เคเบิลไต้นำ (Submarine cable)

เคเบิลใต้น้ำ (Submarine cable)
เป็นสื่ออีกอย่างหนึ่งที่มีการใช้ในการสื่อสาร โทรคมนาคมระหว่างประเทศ มีการรับส่งสัญญาณทุกชนิดได้อย่างมีประสิทธิภาพ ได้มาการพัฒนาเทคโนโลยีเรื่อยๆมาเป็นลำดับตั้งแต่ ยุคของเคเบิลใต้น้ำชนิดแกน ( Coaxial cable) มาจนถึง สายเคเบิลชนิดใยแก้ว( Optial fiber cable) ซึ่งมีใช้แพร่หลาย ทั่วโลกเพราะเหมาะกับสภาวะการณ์ปัจจุบัน และมีการพัฒนาความสามารถให้ทันสมัย โครงข่ายเคเบิลใต้น้ำ ( Submarine cable networks มีประวัติที่น่าสนใจ นับตั้งแต่ พ.ศ.2393 มีการวางสายเคเบิลใต้น้ำที่ช่องแคบอังกฤษ ในขณะที่สายเคเบิลโทรเลขทางทราสแอตแลนติค เส้นแรกวางใน พ.ศ. 2410 ปัจจุบันสายเคเบิลใต้น้ำสามารถวางได้เร็วกว่าในอดีตเนื่องจาก ความก้าวหน้าของเทคโนโลยี ทำให้มีการวางสายเคเบิลใต้น้ำในภูมิภาคเอเชีย-แปซิฟิค นานกว่า 10 ปีแล้ว และมีปริมาณทราฟฟิกโทรศัพท์ระหว่างประเทศเพิ่มขึ้นถึง 10 เท่าตัว ประมาณกันว่า สิ้นปี 2539 นี้ ทั่วโลกจะมีการลงทุนทางด้านเคเบิลใต้น้ำใยแก้วมากกว่า 15 พันล้านเหรียญสหรัฐ ใน จำนวนหนึ่งกว่าครึ่งเป็นของภูมิภาคเอเชีย-แปซิฟิคเนื่องจากมีความเจริญเติบโตทางด้านเศรษฐกิจ ทำให้ความต้องการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว

ข้อดีของเคเบิลใต้น้ำใยแก้ว
1. หากเป็นระบบดาวเทียมที่มีระยะทางในการสื่อสารสัญญาณไป-กลับมากกว่า 72,000 กิโลเมตรแล้ว จะมีการหน่วงเวลา (Propagation delay) ราว 0.5 วินาที นอกจากนี้สภาพภูมิอากาศยังมีผลต่อการทำงาน ที่เกิดการลดทอนสัญญาณได้ด้วย แต่ระบบเคเบิลใต้น้ำใยแก้วมีการหน่วงของเวลาค่อนข้างน้อย ระบบดาวเทียมมีข้อดีคือ ส่งข้อมูลข่าวสารได้มาก และการรับสัญญาณตามพื้นที่ต่างของโลกทำได้ง่ายแต่ ก็ขาดความปลอดภัย ถ้าไม่มีการเข้ารหัสป้องกัน
2. ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีทำให้ลดค่ายใช้จ่ายในการก่อสร้างและบำรุงรักษาระบบเคเบิลใยแก้วได้มาก ถึงแม้ดาวเทียมจะมีการสื่อสารแบบหลายๆจุด(Multi point) ซึ่งค่อนข้างประหยัดก็ตามแต่ระบบเคเบิลใยแก้ว ยังได้เปรียบด้านค่าใช้จ่ายระหว่างจุดต่อจุด และยังสามารถรับส่งสัญญาณได้เป็นจำนวนมากอีกด้วย
3. จากการใช้ DS-3 ทำให้ช่วยร่นเวลาในการนำ unactivated capacity ในระบบเคเบิลใต้น้ำมาใช้เป็นผล ให้มีการพัฒนาบริการในระบบดิจิตอลใหม่ๆ เช่น การสื่อสารข้อมูลด้วยความเร็วสูง video-audio conference ซึ่งต้องการระบบที่มี capacity มากๆ และการสื่อสารที่มีคุณภาพสูง

ลักษณะของเคเบิลใต้น้ำระบบเคเบิลใต้น้ำ
เป็นระบบที่ใช้ในการรับ-ส่งสัญญาณ โทรคมนาคมผ่านสายเคเบิลที่ทอดตัวอยู่ใต้ทะเล หรือมหาสมุทรเป็นระยะทางไกล เชื่อมโยงระหว่างสถานีเคเบิลใต้น้ำ 2 สถานี อาจเป็นระหว่างจุดต่อจุด หรือระหว่างประเทศต่อประเทศ เนื่องจากระยะทางที่ค่อนข้างไกล จำเป็นต้องมีอุปกรณ์ทวนสัญญาณหรือ รีพีตเตอร์ (repeater) เพื่อช่วยขยายช่องสัญญาณและทำให้คุณภาพของสัญญาณไม่เปลี่ยนแปลง สายเคเบิลใต้น้ำ ทั่วไปออกแบบให้มีอายุการใช้งาน 25 ปีขึ้นไป อุปกรณ์ทวนสัญญาณ ถ้าเป็นระบบเคเบิลใต้น้ำชนิดแกนร่วม แต่ละตัวห่างกันประมาณ 15 กิโลเมตร เนื่องจากอัตราการสูญเสียของสัญญาณสูง ส่วนเคเบิลใต้น้ำชนิดใยแก้ว แต่ละตัวห่างกันประมาณ 100 กิโลเมตร หรือมากกว่านั้น ระบบเคเบิลใต้น้ำเป็นระบบที่ได้รับความนิยมทั่วโลก ที่ผ่านมาในอดีตเป็นสายเคเบิลชนิดแกนร่วม ซึ่งตอนนี้ความจุไม่เพียงพอ ปัจจุบันและอนาคตจึงมีการพัฒนาเป็นสายเคเบิลใยแก้ว ทำให้สามารถสื่อสารในระบบดิจิตอล รับส่งสัญญาณด้วยแถบความถี่ที่กว้างกว่า รับส่งด้วยอัตราที่เร็วกว่าแลัรองรับการสื่อสารโทรคมนาคมได้ทุกรูปแบบ

การพัฒนาของเคเบิลใต้น้ำระบบเคเบิลใต้น้ำ
ยุคแรกใช้สายเคเบิลใยแก้วขนาดความยาวคลื่น (wave length) 1.4 um ที่มีอัตราความเร็ว 295.6 Mbit/s อัตรารับส่งสัญญาณ 280 Mbit/s ทำให้ได้ช่องสัญญาณ 3,780 ช่อง ( 64 Kbit/s ต่อช่องสัญญาณ ในยุคที่ 2 ใช้สายเคเบิลใยแก้วขนาดความยาวคลื่น (wave length) 1.55 um ที่มีอัตราความเร็ว 560 Mbit/s ทำให้ได้วงจรเสียงพูด ( voice channel) เพิ่มขึ้นถึง 40,000 วงจรคู่ หมายความว่ามันต้องการใช้อุปกรณ์ทวนสัญญาณ จำนวนน้อย สายเคเบิลใต้น้ำจะมีสายใยแก้วเพียง 2 คู่ โดยอีกคู่ใช้เป็นคู่สายสำรอง ซึ่งสามารถรองรับ ทราฟฟริค เท่ากับวงจรโทรทัศน์ถึงกว่า 30,000 วงจร ระบบเคเบิลทั่วๆไปมักถูกออกแบบมาให้ใช้งานราว 25 ปี และต้องมีการทดสอบความไว้วางใจเพิ่มเติม และมีการใช้เรื่ออกสำรวจซ่อมแซมราว 2-3 ครั้งตลอดการใช้งานของมัน ระบบเคเบิลยุคที่ 3 มีการนำ optical fiber amplifiers เข้ามาเกี่ยวข้องด้วย ระบบดังกล่าวสัญญาณจะ ถูกรีพีตโดยตรงโดยไม่มีการแปลงสัญญาณไฟฟ้าในรีพีตเตอร์แต่อย่างใด นอกจากนี้การพัฒนาทางเทคโนโลยีก้าวหน้าขึ้น ความร่วมมือระหว่าง KDD(ญี่ปุ่น) กับ AT&T ( สหรัฐอเมริกา) ในการพัฒนาระบบเคเบิลใต้น้ำใยแก้ว สามารถส่งสัญญาณได้ที่ความเร็ว 100 Gbit/s ได้ในราวปี 2543 ซึ่งรองรับการสื่อสารโทรศัพท์ได้ถึง 1.2 ล้านช่อง นอกเหนือจากการส่งสัญญาณโทรทัศน์อีก 2,000 ช่อง

