ระบบเน็ตเวอร์ก ความเร็วสูง แบบ ADSL

หน้าที่ 1 - โครงสร้างของระบบ
ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) เป็นมาตรฐานของโมเด็มเทคโนโลยีใหม่ ที่เปลี่ยนโฉมหน้าของสายโทรศัพท์ที่ทำจากลวดทองแดง ให้เป็นสัญญาณนำส่งข้อมูลความเร็วสูง โดย ADSL สามารถจัดส่งข้อมูลจากผู้ให้บริการด้วยความเร็วมากกว่า 6 Mbps ไปยังผู้รับบริการ หมายความว่า ผู้ใช้บริการสามารถ Download ข้อมูลด้วยความเร็วสูงกว่า 6 Mbps ขึ้นไปจากผู้ให้บริการอินเทอร์เน็ต และด้วยความเร็วขนาดนี้ มากเพียงพอสำหรับงานต่าง ๆ เช่น • งานเข้าถึงเครือข่ายอินเทอร์เน็ต • การให้บริการแพร่ภาพ Video On Demand • ระบบเครือข่าย LAN • การสื่อสารข้อมูลระหว่างสถานที่ทำงานกับบ้าน(Telecommuting) ADSL มีโครงสร้างของระบบสื่อสารข้อมูลเป็นแบบไม่สมมาตร (Asymmetric) ซึ่งหมายความว่าข้อมูลที่ส่งมาจาก ISP ไปยังผู้ใช้บริการจะมีความเร็วที่มากกว่า ข้อมูลที่ส่งขึ้นไปจากผู้ใช้บริการไปยัง ISP ทั้งนี้ ด้วยเหตุผลว่า การใช้งานอินเทอร์เน็ตแบบผู้ใช้งานตามบ้านส่วนใหญ่มักจะเป็นการ Download ข้อมูลเสียมากกว่าการ Upload ข้อมูล การทำงานของ Modem ADSL จะใช้การแบ่งช่องสัญญาณออกเป็น 3 ช่อง คือ ระบบโทรศัพท์เดิม, ช่องสัญญาณ ADSL upstream และช่องสัญญาณ Downstream เทคโนโลยีนี้มีชื่อว่า FDM(Frequency Division Multiplexing) โดยการจัดสรรแถบความถี่สำหรับย่านความถี่ขนาดไม่เกิน 4 KHz ปกติจะถูกนำมาใช้เป็น Voice กับ Fax ส่วนย่านความถี่ที่สูงกว่านี้ จะถูกสำรองจองไว้ให้การรับส่งข้อมูลโดยเฉพาะ ซึ่งจะถูกแบ่งออกเป็น หลายย่านความถี่ ดังเช่นช่องสัญญาณทั้งสาม ดังรูปข้างล่างนี้ โดย Downstream จะมี Bandwidth มากที่สุด [[2902]] รูป แสดงการแบ่งย่านความถี่ สำหรับModem ADSL ที่ใช้เทคโนโลยี FDM และนี่เป็นเหตุผลว่าทำไมเราจึงสามารถส่งข้อมูลสื่อสารระหว่าง Modem ในระบบ ADSL ไปมาอยู่บนคู่สายทองแดงตีเกลียวคู่เดิม และสามารถจะคุยโทรศัพท์ได้พร้อม ๆ กันไปด้วย และ Bandwidth ที่ใช้งานได้ในระบบ ADSL ที่ขยายได้ไปจนถึงเกือบ 1 MHz นั้น เป็นเพราะในระบบ Modem ADSL นั้นไม่ได้ใช้ตัวกรองแบบที่ใช้ในระบบชุมสายแบบเก่า และการลดระดับสัญญาณรบกวนจากการควอนไตซ์เซชั่น ของตัวแปลง A/D นอกจากนี้ ในแต่ละช่องสัญญาณยังสามารถแบ่งออกเป็นช่องสัญญาณย่อย ๆ ที่ความเร็วต่ำ เรียกว่า Sub-Multiplex ได้อีกหลายช่อง อย่างไรก็ดี งานที่ต้องใช้บริการ ADSL ส่วนใหญ่จะเป็นพวก Compressed Digital Video เนื่องจากเป็นสัญญาณประเภททำงานแบบ Real-Time ด้วยเหตุนี้ สัญญาณ Digital Video เหล่านี้ จึงไม่สามารถใช้ระบบควบคุมความผิดพลาด แบบที่มีอยู่ในระดับของเครือข่ายทั่วไป