Unidirectional data bus)

เช่น การส่งข้อมูลไปยังเครื่องพิมพ์ การกระจายเสียงของสถานีวิทยุ เป็นต้น

การสื่อสารสองทางครึ่งอัตรา (Half-duplex)

การสื่อสารสองทางครึ่งอัตรา

ข้อมูลสามารถส่งได้ทั้งสองสถานี แต่จะต้องผลัดกันส่งและผลัดกันรับ จะส่งและรับพร้อม

กันไม่ได้ เช่น วิทยุสื่อสารของตำรวจ เป็นต้น

การสื่อสารสองทางเต็มอัตรา (Full-duplex)

การสื่อสารสองทางเต็มอัตราทั้งสองสถานีสามารถรับส่งได้ในเวลาเดียวกัน เช่น การสนทนาทางโทรศัพท์ เป็นต้น