โครงข่ายเคเบิลใต้น้ำ
โครงข่ายเคเบิลใต้น้ำในเอเชีย-แปซิฟิค
- TCP-3/HAW-4
- NPC
- TPC-4
- HAW-5
- PacRim East
- PacRim West
- TASMAN-2
- TPC-5
- JASAURAUS
- Indonesia-USA

โครงข่ายเคเบิลใต้น้ำย่านตะวันออกไกล
- C-J (China-Japan)
- R-J-K (Russia-Japan-Korea)
- C-KC (China-Korea Cable)

โครงข่ายเคเบิลใต้น้ำในย่านเอเชียตะวันออกเฉียงใต้
- G-P-T/HONAL-2/H-J-K
- APC
- V-T-H
- APC-N

โครงข่ายเคเบิลใต้น้ำ
- AOFSCN
- B-S
- SEA-ME-WE-2
- SEA-ME-WE-3

โครงข่ายเคเบิลใต้น้ำ FLAG ( Fibre optic Link Around the Globe)
เป็นโครงการเคเบิลใต้น้ำที่มีขนาดใหญ่ที่สุดและยาวที่สุดในโลก ริเริ่มขึ้นโดยบริษัท ไนเน็กซ์ ซิเต็ม (Nynex System) คาดว่าจะแล้วเสร็จสมบูรณ์กลางปี 2540 เชื่อมต่อการสื่อสารข้ามทวีปรวม 16 ประเทศเช่น สหราชอาณาจักร เวียดนาม ฮ่องกง อินโดนีเซีย ฟิลิปปินส์ มาเลเซีย ไทย และจีน โดยเริ่มต้นที่ สหราชอาณาจักร ผ่านทะเลเมดิเตอร์เรเนียน คลองสุเอซ มหาสมุทรอินเดีย ช่องแคบมะละกา และทะเลจีนใต้สินสุดที่ประเทศญี่ปุ่น คิดเป็นความยาว 28,000 กิโลเมตร มูลค่าราว 1 หมื่นล้านเหรียญสหรัฐ โยงการสื่อสารให้กับประชากรโลกกว่า 75 เปอร์เซ็นต์ เป็นระบบที่สื่อสัญญาณด้วยเคเบิลที่มีความจุ จำนวน 120,000 วงจร สามารถรองรับการสนทนาทางโทรศัพท์ได้พร้อมกันถึง 600,000 ราย ส่งสัญญาณด้วยความเร็วสูงถึง 5 กิกะไบต์ต่อวินาที และจะพัฒนาความเร็วให้สูงขึ้นเป็น 20 -40 กิกะไบต์ต่อวินาที สิ่งที่ถือเป็นจุดเด่นของโครงการคือ 1. เป็นการลงทุนโครงข่ายใต้น้ำที่มีขนาดใหญ่ครังแรกและมากที่สุดเท่าที่เคยมีมา การจัดสรรเงินทุนที่ยุ่งยากซับซ้อนที่สุด 2. ได้รับการประกันภัยทางการเมืองจาก Exin สหรัฐอเมริกา และ MITI ประเทศญี่ปุ่นอีกด้วย 3. แสดงถึงความร่วมมือขององค์กรต่างทั้งภาครัฐและเอกชนของที่จะสร้างระบบเคเบิลใยแก้วใต้น้ำที่ยาวที่สุดในโลก เพื่อให้เหล่ามวลมนุษย์ชาติไว้ติดต่อสื่อสารกัน อันจะนำมาซึ่งสันติภาพและความสุขร่วมกัน ในส่วนประเทศไทยลงทุนโดย กสท. และบริษัทเทเลคอม เอเชีย

ระบบเคเบิลใต้น้ำในประเทศไทย
ปัจจุบัน การสื่อสารแห่งประเทศไทยมีระบบเคเบิลใต้น้ำเชื่อโยงกับกลุ่มประเทศอาเซียน ประเทศในแถบเอเชียตะวันออกไกล ทวีปอเมริกาเหนือ ทวีปออสเตรียใต้ และทวีปยุโรป โดยมีสถานีโทรคมนาคมใต้น้ำ 3 แห่ง คือ
1. สถานีชลี 1 - เพชรบุรี ตั้งอยู่ที่ ต.หาดเจ้าสำราญ อ. เมือง จ. เพชรบุรี
2. สถานีชลี 2 - สงขลา ตั้งอยู่ที่ ต. เขารูปข้าง อ.เมือง จ.สงขลา
3. สถานีชลี 3 - ศรีราชา ตั้งอยู่ภายในบริเวณสถานีดาวเทียมภาคพื้นดิน ต.ทุ่งสุขลา อ.ศรีราชา จ. ชลบุรี

ส่ง SDHและOPTICAL FIBER

SDH (Synchronous Digital Hierarchy)

SDH เป็นเทคโนโลยีมาตรฐาน สำหรับการส่งผ่านข้อมูลแบบ synchronous บนตัวกลางใยแก้ว และเทียบได้มาตรฐานสากลของ Synchronous Optical Network แต่เทคโนโลยีทั้งสองให้ความเร็วมากกว่า และถูกกว่าเครือข่ายติดต่อภายใน เมื่อเทียบกับอุปกรณ์ PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) ในการส่งผ่านแบบดิจิตอล "synchronous" หมายถึง บิตจากการเรียก 1 ครั้งได้รับการนำภายใน 1 frame ของการส่ง Plesiochronous หมายถึง "เกือบจะ synchronous" หรือ การเรียก 1 ครั้งต้องดึงจาก frame การส่งมากกว่า 1 frame SDH ใช้ตาม Synchronous Transport Modules (STM) และอัตรา คือ STM-1 (155 megabits ต่อวินาที), STM-4 (622 Mbps), STM-16 (2.5 gigabits ต่อวินาที), และ STM-64 (10 Gbps)