ดังนั้น ADSL Modem จึงมีระบบ ที่เรียกว่า Forward Error Correction ซึ่งเป็นระบบที่ช่วยลดความผิดพลาด ที่อาจเกิดขึ้นโดยสัญญาณรบกวนที่เกิดขึ้นในช่วงเวลาสั้นมาก การกำหนดให้มีการตรวจสอบสัญลักษณ์ทีละตัว การทำเช่นนี้ก็ยังช่วยลดปัญหาการควบของสัญญาณรบกวนในสาย ADSL ทำงานอย่างไร? การทำงานของ ADSL Modem จะเกิดขึ้นระหว่างชุมสายโทรศัพท์ โดยผู้ให้บริการจะต้องติดตั้งอุปกรณ์รวมสัญญาณเรียกว่า DSLAM (DSL Access Multiplexer) ในทุก ๆ ชุมสายที่ให้บริการ ซึ่งจะทำหน้าที่รวมสัญญาณจากผู้ใช้งาน ในชุมสายโทรศัพท์นั้น ๆ จากนั้นข้อมูลจะถูกส่งผ่าน เครือข่ายดิจิตอลความเร็วสูง ไปยังศูนย์กลางของผู้ให้บริการ และจากนั้นผู้ให้บริการ ADSL ก็จะเชื่อมต่อไปยังผู้ให้บริการข้อมูล เช่น ISP หรือเครือข่ายขององค์กร อุปกรณ์ที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งที่ช่วยให้ ADSL สามารถส่งข้อมูลไปได้พร้อม ๆ กับการใช้งานโทรศัพท์ก็คือ Pots Splitter โดยมันจะมีหน้าที่ในการกรองสัญญาณที่มีความถี่สูงออกจากสัญญาณย่านที่มีความถี่ต่ำ โดยถูกติดตั้งอยู่ทั้งที่ผู้ใช้งาน และที่ชุมสายโทรศัพท์ นั่นคือหากมีการใช้งานโทรศัพท์ สัญญาณโทรศัพท์จะถูกส่งผ่านสายทองแดง ไปยังชุมสายโทรศัพท์ และสัญญาณโทรศัพท์ จะถูกส่งผ่านไปยังเครือข่ายโทรศัพท์สาธารณะ(PSTN :Public switch telephone network) เพื่อเชื่อมต่อไปยังเลขหมายปลายทางต่อไป ส่วนสัญญาณข้อมูลจะถูกส่งผ่านไปยังอุปกรณ์ DSLAM การที่ ADSL สามารถส่งข้อมูลพร้อมกับการใช้งานโทรศัพท์ได้นั้น เนื่องจาก ADSL ใช้ เทคนิคการเข้ารหัสสัญญาณ (Modulation) บนย่านความถี่ที่สูงกว่าการใช้งานโทรศัพท์โดยทั่วไป ซึ่งปกติการใช้งานโทรศัพท์จะใช้ย่านความถี่ที่ 0 - 4 KHz และการใช้งาน 56K Analog Modem ก็ทำการเข้ารหัสสัญญาณบนย่านความถี่นี้เช่นกัน ซึ่งเป็นย่านเดียวกับการใช้งานโทรศัพท์ ทำให้เมื่อใช้งานโมเด็มจะไม่สามารถใช้โทรศัพท์ได้ ในขณะที่ ADSL จะเข้ารหัสสัญญาณที่ย่านความถี่สูงกว่า 4 KHz ขึ้นไป คือตั้งแต่ 30 KHz ไปจนถึง 1.1 MHz โดย ADSL มีเทคนิคการเข้ารหัสสัญญาณ 2 วิธีคือ CAP และ DMT ซึ่งด้วยเทคนิคนี้เองทำให้ การรับ-ส่งข้อมูลด้วย ADSL จึงสามารถใช้โทรศัพท์ได้เป็นปกติ โดยไม่รบกวนกันแต่อย่างใด โดยมีอุปกรณ์ Pots Splitter ที่ช่วยในการแยกย่านความถี่ของข้อมูลและความถี่ในการใช้โทรศัพท์ออกจากกัน

หน้าที่ 2 - มาตรฐานการทำงานของ ADSL