SDH
ย่อมาจาก Synchronous Digital Heirarchy SDH เป็นคำศัพท์ที่มีความหมายถึงการวางลำดับการสื่อสารแบบซิงโครนัสในตัวกลางความเร็วสูง ซึ่งโดยปกติใช้สายใยแก้วเป็นตัวนำสัญญาณ การสื่อสารภายในเป็นแบบซิงโครนัส คือส่งเป็นเฟรม และมีการซิงค์บอกตำแหน่ง เริ่มต้นเฟรมเพื่อให้อุปกรณ์รับตรวจสอบสัญญาณข้อมูลได้ถูกต้อง มีการรวมเฟรมเป็นช่องสัญญาณที่แถบกว้างความเร็วสูงขึ้น และจัดรวมกันเป็นลำดับ เพื่อใช้ช่องสื่อสารบนเส้นใยแก้วนำแสงความเป็นมาของ SDH มีมายาวนานแล้ว เริ่มจากการจัดการโครงข่ายสายโทรศัพท์ ซึ่งสัญญาณโทรศัพท์ได้เปลี่ยนเป็นดิจิตอล โดยช่องสัญญาณเสียงหนึ่งช่องใช้สัญญาณแถบกว้าง 64 กิโลบิต แต่ในอดีตการจัดมาตรฐานลำดับชั้นของเครือข่ายสัญญาณเสียงยังแตกต่างกัน เช่นในสหรัฐอเมริกา มีการจัดกลุ่มสัญญาณเสียง 24 ช่อง เป็น 1.54 เมกะบิต หรือที่เรารู้จักกันในนาม T1 และระดับต่อไปเป็น 63.1, 447.3 เมกะบิต แต่ทางกลุ่มยุโรปใช้ 64 กิโลบิตต่อหนึ่งสัญญาณเสียง และจัดกลุ่มต่อไปเป็น 32 ช่องเสียงคือ 2.048 เมกะบิต ที่รู้จักกันในนาม E1 และจัดกลุ่มใหญ่ขึ้นเป็น 8.44, 34.36 เมกะบิตการวางมาตรฐานใหม่สำหรับเครือข่ายความเร็วสูงจะต้องรองรับการใช้งานต่าง ๆ ทั้งเครือข่ายสัญญาณโทรศัพท์ และสัญญาณมัลติมีเดียอื่น ๆ เช่น สัญญาณโทรทัศน์ ข้อมูลบนอินเทอร์เน็ต และที่จะเกิดขึ้นในอนาคตอีกได้ คณะกรรมการจัดการมาตรฐาน SDH จึงรวมแนวทางต่าง ๆ ในลักษณะให้ยอมรับกันได้ โดยที่สหรัฐอเมริกา เรียกว่า SONET ดังนั้นจึงอาจรวมเรียกว่า SDH/SONET การเน้น SDH/SONET ให้เป็นกลางที่ทำให้เครือข่ายประยุกต์ใช้งานต่าง ๆ วิ่งลงตัวได้จึงเป็นเรื่องสำคัญเนื่องจากโครงข่ายของ SDH/SONET ใช้เส้นใยแก้วนำแสงเป็นหลัก โดยวางแถบกว้าง พื้นฐานระดับต่ำสุดไว้ที่ 51.84 เมกะบิต โดยที่ภายในแถบกว้างนี้จะเป็นเฟรมข้อมูลที่สามารถนำช่องสัญญาณเสียงโทรศัพท์ หรือการประยุกต์อื่นใดเข้าไปรวมได้ และยังรวมระดับช่องสัญญาณต่ำสุด 51.84 เมกะบิตนี้ให้สูงขึ้น เช่นถ้าเพิ่มเป็นสามเท่าของ 51.84 ก็จะได้ 155.52 ซึ่งเป็นแถบกว้างของเครือข่าย ATMโมเดลของ SDH แบ่งออกเป็นสี่ชั้น เพื่อให้มีการออกแบบและประยุกต์เชื่อมต่อได้ตาม มาตรฐานหลักชั้นแรกเรียกว่าโฟโตนิก เป็นชั้นทางฟิสิคัลที่เกี่ยวกับการเชื่อมเส้นใยแก้วนำแสง และอุปกรณ์ประกอบทางด้านแสงชั้นที่สอง เป็นชั้นของการแปลงสัญญาณแสง เป็นสัญญาณไฟฟ้า หรือในทางกลับกัน เมื่อแปลงแล้วจะส่งสัญญาณไฟฟ้าเชื่อมกับอุปกรณ์สื่อสารอื่น ๆ ชั้นนี้ยังรวมถึงการจัดรูปแบบเฟรมข้อมูล ซึ่งเป็นเฟรมมาตรฐาน แต่ละเฟรมมีลักษณะชัดเจนที่ให้อุปกรณ์ตัวรับและตัวส่งสามารถซิงโครไนซ์เวลากันได้ เราจึงเรียกระบบนี้ว่า ซิงโครนัสชั้นที่สามเป็นชั้นที่ว่าด้วยการรวมและการแยกสัญญาณ ซึ่งได้แก่วิธีการมัลติเพล็กซ์ และดีมัลติเพล็กซ์ เพราะข้อมูลที่เป็นเฟรมนั้นจะนำเข้ามารวมกัน หรือต้องแยกออกจากกัน การกระทำต้องมีระบบซิงโครไนซ์ระหว่างกันด้วยชั้นที่สี่ เป็นชั้นเชื่อมโยงขนส่งข้อมูลระหว่างปลายทางด้านหนึ่งไปยังปลายทางอีกด้านหนึ่ง เพื่อทำให้เกิดวงจรการสื่อสารที่สมบูรณ์ ในการสื่อสารระหว่างอุปกรณ์หนึ่งไปยังอีกอุปกรณ์หนึ่งจึงเสมือนเชื่อมโยงถึงกันในระดับนี้เพื่อให้การรับส่งระหว่างปลายทางด้านหนึ่งไปยังอีกปลายทางด้านหนึ่งมีลักษณะสื่อสารไปกลับได้สมบูรณ์ การรับส่งจึงมีการกำหนดแอดเดรสของเฟรมเพื่อให้การรับส่งเป็นไปอย่างถูกต้อง กำหนดโมดูลการรับส่งแบบซิงโครนัส ที่เรียกว่า STM - Synchronous Transmission Module โดย เฟรมของ STM พื้นฐาน มีขนาด 2430 ไบต์ โดยส่วนกำหนดหัวเฟรม 81 ไบต์ ขนาดแถบกว้างของการรับส่งตามรูปแบบ STM จึงเริ่มจาก 155.52 เมกะบิตต่อวินาที ไปเป็น 622.08 และ 2488.32 เมกะบิตต่อวินาที จะเห็นว่า STM ระดับแรกมีความเร็ว 155.52 เมกะบิตต่อวินาที ซึ่งเป็น 3 เท่าของแถบกว้างพื้นฐานของ SDH ที่ 51.84 เมกะบิตต่อวินาที STM จึงเป็นส่วนหนึ่งที่อยู่ภายใน SDH ด้วยเมื่อพิจารณาให้ดีจะเห็นว่า ผู้ออกแบบมาตรฐาน SDH ต้องการให้เป็นทางด่วนข้อมูลข่าวสาร ที่จะรองรับระบบเครือข่ายโทรศัพท์ที่มีอัตราการส่งสัญญาณกันเป็น T1, T3, หรือ E1, E3 ขณะเดียวกันก็รองรับเครือข่าย ATM (Asynchronous Transfer Mode) ที่ใช้ความเร็วตามมาตรฐาน STM ดังที่กล่าวแล้ว โดยที่ SDH สามารถเป็นเส้นทางให้กับเครือข่าย ATM ได้หลาย ๆ ช่องของ ATM ในขณะเดียวกัน SDH จึงเสมือนถนนของข้อมูลที่ใช้เส้นใยแก้วนำแสงเพื่อรองรับแถบกว้างของสัญญาณสูง ขณะเดียวกันก็ใช้งานโดยการรวมสัญญาณข้อมูลต่าง ๆ เข้ามาร่วมใช้ทางวิ่งเดียวกันได้



OPTICAL FIBER
เส้นใยแก้วนำแสง (fiber optic)
คืออะไรเส้นใยแก้วนำแสงหรือไฟเบอร์ออปติก เป็นตัวกลางของสัญญาณแสงชนิดหนึ่ง ที่ทำมาจากแก้วซึ่งมีความบริสุทธิ์สูงมาก เส้นใยแก้วนำแสงมีลักษณะเป็นเส้นยาวขนาดเล็ก มีขนาดประมาณเส้นผมของมนุษย์เรา เส้นใยแก้วนำแสงที่ดีต้องสามารถนำสัญญาณแสงจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งได้ โดยมีการสูญเสียของสัญญาณแสงน้อยมาก เส้นใยแก้วนำแสงสามารถแบ่งตามความสามารถในการนำแสงออกได้เป็น 2 ชนิด คือ เส้นใยแก้วนำแสงชนิดโหมดเดี่ยว (Singlemode Optical Fibers, SM) และชนิดหลายโหมด (Multimode Optical Fibers, MM)

Single Mode
เป็นการใช้ตัวนำแสงที่บีบลำแสงให้พุ่งตรงไปตามท่อแก้ว โดยมีการกระจายแสงออกทางด้านข้างน้อยที่สุด เหมาะสำหรับในการใช้กับระยะทางไกลๆ การเดินสายใยแก้วนำแสงกับ ระยะทางที่ไกลมาก เช่น เดินทางระหว่างประเทศ ระหว่างเมือง มักใช้แบบ single mod

Multi Mode
เป็นเส้นใยแก้วนำแสงที่มีลักษณะการกระจายแสง ออกด้านข้างได้ ดังนั้นจึง ต้องสร้างให้มีดัชนีหักเหของแสง กับอุปกรณ์ฉาบผิวที่สัมผัสกับ cladding ให้สะท้อนกลับหมด หากการให้ดัชนีหักเหของแสงมีลักษณะทำให้แสงเลี้ยวเบนทีละน้อย เราเรียกว่าแบบเกรดอินเด็กซ์ หากให้แสงสะท้อนโดยไม่ปรับคุณสมบัติของแท่งแก้วให้แสงค่อยเลี้ยวเบนก็เรียกว่าแบบ สเต็ปอินเดกซ์ เส้นใยแก้วนำแสงที่ใช้ในเครือข่ายแลน ส่วนใหญ่ใช้แบบมัลติโหมด โดยเป็นขนาด 62.5/125 ไมโครเมตร หมายถึงเส้นผ่าศูนย์กลางของท่อแก้ว 62.5 ไมโครเมตร และของเคลดดิงรวมท่อแก้ว 125 ไมโครเมตร คุณสมบัติของเส้นใยแก้วนำแสงแบบ Step Index มีการสูญเสียสูงกว่าแบบ Grad Index

แสงสามารถเดินทางผ่านเส้นใยแก้วนำแสงได้อย่างไร
สร้างของเส้นใยแก้วนำแสงมีส่วนอย่างมากในการส่งผ่านแสง โดยแสงในเส้นใยแก้วนำแสงจะถูกทำให้สะท้อนกลับไปกลับมาระหว่างรอยต่อของแกนกลาง (core) และฉนวนที่หุ้ม (cladding) จากปลายข้างหนึ่งไปยังอีกปลายข้างหนึ่งของเส้นใยแก้วนำแสง สาเหตุที่ต้องมี cladding หุ้มส่วนของ core ไว้ ก็เนื่องจากว่า ถ้าหาก core สัมผัสกับอากาศโดยตรง อาจมีสิ่งปนเปื้อนในอากาศหรือ คราบน้ำมันมาเกาะจับที่ core ซึ่งจะทำให้การสะท้อนกลับของแสงภายใน core ไม่ดี เป็นเหตุให้มีการสูญเสียสัญญาณแสงขึ้น ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมี cladding มาหุ้มไว้เพื่อป้องกันเหตุการณ์ดังกล่าว นอกจากนี้แล้ว ถัดจากชั้น cladding ออกมาก็จะมีฉนวนหุ้มอีกชั้นหนึ่ง เพื่อเพิ่มความแข็งแรงให้เส้นใยนำแสงโค้งงอได้ด้วยรัศมีค่าหนึ่งโดยไม่แตกหัก โดยทั่วไปเมื่อแสงเดินทางจากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่ง จะเกิดปรากฎการณ์ของการสะท้อน (reflection) และการหักเห (refraction) ของแสงขึ้นที่ผิวรอยต่อระหว่างตัวกลางทั้งสอง ซึ่งสำหรับในกรณีพิเศษที่ตัวกลางที่แสงตกกระทบมีค่าดัชนีหักเหมากกว่าในอีกตัวกลางหนึ่ง ( n2>n1 ; โดย n1 คือค่าดรรชนีหักเหของแสงในตัวกลางที่แสงหักเห และ n2 คือค่าดรรชนีหักเหของตัวกลางที่แสงตกกระทบ) และมีมุมตกกระทบที่พอเหมาะก็จะทำให้เกิดปรากฎการณ์ที่เรียกว่า การสะท้อนกลับหมดของแสง (Total Internal Reflection) ขึ้น ซึ่งปรากฎการณ์ดังกล่าวสามารถนำมาอธิบายถึงรูปแบบการเดินทางของแสงอย่างง่ายในเส้นใยแก้วนำแสงได้ค่าดรรชนีหักเหของตัวกลางหนึ่ง ๆ ก็คือ อัตราส่วนระหว่างความเร็วของแสงในอากาศกับความเร็วของแสงในตัวกลางนั้น ๆ เช่น ค่าดรรชนีหักเหของน้ำมีค่าประมาณ 1.3 นั่นคือแสงเคลื่อนที่ในอากาศได้เร็วกว่าในน้ำ

ตัวส่งแสงและรับแสง
การใช้เส้นใยแก้วนำแสงจำเป็นต้องมีอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่รับและส่งสัญญาณแสงอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ในการส่งสัญญาณแสงหรือเป็นแหล่งกำเนิดแสงคือ LED หรือเลเซอร์ไดโอด อุปกรณ์ส่งแสงนี้ทำหน้าที่เปลี่ยนคลื่นไฟฟ้าให้เป็นคลื่นแสง ส่วนอุปกรณ์รับแสงและเปลี่ยนกลับมาเป็นสัญญาณไฟฟ้า คือโฟโต้ไดโอด อุปกรณ์ส่งแสงหรือ LED ใช้พลังงานเพียง 45 ไมโครวัตต์ สำหรับใช้กับเส้นใยแก้วนำแสงแบบ 62.5/125 การพิจารณาอุปกรณ์นี้ต้องดูที่แถบคลื่นแสง โดยปกติใช้คลื่นแสงย่านความยาวคลื่นประมาณ 830 ถึง 850 นาโนเมตร หรือมีแถบกว้างประมาณ 25-40 นาโนเมตร ดังนั้นข้อกำหนดเชิงพิกัดของเส้นใยแก้วนำแสงจึงกล่าวถึงความยาวคลื่นแสงที่ใช้ในย่าน 850 นาโนเมตร ตัวรับแสงหรือโฟโต้ไดโอดเป็นอุปกรณ์ที่ใช้รับสัญญาณแสงและมีความไวต่อความเข้มแสง คลื่นแสงที่ส่งมามีการมอดูเลตสัญญาณข้อมูลเข้าไปร่วมด้วยอุปกรณ์ตัวรับและตัวส่งแสงนี้มักทำมาสำเร็จเป็นโมดูล โดยเฉพาะเชื่อมต่อเข้ากับสัญญาณข้อมูลที่เป็นไฟฟ้าได้โดยตรง และทำให้สะดวกต่อการใช้งาน

การเชื่อมต่อ และหัวต่อ
ที่ปลายสายแต่ละเส้นจะมีหัวต่อที่ใช้เชื่อมต่อกับเส้นใยแก้วนำแสง แสงจะผ่านหัวต่อไปยังอีกหัวต่อโดยเสมือนเชื่อมต่อกันเป็นเส้นเดียวได้ เมื่อเอาเส้นใยแก้วมาเข้าหัวที่ปลายแก้วจะมีลักษณะที่ส่งสัญญาณแสงออกมาได้ และต้องให้กำลังสูญเสียต่ำที่สุด ดังนั้นจึงมีวิธีที่จะทำให้ปลายท่อแก้วราบเรียบที่จะเชื่อมสัญญาณแสงต่อไปได้ ดังนั้นก่อนที่จะเข้าหัวต่อจึงต้องมีการฝนปลายท่อแก้ว วิธีการฝนปลายท่อแก้วนี้มีหลายวิธี เช่น การฝนแบบแบนราบ (Flat) การฝนแบบ PC และแบบ APC การกระทำแต่ละแบบจะให้การลดทอนสัญญาณต่างกัน และยังต้องให้มีแสงสะท้อนกลับน้อยที่สุดเท่าที่จะน้อยได้ ลักษณะของหัวต่อเมื่อเชื่อมถึงกันแล้วจะต้องให้ผิวสัมผัสการส่งแสงทะลุถึงกัน เพื่อให้กำลังสูญเสียความเข้มแสงน้อยสุด โดยปกติหัวต่อที่ทำการฝนแก้วแบบแบนราบมีกำลังสูญเสียสูงกว่าแบบอื่น คือประมาณ -30 dB แบบ PC มีการสูญเสียประมาณ -40dB และแบบ APC มีการสูญเสียความเข้มน้อยสุดคือ -50 dB ลักษณะของหัวต่อเมื่อเชื่อมต่อถึงกัน

การประยุกต์ใช้เส้นใยแก้วนำแสง
แนวโน้มการใช้งานเส้นใยแก้วนำแสงได้เป็นรูปธรรมที่เด่นชัดขึ้นทั้งนี้เพราะมีผู้พัฒนาเทคโนโลยีให้รองรับกับการใช้เส้นใยแก้วนำแสง โดยเน้นที่ความเร็วของการรับส่งสัญญาณ เส้นใยแก้วนำแสงมีข้อเด่นในเรื่องความเชื่อถือสูง เพราะปราศจากการรบกวน อีกทั้งยังสามารถใช้กับเทคโนโลยีได้หลากหลายและรองรับสิ่งที่จะเกิดใหม่ในอนาคตได้มาก ตัวอย่างการใช้งานต่อไปนี้เป็นรูปแบบให้เห็นตัวอย่างของการประยุกต์ใช้ในอาคารในสำนักงาน โดยสามารถเดินสายสัญญาณด้วยเส้นใยแก้นำแสงตามมาตรฐานสากล คือมีสายในแนวดิ่ง และสายในแนวราบ สายในแนวดิ่งเชื่อมโยงระหว่างชั้น ส่วนสายในแนวราบเป็นการเชื่อมจากผู้ใช้มาที่ชุมสายแต่ละชั้น

อนาคตต้องเป็นเส้นใยแก้วนำแสง
ถึงแม้ว่าเทคโนโลยีในปัจจุบันมีการใช้งานสายยูทีพีอย่างแพร่หลายและได้ประโยชน์มหาศาล แต่จากการพัฒนาเทคโนโลยีที่ต้องการให้ถนนของข้อมูลข่าวสารเป็นถนนขนาดใหญ่ที่เรียกว่าซูเปอร์ไฮเวย์ การรองรับข้อมูลจำนวนมากและการประยุกต์ในรูปแบบมัลติมีเดียที่กำลังจะเกิดขึ้นย่อมต้องทำให้สภาพการใช้ข้อมูลข่าวสารต้องพัฒนาให้รองรับกับจำนวนปริมาณข้อมูลที่จะมีมากขึ้น จึงเชื่อแน่ว่า เส้นใยแก้วนำแสงจะเป็นสายสัญญาณที่ก้าวเข้ามาในยุคต่อไป และจะมีบทบาทเพิ่มสูงขึ้น ซึ่งเมื่อถึงเวลานั้นแล้วเราคงจะได้เห็นอาคารบ้านเรือน สำนักงาน หรือโรงงาน มีเส้นใยแก้วนำแสงเดินกระจายกันทั่วเหมือนกับที่เห็นสายไฟฟ้ากำลังอยู่ในขณะนี้และเหตุการณ์เหล่านี้คงจะเกิดขึ้นในอีกไม่นานนัก

จุดเด่นของเส้นใยแก้วนำแสง
จุดเด่นของเส้นใยแก้วนำแสงมีหลายประการ โดยเฉพาะจุดที่ได้เปรียบสายตัวนำทองแดง ที่จะนำมาใช้แทนตัวนำทองแดง จุดเด่นเหล่านี้มีการพัฒนามาอย่างต่อเนื่องและดีขึ้นเรื่อย ๆ ซึ่งประกอบด้วย

ความสามารถในการรับส่งข้อมูล
ข่าวสารเส้นใยแก้วนำแสงที่เป็นแท่งแก้วขนเหล็ก มีการโค้งงอได้ ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางที่ใช้กันมากคือ 62.5/125 ไมโครเมตร เส้นใยแก้วนำแสงขนาดนี้เป็นสายที่นำมาใช้ภายในอาคารทั่วไป เมื่อใช้กับคลื่นแสงความยาวคลื่น 850 นาโนเมตร จะส่งสัญญาณได้มากกว่า 160 เมกะเฮิรตซ์ ที่ความยาว 1 กิโลเมตร แล้วถ้าใช้ความยาวคลื่น 1300 นาโนเมตร จะส่งสัญญาณได้กว่า 500 นาโนเมตร ที่ความยาว 1 กิโลเมตร และถ้าลดความยาวเหลือ 100 เมตร จะใช้กับความถี่สัญญาณมากกว่า 1 กิกะเฮิรตซ์ ดังนั้นจึงดีกว่าสายยูทีพีแบบแคต 5 ที่ใช้กับสัญญาณได้ 100 เมกะเฮิรตซ์

กำลังสูญเสียต่ำ
เส้นใยแก้วนำแสงมีคุณสมบัติในเชิงการให้แสงวิ่งผ่านได้ การบั่นทอนแสงมีค่าค่อนค่างต่ำ ตามมาตรฐานของเส้นใยแก้วนำแสง การใช้เส้นสัญญาณนำแสงนี้ใช้ได้ยาวถึง 2000 เมตร หากระยะทางเกินกว่า 2000 เมตร ต้องใช้รีพีตเตอร์ทุก ๆ 2000 เมตร การสูญเสียในเรื่องสัญญาณจึงต่ำกว่าสายตัวนำทองแดงมาก ที่สายตัวนำทองแดงมีข้อกำหนดระยะทางเพียง 100 เมตรหากพิจารณาในแง่ความถี่ที่ใช้ ผลตอบสนองทางความถึ่มีผลต่อกำลังสูญเสีย โดยเฉพาะในลวดตัวนำทองแดง เมื่อใช้เป็นสายสัญญาณ คุณสมบัติของสายตัวนำทองแดงจะเปลี่ยนแปลงเมื่อใช้ความถี่ต่างกัน โดยเฉพาะเมื่อใช้ความถึ่ของสัญญาณที่ส่งในตัวนำทองแดงสูงขึ้น อัตราการสูญเสียก็จะมากตามแต่กรณีของเส้นใยแก้วนำแสงเราใช้สัญญาณความถี่มอดูเลตไปกับแสง การเปลี่ยนสัญญาณรับส่งข้อมูลจึงไม่มีผลกับกำลังสูญเสียทางแสง คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไม่สามารถรบกวนได้ปัญหาที่สำคัญของสายสัญญาแบบทองแดงคือการเหนี่ยวนำโดยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ปัญหานี้มีมาก ตั้งแต่เรื่องการรบกวนระหว่างตัวนำหรือเรียกว่าครอสทอร์ค การำม่แมตซ์พอดีทางอิมพีแดนซ์ ทำให้มีคลื่นสะท้อนกลับ การรบกวนจากปัจจัยภายนอกที่เรียกว่า EMI ปัญหเหล่านี้สร้างให้ผู้ใช้ต้องหมั่นดูแล แต่สำหรับเส้นใยแก้วนำแสงแล้วปัญหาเรื่องเหล่านี้จะไม่มี เพราะแสงเป็นพลังงานที่มีพลังงานเฉพาะและไม่ถูกรบกวนของแสงจากภายนอก

น้ำหนักเบา
เส้นใยแก้วนำแสงมีน้ำหนักเบากว่าเส้นลวดตัวนำทองแดง น้ำหนักของเส้นใยแก้วนำแสงขนาด 2 แกนที่ใช้ทั่วไปมีน้ำหนักเพียงประมาณ 20 ถึง 50 เปอร์เซ็นต์ของสายยูทีพีแบบแคต 5

ขนาดเล็ก
เส้นใยแก้วนำแสงมีขนาดทางภาคตัดขวางแล้วเล็กกว่าลวดทองแดงมาก ขนาดของเส้นใยแก้วนำแสงเมื่อรวมวัสดุหุ้มแล้วมีขนาดเล็กกว่าสายยูทีพี โดยขนาดของสายใยแก้วนี้ใช้พื้นที่ประมาณ 15 เปอร์เซ็นต์ของเส้นลวดยูทีพีแบบแคต 5