ADSL กับมาตรฐานการทำงาน ได้มีการกำหนดมาตรฐานการทำงานของ ADSL ใน ระดับปฏิบัติการเชิง Physical Layer โดย ANSI(American Nation Standard Institute) ได้กำหนดมาตรฐานของ ADSL ขึ้นมาเรียกว่า T.413-1995 ซึ่งระบุว่า อุปกรณ์ ADSL สามารถสื่อสารกันบนเครือข่ายแบบ Analog Loop ได้ ผลิตภัณฑ์ ADSL ได้ถูกผลิตขึ้นให้ใช้วิธีการของ Line Coding (การเข้ารหัสเพื่อการส่งสัญญาณในสาย) ซึ่ง วิธีการนี้มีอยู่ 2 แบบ ได้แก่ CAP (Carrier Amplitude/Phase Modulation) QAM (Quadrature Amplitude Modulation) และเทคโนโลยี DMT (Discrete Multitone) ไม่ว่าระบบ Line Coding จะเป็นเช่นใด ไม่ว่าสายสัญญาณทั้งสองเส้นจะถูกนำมาใช้เพื่อการรับส่งข้อมูลแบบ Full Duplex ก็ตาม หรือพิสัยของคลื่นความถี่จะถูกแบ่ง Upstream หรือ Downstream Bandwidth(ระบบFDM) อย่างใดอย่างหนึ่ง หรือจะต้องใช้ Echo Cancellation (เป็นการขจัดความเป็นไปได้ของสัญญาณในทิศทางใดทิศทางหนึ่งที่เป็นสัญญาณของผู้พูด จะเกิดการสะท้อนกลับมาที่ผู้พูดเอง เหมือนท่านที่พูดโทรศัพท์มือถือ จะได้ยินเสียงพูดของตนเอง) ก็ตาม ภายใต้เครือข่าย ADSL นี้ระบบ FDM กับ Echo Cancellation สามารถทำงานร่วมกันแบบผสมผสานกันได้ ในหลายกรณี มาตรฐาน ANSI ภายใต้เอกสาร T.413 ได้กำหนดให้ ADSL ใช้ Line Coding แบบเทคโนโลยี DMT และมีการเลือกใช้ FDM หรือ Echo Cancellation อย่างใดอย่างหนึ่งแทนที่จะทำงานร่วมกัน เพื่อที่ให้ได้การทำงานแบบ Full Duplex [[2903]]

หน้าที่ 3 - ความแตกต่างของ CAP และ DMT
หลักการทำงานและความแตกต่างของ CAP และ DMT CAP (Carrierless Amplitude/Phase Modulation) เป็นเทคนิคที่ถูกพัฒนาขึ้นมาในช่วงแรก ซึ่งจะแบ่งย่านความถี่ออกเป็น 3 ช่วงกว้าง ๆ คือ ส่วนของการส่งข้อมูลแบบUpstream ,การส่งข้อมูลแบบ Downstream และ ส่วนของการส่งสัญญาณเสียง (Pots) ทำให้สายโทรศัพท์เพียงเส้นเดียวสามารถรับส่งสัญญาณเสียงและข้อมูลได้ในเวลาเดียวกัน Modem ที่มีการผสมสัญญาณแบบ CAP สามารถยอมรับ การสื่อสารข้อมูลในระบบ ATM หรือแบบ Packet รวมทั้ง การรับส่งข้อมูลแบบ Synchronous Bit ได้อีกด้วย CAP ได้นิยามมาตรฐานการทำงานของการสื่อสารข้อมูล 2 แบบ แบบแรกได้แก่ Class A ซึ่งสามารถขนถ่ายข้อมูลแบบ Packet หรือแบบ Cell ได้ ซึ่งช่องสัญญาณนี้ไม่ค่อยอ่อนไหวในเรื่องของ Delay มากนัก ส่วนแบบที่สองเรียกว่า Class B Service ซึ่งเป็นช่องสัญญาณที่ใช้ขนถ่ายข้อมูลที่ค่อนข้างเปราะบางต่อปัญหา Delay โดยช่องสัญญาณนี้ ถูกออกแบบมาเพื่อขนถ่ายข้อมูลแบบ Bit Synchronous ตัวอย่าง เช่น สัญญาณ ISDN ที่ความเร็ว 16 kbps เป็นต้น ซึ่ง Class B นี้จะกำหนดให้ระบบ FEC(Forward Error Correction) เป็นเพียง Option เท่านั้น และช่องสัญญาณข้อมูลทั้งสองเมื่อรวมเข้ากับ EOC (Embedded Operations Channel) แล้วจากนั้นก็ป้อนเข้าสู่ ADSL Modem DMT (Discrete Multitone) สำหรับ ระบบ DMT นั้น สายทองแดงคู่จะสามารถรองรับ Bandwidth ขนาด 1 MHz ที่อาจถูกแบ่งออกเป็น 2 ส่วน โดยส่วนที่ 1 สำหรับช่องสัญญาณเสียง และอีกส่วนหนึ่งสำหรับช่องสัญญาณข้อมูล ซึ่งจะมีการแบ่งแต่ละช่วงความถี่ ออกเป็นช่วงเล็ก ๆ อีกโดยเรียกว่า Bin ซึ่งแต่ละ Bin จะถูกแบ่งออกเป็น Bin ละ 4 KHz ซึ่งเทคนิคนี้จะมีคุณสมบัติพิเศษคือ มันจะสามารถเลือกย่านความถี่ที่เหมาะสม กับสภาพแวดล้อมและคุณภาพสายในขณะนั้นได้โดยอัตโนมัติ เช่นเมื่อใดที่เราใช้โทรศัพท์ เสียงจะถูกส่งผ่านไปทางช่องสัญญาณเสียงที่มีความถี่ต่ำกว่า 4 KHz ขณะที่ ADSL จะใช้ช่วงสัญญาณที่สูงกว่า ทำให้ข้อมูลคอมพิวเตอร์สามารถอยู่แยกออกต่างหากจากข้อมูลเสียง ข้อมูลที่ส่งจากคอมพิวเตอร์ไปยังอินเทอร์เน็ต จะใช้ช่องสัญญาณหลาย ๆ ช่องสัญญาณรวมกัน เพื่อให้ได้อัตราการรับส่งข้อมูลดีที่สุด ขณะที่สัญญาณที่ส่งมาจากอินเทอร์เน็ตไปยังคอมพิวเตอร์ จะใช้ช่องสัญญาณอีกกลุ่ม ทำให้สามารถคุยโทรศัพท์ขณะที่ Download ข้อมูลได้โดยไม่ทำให้อัตราความเร็วของการ Download นั้นลดลงแต่อย่างไร แนวความคิดพื้นฐานของการแยก Bandwidth ที่มีอยู่ให้เป็นช่องสัญญาณย่อย ๆ เป็นจำนวนมาก และสามารถทำงานได้โดยไม่กวนกัน ดังนั้น ในแต่ละช่องสัญญาณมีประสิทธิภาพในการทำงานสูงสุด และถ้าหากว่าช่องสัญญาณย่อยใด ไม่มีการส่งข้อมูลใด ๆ ก็สามารถปิดทิ้งเมื่อใดก็ได้ ซึ่งปัจจุบันนี้ เทคโนโลยีนี้ถือเป็นเทคโนโลยีมาตรฐานในการเข้ารหัสสัญญาณของ ADSL ADSL Modem ที่ทำงานบนพื้นฐานของ DMT เราสามารถมองว่า ภายในประกอบด้วย Modem ขนาดจิ๋วจำนวน 256 ตัว แต่ละตัวมีความถี่ช่องสัญญาณที่ 4 KHz ซึ่งทำงานพร้อมกันในเวลาเดียว โดยระบบ DMT จะใช้คลื่นพาหลายตัวที่สร้าง ช่องสัญญาณย่อยเหล่านี้ขึ้นมา ซึ่งช่องสัญญาณเหล่านี้ จะมีการผสมสัญญาณเองโดยอิสระ ด้วยความถี่ที่ใช้ผสมสัญญาณ ซึ่งสอดคล้องกับความถี่กลางของช่องสัญญาณย่อย ๆ โดยกระบวนการที่เกิดขึ้นนี้เป็นแบบขนานกัน ช่องสัญญาณย่อยแต่ละช่องนี้ จะทำการผสมสัญญาณโดยใช้วิธีการแบบ QAM และสามารถนำพาข้อมูล 0 – 15 บิตต่อ 1 สัญลักษณ์ ต่อ 1 Hz โดยจำนวนของบิตที่สามารถขนส่งได้อย่างแท้จริง ขึ้นอยู่กับลักษณะพิเศษของสายสัญญาณ และบางช่องสัญญาณย่อยอาจสามารถถูกละทิ้ง หากมีสัญญาณรบกวนเกิดขึ้นจากภายนอก [[2901]] รูป แสดงความแตกต่างของการทำงานแบบ CAP และ DMT ประโยชน์จากการใช้บริการ ADSL • สามารถคุยโทรศัพท์พร้อมกับการใช้งานอินเทอร์เน็ตได้ ด้วยสายโทรศัพท์เส้นเดียวกัน โดยไม่หยุดชะงัก • ท่านสามารถเชื่อมต่อกับอินเทอร์เน็ตด้วยความเร็วเป็น 140 เท่าเมื่อเทียบกับการใช้ Modem แบบ Analog ธรรมดา • การเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตจะถูกเปิดอยู่เสมอ (Always on Access) ที่เป็นเช่นนี้ เนื่องจากการส่งถ่ายข้อมูลถูกแยกออกจากการ เรียกเข้ามาของ Voice หรือ Fax ดังนั้นการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตจะไม่ถูกกระทบกระเทือนแต่อย่างใด • ไม่มีปัญหาเนื่องจากสายไม่ว่าง ไม่ต้อง Connect ให้ยุ่งยาก • ADSL ต่างจาก Cable Modem ตรงที่ ADSL จะมีสายสัญญาณพิเศษเฉพาะเพื่อเชื่อมต่อกับอินเทอร์เน็ต ขณะที่ Cable Modem เป็นการ Share ใช้สายสัญญาณกับคนอื่น • Bandwidth จะมีขนาดคงที่ ขณะที่ Cable Modem จะถูกบั่นทอนลงตามปริมาณการใช้งาน • สายสัญญาณที่ผู้ให้บริการ ADSL เป็นสายสัญญาณอิสระไม่ต้องไป Share ใช้งานกับใครด้วยเหตุนี้ จึงมีความน่าเชื่อถือ และมีความปลอดภัยสูง

หน้าที่ 4 - อัตราความเร็วในการรับส่งข้อมูลบน ADSL
Full Rate ADSL เป็น ADSL ที่มีศักยภาพในการส่งถ่ายข้อมูลข่าวสาร ที่ความเร็ว 8 Mbps และสำหรับ G.Lite ADSL เป็น ADSL ที่สามารถส่งถ่ายข้อมูลข่าวได้ได้สูงถึง 1.5 Mbps ขณะที่กำลัง Download ความเร็วขนาดนี้ คิดเป็น 25 เท่าเมื่อเทียบกับการใช้ Modem แบบ Analog ขนาด 56K และคิดเป็น 50 เท่าเมื่อเทียบกับการใช้ Modem ความเร็ว 28.8K อัตราความเร็วขึ้นอยู่กับ ระดับของการให้บริการ จากผู้ให้บริการ โดยปกติแล้ว Modem ที่เป็นระบบ ADSL สามารถ Download ข้อมูลได้ที่ความเร็ว 256 Kbps ไปจนถึง 8 Mbps นอกจากนี้ มาตรฐาน G.Lite สามารถให้บริการที่อัตราความเร็วเป็น 1.5 Mbps ADSL สามารถทำงานที่ Interactive Mode หมายความว่า ที่ Mode การทำงานนี้ ADSL สามารถให้บริการรับส่งข้อมูล ที่ความเร็วมากกว่า 640 Kbps พร้อมกันทั้งขาไปและขากลับ ระหว่าง 1.5 – 6.1 Mbps ส่วนอัตราความเร็วของช่องสัญญาณแบบ Duplex อยู่ที่ 16 – 640 Kbps ในปัจจุบันมี ADSL มีการใช้งานมากขึ้นเรื่อย ๆ และยังได้รับการสนับสนุนจากภาครัฐ เช่น โครงข่ายอินเทอร์เน็ตโปรโตคอล ขององค์การโทรศัพท์ (IP Network) ที่เปิดให้บริการฟรีอินเทอร์เน็ตสำหรับผู้ใช้เลขหมายขององค์การโทรศัพท์ อีกทั้งองค์การโทรศัพท์ยังได้เปิดให้ ISP ได้มาเช่าโครงข่าย IP Network โดยไม่ต้องไปลงทุนสร้างเครือข่ายเพิ่มเพื่อลดความซ้ำซ้อนในการลงทุน และจะเป็นปัจจัยกระตุ้นที่สำคัญต่อการเจริญเติบโตของผู้ใช้บริการอินเทอร์เน็ตในเมืองไทย ซึ่งจะทำให้อินเทอร์เน็ตความเร็วสูง ADSL ได้ขยายเครือข่ายไปสู่ต่างจังหวัดด้วย [[2911]]

หน้าที่ 5 - ผู้เขียน
นางสาวทัตยา งามมิตรสมบูรณ์ นายปรีชา ขุนจันทร์ รุ่น MIT 9 นักศึกษาหลักสูตรวิทยาศาสตรมหาบัณฑิต (การจัดการเทคโนโลยีสารสนเทศ) สำนักวิชาสารสนเทศศาสตร์ มหาวิทยาลัยวลัยลักษณ์