มีความปลอดภัยในเรื่องข้อมูลสูง
กว่าการใช้เส้นใยแก้วนำแสงมีลักษณะใช้แสงเดินทางในข่าย จึงยากที่จะทำการแท๊ปหรือทำการตัดฟังข้อมูล

มีความปลอดภัยต่อชีวิตและทรัพย์สิน
การที่เส้นใยแก้วเป็นฉนวนทั้งหมด จึงไม่นำกระแสไฟฟ้า การลัดวงจร การเกิดอันตรายจากกระแสไฟฟ้าจึงไม่เกิดขึ้น

ความเข้าใจผิดบางประการ
แต่เดิมเส้นใยแก้วนำแสงมีใช้เฉพาะในโครงการใหญ๋ หรือใช้เป็นเครือข่ายแบบแบ็กโบน เทคโนโลยีเกี่ยวกับเส้นใยแก้วนำแสงก็ยังไม่เป็นที่เปิดเผยมากนัก ทำให้เกิดความเข้าใจผิดบางประการเกี่ยวกับคุณสมบัติและการประยุกต์ใช้งาน

แตกหักได้ง่าย
ด้วยความคิดที่ว่า "แก้วแตกหังได้ง่าย" ความคิดนี้จึงเกิดขึ้นกับเส้นใยแก้วด้วย เพราะวัสดุที่ทำเป็นแก้ว ความเป็นจริงแล้วเส้นใยแก้วมีความแข็งแรงและทนทานสูงมาก การออกแบบใยแก้วมีเส้นใยห้อมล้อมไว้ ทำให้ทนแรงกระแทก นอกจากนี้แรงดึงในเส้นใยแก้วยังมีความทนทานสูงกว่าสายยูทพี หากเปรียบเทียบเส้นใยแก้วกับสายยูทีพีแล้วจะพบว่า ข้อกำหนดของสายยูทีพีคุณสมบัติหลายอย่างต่ำกว่าเส้นใยแก้ว เช่น การดึงสาย การหักเลี้ยวเพราะลักษณะคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ความถี่สูงเปลี่ยนแปลงได้ง่ายกว่า

เส้นใยแก้วนำแสงมีราคาแพง
แนวโน้มทางด้านราคามีการเปลี่ยนแปลงราคาของเส้นใยแก้วนำแสงลดลง จนในขณะนี้ยังแพงกว่าสายยูททีพีอยู่บ้าง แต่ก็ไม่มากนักนอกจากนี้หลายคนยังเข้าใจว่า การติดตั้งเส้นใยแก้วนำแสงมีข้อยุ่งยาก และต้องใช้คนที่มีความรู้ความชำนาญ เสียค่าติตั้งแพง ความคิดนี้ก็คงไม่จริง เพราะการติดตั้งทำได้ไม่ยากนักเนื่องจากมีเครื่องมือพิเศษช่วยได้มาก เครื่องมือพิเศษนี้สามารถเข้าหัวสายได้โดยง่ายกว่าแต่เดิมมาก อีกทั้งราคาเครื่องมือก็ถูกลงจนมีผู้รับติดตั้งได้ทั่วไป

เส้นใยแก้วนำแสงยังไม่สามารถใช้กับเครื่องที่ตั้งโต๊ะ
ได้ปัจจุบันพีซีที่ใช้ส่วนใหญ่ต่อกับแลนแบบอีเธอร์เน็ต ซึ่งได้ความเร็ว 10 เมกะบิต การเชื่อมต่อกับแลนมีหลายมาตรฐาน โดยเฉพาะปัจจุบันหากใช้ความเร็วเกินกว่า 100 เมกะบิต สายยูทีพีรองรับไม่ได้ เช่น เอทีเอ็ม 155 เมกะบิต แนวโน้มของการใช้งานระบบเครือข่ายมีทางที่ต้องใช้แถบกว้างสูงขึ้นมาก โดยเฉพาะเมื่อต้องการให้พีซีเป็นมัลติมีเดียเพื่อแสดงผลเป็นภาพวิดีโอ การใช้เส้นใยแก้วนำแสงดูจะเป็นทางออก พัฒนการของการ์ดก็ได้พัฒนาไปมากเอทีเอ็มการ์ดใช้ความเร็ว 155 เมกะบิต ย่อมต้องใช้เส้นใยแก้วนำแสงรองรับ การใช้เส้นใยแก้นำแสงยังสามารถใช้ในการส่งรับวิดีโอคอนเฟอเรนซ์ หรือสัญญาณประกอบอื่น ๆ ได้ดี

เส้นใยแก้วนำแสงสั้นหรือยาวเกินไป จะทำอย่างไร

กรณีที่ต้องการทำให้เส้นใยแก้วนำแสงสั้นลง วิธีที่ง่ายที่สุดก็คือ ตัดเส้นใยแก้วออกตามขนาดที่ต้องการ แต่เนื่องจากวัตถุดิบที่ใช้ในการทำเส้นใยเป็นแก้วจึงจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ที่ออกแบบมาพิเศษสำหรับการตัดเส้นใยแก้วโดยเฉพาะ สำหรับในการต่อเพิ่มความยาวเส้นใยแก้วนำแสงที่ต้องการก็กระทำได้หลายวิธี แล้วแต่ความเหมาะสมของงาน เช่น การเชื่อมต่อโดยใช้หัวต่อ (Connector) หรือการเชื่อมต่อโดยใช้ความร้อน (fusion splicing) เป็นต้น เนื่องจากวัตถุดิบในการใช้ทำเส้นใยคือแก้ว ดังนั้นในการตัดเส้นใยแก้วนำแสงจึงอาศัยหลักการเช่นเดียวกับการตัดกระจก โดยในการตัดกระจก ขึ้นแรกจะใช้เครื่องตัดทำให้ผิวด้านนอกของกระจกมีรอยขีดเล็ก ๆ ก่อน จากนั้นจึงใช้แรงเพียงเล็กน้อยบิดงอให้กระจกนั้นแยกออกจากกันซึ่งผลที่ได้คือ รอยต่อของกระจกมีความสม่ำเสมอ สำหรับการตัดเส้นใยแก้วนำแสง ก็เช่นเดียวกัน สามารถทำให้เกิดรอยขีดเล็ก ๆ บนเส้นใย ซึ่งในขณะเดียวกันแรงดึงอันเนื่องมาจากการโค้งงอก็จะทำให้เส้นใยแก้วนำแสงขาดออกจากกันได้ โดยหน้าสัมผัสที่แยกออกจะมีผิวเรียบเสมอกัน สำหรับในการเชื่อมต่อเพื่อเพิ่มความยาวของเส้นใยแก้วนำแสง สามารถกระทำได้ 2 วิธีคือ
1. แบบชั่วคราว
การต่อแบบชั่วคราวนั้น จะเป็นลักษณะของการยึดเกาะเส้นใยแก้วนำแสงเข้าด้วยกัน โดยใช้หัวต่อ (Connector) ซึ่งมีให้เลือกหลาย ๆ แบบขึ้นอยู่กับงานที่ทำ เช่น แบบ FC, ST, SC, SMA เป็นต้น
2.แบบถาวร
จะต่อแบบใช้ความร้อนโดยจะมีการใช้อุปกรณ์ที่ออกแบบมาโดยเฉพาะซึ่งเรียกว่า Fusion Splicer การเชื่อมต่อแบบถาวรโดยการให้ความร้อนที่ปลายของเส้นใยแก้วนำแสงจนกระทั่งปลายทั้งสองเกิดการหลอมตัว จากนั้นเส้นใยแก้วนำแสงทั้งสองจะถูกดันเข้ามาเชื่อมต่อกันโดยอัตโนมัติ

linktassauncallritaim

linktassRoting จะใช้วิธโดยเเต่ละจะคำนวณถาดของตัวเองวิธีการคำนวณถภาดที่สั้นที่สุดจะเก็บไว้ในดิสก์

Roting Potocall

ผู้คิดค้นมีหลักการเเต่ละโหนด Nginghbor ของตัวเอง ที่ต่อกับโหนดอื่นทุกๆโหนดที่อยู่ในโหนดนั้น

Sorill ation

ooptamohthop
1.hop ต่ำ
2.Delay ต่ำ
3.Cost
3.1 shortest (สั้นที่สุด)
3.2 Hop
3.3 Price (ราคา)
ชนิดของ Roting Distribution
Sotbas Roting จะเหมาะสมกับระบบอินเตอร์เนต

โปรโตคลอที่อาจารย์ให้จด

Roting คือโครเซสในการหาเส้นทางจาก Source ถึงทุก Desting tion ในกระทำโดย rotingโปรโตคลอที่จะจัดตั้ง rotingสำหรับหทุกๆโหนดหรือทุกๆลักษณะสำคัญของ roting ประกบด้วยNextconasinl และ Next not link ต่อไปที่จะต้อง
ลักษณะของ rotingโปรโตคลอที่ดี
1.Minimlze Rot roting space (ขนาดเล็ก) ถ้าใหญ่กินไปจะทำให้เกิดProicss มาก/ช้า
2.Minimize control Message ถ้าเกิด xtmu จะทำให้เกิด over load
3.Robustness คงทนหรือ Reliabi lith

"Routing protocol"

Distance-vector Routing Protocol
Distance Vector เป็นโปรโตคอลเลือกเส้นทางที่ Router ใช้เพื่อการสร้างตาราง Routing และจัดการนำแพ็กเก็ต ส่งออก ไปยังเส้นทางที่กำหนด โดย อาศัยข้อมูลเกี่ยวกับระยะทาง เช่น Hop เป็นตัวกำหนดว่า เส้นทางใดเป็นเส้นทางที่ดีที่สุด ที่จะนำแพ็กเก็ตส่งออกไปที่ปลายทาง โดยถือว่า ระยะทางที่ใกล้ที่สุด เป็นเส้นทางที่ดีที่สุด และแอดเดรส ของเครือข่ายปลายทางเป็น VectorDistance Vector บางครั้งจะถูกเรียกว่า "Bellman-Ford Algorithm" ซึ่งโปรโตคอลนี้ จะทำให้ Router แต่ละตัว ที่อยู่บนเครือข่ายจะต้องเรียนรู้ลักษณะของ Network Topology โดยการแลกเปลี่ยน Routing Information ของตัวมันเอง กับ Router ที่เชื่อมต่อกันเป็นเพื่อนบ้าน โดยตัว Router เองจะต้องทำการจัดสร้างตารางการเลือกเส้นทางขึ้นมา โดยเอาข้อมูล ข่าวสารที่ได้รับจากเครือข่ายที่เชื่อมต่อกับมันโดยตรง ( ข้อมูลนี้ครอบคลุมไปถึงระยะทางระหว่าง Router ที่เชื่อมต่อกัน)หลักการทำงาน ได้แก่ การที่ Router จะส่งชุด สำเนาที่เป็น Routing Information ชนิดเต็มขั้นของมันไปยัง Router ตัวอื่นๆ ที่เชื่อมต่ออยู่กับมันโดยตรง ด้วยการแลกเปลี่ยน Routing Information กับ Router ตัวอื่นๆ ที่เชื่อมต่อกับมันโดยตรงนี้เอง ทำให้ Router แต่ละตัว จะรู้จักซึ่งกันและกัน หรือรู้เขารู้เรา กระบวนการแลกเปลี่ยนนี้ จะดำเนินต่อไปเป็นห้วงๆ ของเวลาที่แน่นอน



Link-state Routing Protocol
Link State Routing ถูกเรียกว่า "Shortest Path First (SPF)" Algorithm ด้วย Link State Routing นี้ Router แต่ละตัวจะทำการ Broadcast ข้อมูลข่าวสารออกมายัง Router ที่เชื่อมต่อกับมันโดยตรงแบบเป็นระยะๆ ข้อมูลข่าวสารนี้ยังครอบคลุมไป ถึงสถานะของการเชื่อมต่อระหว่างกันด้วยวิธีการของ Link State นี้ Router แต่ละตัวจะทำการสร้างผังที่สมบูรณ์ของเครือข่ายขึ้น จากข้อมูลที่มันได้รับจาก Router อื่นๆทั้งหมด จากนั้นจะนำมาทำการคำนวณเส้นทางจากผังนี้โดยใช้ Algorithm ที่เรียกว่า Dijkstra Shortest Path AlgorithmRouter จะเฝ้าตรวจสอบดูสถานะของการเชื่อมต่ออย่างต่อเนื่อง โดยการแลกเปลี่ยนระหว่างแพ็กเก็ตกับ Router เพื่อนบ้าน แต่หาก Router ไม่ตอบสนองต่อความพยายามที่จะติดต่อด้วย หลายๆครั้ง การเชื่อมต่อก็จะถือว่าตัดขาดลง แต่ถ้าหากสถานะ ของ Router หรือการเชื่อมต่อเกิดการเปลี่ยนแปลง ข้อมูลข่าวสารนี้จะถูก Broadcast ไปยัง Router ทั้งหมดที่อยู่ในเครือข่ายลักษณะกลไกการทำงานแบบ Link-state routing protocol คือ ตัว Router จะ Broadcast ข้อมูลการเชื่อมต่อของเครือข่ายตนเองไปให้ Router อื่นๆทราบ ข้อมูลนี้เรียกว่า Link-state ซึ่งเกิดจากการคำนวณ Router ที่จะคำนวณค่าในการเชื่อมต่อโดยพิจารณา Router ของตนเองเป็นหลักในการสร้าง routing table ขึ้นมา ดังนั้นข้อมูล Link-state ที่ส่งออกไปในเครือข่ายของแต่ละ Router จะเป็นข้อมูลที่บอกว่า Router นั้นๆมีการเชื่อมต่ออยู่กับเครือข่ายใดอย่างไร และเส้นทางการส่งที่ดีที่สุดของตนเองเป็นอย่างไร โดยไม่สนใจ Router อื่น และกรณีที่มีการเปลี่ยนแปลงภายในเครือข่าย เช่น มีบางวงจรเชื่อมโยงล่มไปที่จะมีการส่งข้อมูลเฉพาะที่มีการเปลี่ยนแปลงไปให้ ซึ่งมีขนาดไม่ใหญ่มากตัวอย่างโปรโตคอลที่ใช้กลไกแบบ Link-state ได้แก่ โปรโตคอล

OSPF
(Open Shortest Path First (OSPF) ถือเป็น เร้าติ้งโปรโตคอล (Routing Protocol) ตัวหนึ่งที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในระบบเน็ตเวิร์ก เนื่องจากมีจุดเด่นในหลายด้าน เช่น การที่ตัวมันเป็น Routing Protocol แบบ Link State, การที่มีอัลกอรึทึมในการค้นหาเส้นทางด้วยตัวเอง ซึ่งเปรียบเสมือนว่า ตัวของ เราเตอร์ที่รัน OSPF ทุกตัวเป็นรูท (Root) หรือ จุดเริ่มต้นของระบบไปยังกิ่งย่อยๆ หรือโหนด (Node) ต่างๆ ซึ่งเป็นเทคนิคในการลดเส้นทางที่วนลูป (Routing Loop) ของการ Routing ได้เป็นอย่างดี รวมถึงความสามารถในการ Convergence หรือ การรับรู้ถึงความเปลี่ยนแปลงใน Topology หรือเส้นทางของ Network ได้อย่างรวดเร็วจนกระทั่งพูดได้เลยว่า แทบจะทันทีที่มีการเปลี่ยนแปลง Topology ขึ้นในระบบ และความสามารถในการรองรับการขยายของระบบ (Scalable) ได้อย่างดีเยี่ยม ซึ่ง ข้อดีดังกล่าวนั้น ทำให้ บรรดา Network Architect ต่างๆ นั้นนิยมเลือก OSPF มาเป็น Routing Protocol หลัก แทนที่ Routing Protocol แบบ Distance Vector เช่น RIP หรือ IGRP ซึ่ง ก่อนที่จะลงถึงรายละเอียดของ OSPF นั้น ก็จะมีการเกริ่นถึง คำที่เกี่ยวข้องภายใน Routing Protocol ของ OSPF เสียก่อน


OSPF TerminologyNeighbor
– หรือ เราเตอร์เพื่อนบ้าน ในที่นี้จะหมายถึง เราเตอร์ที่ รัน Process ของ OSPF ซึ่งทำการเชื่อมต่ออยู่กับเราเตอร์ตัวอื่นๆ ที่รัน OSPF อยู่ด้วยเช่นกัน หรือที่เรียกว่า Adjacent Router (เราเตอร์ที่เชื่อมต่อกัน) ซึ่ง เราเตอร์เพื่อนบ้านกันนี้ จะคอยค้นหากันและกันผ่าน Hello Packet ซึ่งข้อมูลที่เกี่ยวข้องในการเราติ้งจะไม่ถูกส่งผ่านกันจนกว่าจะมีการฟอร์มความสัมพันธ์ระหว่างกันและกัน (Adjacency Forms)Adjacency – หรือ เป็นการฟอร์มความสัมพันธ์กันระหว่างเราเตอร์เพื่อนบ้าน กับ เราเตอร์ที่ทำหน้าที่ที่เรียกว่า Designated Router และ Backup Designated Router (จะกล่าวเรื่องนี้อีกครั้งในช่วงต่อๆไป)


Link
– เป็นการเรียกถึงเน็ตเวิร์กที่รัน OSPF อยู่ หรืออาจหมายถึง Interface ที่ทำการรัน OSPF อยู่ด้วยก็ได้


Interface
หมายถึง พอร์ทที่เชื่อมต่ออยู่กับเราเตอร์ ซึ่งอาจจะเป็น Physical Port

(เช่น อีเธอร์เน็ต) หรืออาจจะเป็น Logical Port (เช่น Sub-Interface ในการเซต Frame-Relay) เมื่ออินเทอร์เฟซนั้นๆ ถูกเซตให้อยู่ใน Process ของ OSPF แล้ว และอินเทอร์เฟซอยู่ในสถานะที่ UP ตัว Process ของ OSPF จะทำการสร้าง Link State Database โดยผ่านทาง Link นี้


Link State Advertisement (LSA)
– เป็น แพคเกตข้อมูลที่ OSPF Process ใช้ในการแลกเปลี่ยนสถานะของอินเทอร์เฟซและลิงค์ในหมู่เราเตอร์ที่รัน OSPF ด้วยกัน ซึ่งจะมีการแยกประเภทของ LSA packet ในช่วงหลังของบทความ

Designated Router (DR)
- เป็นเราเตอร์ที่เป็นจุดศูนย์กลางในการแลกเปลี่ยนข้อมูลหรือสถานะในระหว่างเราเตอร์ด้วยกัน เนื่องจาก การมี เราเตอร์ที่ทำหน้าที่เป็น Centralize ในระบบ จะสามารถช่วยลดปริมาณแพคเกต LSA ที่จะส่งกันในหมู่เราเตอร์ด้วยกันได้ ซึ่ง DR นี้ จะถูกใช้ใน เน็ตเวิร์กที่เป็น Broadcast (Multi-Access) และ Non-Broadcast Multi-Access (เช่น อีเธอร์เน็ต หรือ เฟรมรีเลย์ เท่านั้น)

Backup Designated Router (BDR)
จะถือว่าเป็นเราเตอร์ตัวแทน (Hot Standby) ของ Designated Router (DR) โดยที่ BDR จะคอยรับ Routing Update จากเราเตอร์เพื่อนบ้าน แต่ตัวมันเองจะไม่ทำการ Flood LSA ออกไปเหมือนอย่างที่ DR ทำ จนกระทั่งหากว่า DR ในระบบล่มลงไป BDR จึงจะเข้ามาเป็น DR แทน

OSPF Areas
– ในความหมายของ AREA ใน OSPF จะคล้ายๆกับ เป็น Autonomous System (AS) หนึ่งๆ ซึ่งเหมือนกับเป็นกลุ่มของเราเตอร์ที่รัน OSPF ด้วยกัน และมีขอบเขตในการแลกเปลี่ยนเราติ้งเทเบิลกันภายในกลุ่มของตัวเองเท่านั้นโดยดีฟอล์ต (Default)


Internal Router
– หมายถึง เราเตอร์ที่รัน OSPF แต่ ทุกๆ Interface อยู่ภายใน Area ของตนเท่านั้น หรือ ไม่มี Interface ใดๆ อยู่ภายใน Area อื่น หรือ Routing Protocol อื่นๆ

Area Border Router (ABR)
– หมายถึง เราเตอร์ที่รัน OSPF ที่มีอินเทอร์เฟซอยู่มากกว่า 1 AREA และ ถูกใช้เป็นทางเข้าสำหรับเราติ้งเทเบิลของภายนอก AS ที่จะเข้ามา update ภายใน

Area ด้านในAutonomous System Boundary Router (ASBR)
– หมายถึง เราเตอร์ที่มี อินเทอร์เฟซที่ นอกเหนือจากรัน OSPF แล้ว ยังรันเราติ้งโปรโตคอลอื่นๆ ด้วย เช่น EIGRP, RIP (เราถือว่า เราติ้งโปรโตคอลอื่นๆ ว่าเป็น External Area) และหน้าที่ของ ASBR ก็คือ การถ่ายทอด เราติ้งเทเบิลเข้ามายังใน OSPF Area

Non-Broadcast Multi-Access (NMBA), Broadcast Multi-Access
– หมายถึง เน็ตเวิร์กที่อนุญาตให้มีการ Access มากกว่า 1 Session แต่ไม่มีการ Broadcast Packet เช่น Frame Relay, X.25 และ Broadcast Multi-Access เช่น อีเธอร์เน็ต เป็นต้น

Point-to-Point
– หมายถึงการเชื่อมต่อแบบ จุดต่อจุด เช่น Dedicated Link (T1), PPP เป็นต้น


Router ID
– หมายถึง IP Address ที่ได้ทำการ Assign เพื่อเป็นการ Identify ให้กับเราเตอร์ในการเลือก DR, BDR โดยที่ปกติแล้ว เราเตอร์ใน OSPF จะเลือก DR จาก Router ID ที่ IP Address ที่สูงที่สุดที่เซตใน Loopback Interface แต่ถ้าหากว่า Loopback Interface ไม่ถูกเซตไว้ ก็จะทำการเลือก IP Address ที่สูงสุดใน Physical Interface แทน




ข้อดีของ OSPF

- สนับสนุนการแบ่งเน็ตเวิร์กเป็นลำดับขั้น (Hierarchical Network)
- ใช้อัลกอริทึม ของ Diijkstra (Link State) ในการค้นหาเส้นทาง และป้องกันเราติ้งลูป
- สนับสนุน Classless Routing และ CIDR (Classless Interdomain Routing)
- สามารถทำ Route Summarization เพื่อลดขนาดของเราติ้งเทเบิลได้
- เราติ้งอัพเดตสามารถที่จะควบคุมการส่งได้ ไม่เหมือน Routing Protocol แบบ Distance Vector ที่ต้องส่ง Routing Table ทั้งตัว ออกไปตามช่วงเวลาที่กำหนด ทำให้สูญเสีย แบนด์วิดธ์ไปโดยไม่จำเป็น
- ในการส่ง Routing Update จะทำผ่าน มัลติคาส์ท แอดเดรส (Multicast Address) ซึ่งมีข้อดีคือ ลดผลกระทบต่อ Host หรือ Client อื่นๆ จาก การ บรอดคาสท์ (Broadcast)
- สนับสนุนการทำ Authentication ทั้งแบบ Clear Text และ MD5