OSI Layer 1 of 7

Physical Layer

ชั้นล่างสุดของ OSI ทำหน้าที่เปลี่ยน bit ซึ่งเป็นแนวคิดเชิงตรรกะ ให้กลายเป็นสัญญาณไฟฟ้า แสง หรือคลื่นวิทยุที่เดินทางผ่านโลกจริง พร้อมอธิบายขีดจำกัดว่าช่องทางหนึ่งจะส่งข้อมูลได้เร็วเพียงใด

🔗

เทียบเท่าใน TCP/IP: Link Layer (รวมกับ Data Link) — อ่านฉบับกระชับ →

1บทบาทของ Physical Layer ใน OSI

หน้าที่ตาม OSI

Physical Layer ทำหน้าที่เชื่อมต่อผ่าน Physical Medium รับผิดชอบแปลงบิตเป็นสัญญาณ (encoding) จัดการเรื่อง interface และสายนำสัญญาณ มองเห็นข้อมูลในลักษณะ Bit Stream — เป็นชั้นเดียวที่ "สัมผัส" ตัวกลางทางกายภาพจริง ๆ

เวลาโปรแกรมส่งตัวเลข 1 ออกไป ไม่มีเลขหนึ่งตัวเล็ก ๆ วิ่งอยู่ในสาย สิ่งที่เดินทางจริงอาจเป็นระดับแรงดันไฟฟ้า การเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า หรือ pulse ของแสง เลข 0 และ 1 เป็นความหมายที่ผู้ส่งกับผู้รับตกลงกัน ส่วนสัญญาณเป็นสิ่งที่ธรรมชาติยอมให้เราใช้แทนความหมายนั้น Physical Layer จึงเป็นรอยต่อระหว่างโลกของข้อมูลกับโลกของฟิสิกส์

ชั้นนี้รับ bit stream จาก Data Link Layer แล้วตัดสินใจว่าจะทำให้ผู้รับแยกบิตออกจากกันได้อย่างไร ต้องใช้ connector แบบใด ระดับสัญญาณเท่าใด ส่งด้วยจังหวะใด และรองรับระยะทางได้แค่ไหน ในอีกฝั่งหนึ่ง receiver ต้องตรวจสัญญาณที่มาถึง ตัดสินว่าแต่ละช่วงหมายถึง 0 หรือ 1 แล้วส่ง bit stream ขึ้นไป โดยยังไม่สนใจว่า bit เหล่านั้นเป็น address, checksum, รูปภาพ หรือข้อความ

ลองนึกภาพ — การส่งข้อความด้วยไฟฉาย

คนสองคนยืนอยู่คนละฝั่งของสนามและตกลงกันว่า เปิดไฟหมายถึง 1 ปิดไฟหมายถึง 0 ดูเหมือนส่งข้อมูลได้แล้ว แต่คำถามจริงตามมาอีกยาว: หนึ่งบิตกินเวลากี่วินาที ผู้รับรู้จุดเริ่มของแต่ละบิตได้อย่างไร ถ้ามีไฟถนนรบกวนจะยังแยกเปิดกับปิดได้หรือไม่ และถ้าสนามไกลขึ้นจนแสงจางต้องทำอย่างไร

Physical Layer สนใจคำถามเหล่านี้ทั้งหมด มันไม่ได้ถามว่าข้อความมีความหมายอะไร แต่ถามว่า ภายใต้ตัวกลาง ระยะทาง และสัญญาณรบกวนที่มีอยู่ เราจะแทนและแยกสถานะของสัญญาณได้แม่นเพียงใด

สิ่งที่ชั้นนี้รับผิดชอบ และสิ่งที่ไม่ได้รับผิดชอบ

Physical Layer สนใจ	ตัวอย่างคำถาม
ตัวกลางและ interface	ใช้ทองแดง ใยแก้ว หรือคลื่นวิทยุ Connector และระดับกำลังสัญญาณเป็นแบบใด
รูปแบบสัญญาณ	แทนบิตด้วยระดับ การเปลี่ยนสถานะ ความถี่ phase หรือ amplitude อย่างไร
จังหวะและอัตราการส่ง	ผู้รับแยกช่วงเวลาของแต่ละบิตได้อย่างไร หนึ่งวินาทีเปลี่ยนสัญญาณได้กี่ครั้ง
ข้อจำกัดของช่องทาง	bandwidth, attenuation, distortion และ noise จำกัดการส่งอย่างไร
ไม่ตีความ frame	การแบ่ง frame, MAC address และ CRC เป็นหน้าที่หลักของ Data Link Layer ไม่ใช่ Physical Layer

หยุดคิดสักครู่

ถ้า receiver ตรวจสัญญาณผิดหนึ่งบิต Physical Layer อาจส่งบิตที่ผิดขึ้นไปโดยไม่รู้เลยว่าผิด เพราะมันไม่ได้เข้าใจโครงสร้าง frame การตรวจพบหรือแก้ข้อผิดพลาดจึงมักต้องอาศัยกลไกของชั้นบน นี่เป็นตัวอย่างว่าแต่ละชั้นไม่ได้ทำให้ปัญหาหายไปทั้งหมด แต่แบ่งกันรับผิดชอบคนละขอบเขต

2Link Capacity: Shannon-Hartley Theorem

สูตร Shannon-Hartley

C = B × log₂(1 + S/N)

B = แบนด์วิดท์ของช่องสัญญาณ (Hz), S/N = signal-to-noise ratio

dB = 10 × log₁₀(S/N)

ตัวอย่างคำนวณ (จากสไลด์)

B = 3300−300 = 3000 Hz, noise = 30 dB → S/N = 1000
C = 3000 × log₂(1001) ≈ 30 kbps

สูตรนี้บอก capacity สูงสุดในทางทฤษฎีของช่องสัญญาณที่มี noise แบบที่สมมุติไว้ ค่า B คือช่วงความถี่ที่ช่องทางยอมให้ผ่าน ไม่ใช่จำนวน bit ต่อวินาที ส่วน S/N คืออัตราส่วนกำลังของ signal ต่อกำลังของ noise ในรูปค่าปกติ ไม่ใช่ค่า dB ถ้าโจทย์ให้ 30 dB ต้องแปลงกลับเป็น 10^(30/10) = 1000 ก่อนแทนสูตร

ความหมายที่น่าสนใจอยู่ตรงคำว่า “ขีดจำกัด” ถ้าผลคำนวณได้ 30 kbps ไม่ได้แปลว่า modem ทุกตัวจะส่งได้ 30 kbps พอดี แต่แปลว่า ภายใต้ bandwidth และ S/N นี้ ต่อให้ออกแบบ encoding และ error correction เก่งเพียงใด ก็ไม่สามารถส่งข้อมูลที่เชื่อถือได้เกินขอบเขตดังกล่าวอย่างต่อเนื่องได้ ของจริงมักต่ำกว่าค่านี้เพราะยังมีข้อจำกัดของอุปกรณ์ protocol overhead การรบกวนที่ไม่ตรงกับสมมุติฐาน และ safety margin

Bandwidth กับ S/N — ถนนกว้างและหมอกหนา

ลองนึกว่า bandwidth คือความกว้างของถนน ถนนกว้างขึ้นเปิดโอกาสให้รถผ่านพร้อมกันได้มากขึ้น ส่วน S/N คล้ายทัศนวิสัยบนถนน ถ้าหมอกหนามาก คนขับต้องเว้นระยะและใช้เครื่องหมายที่แยกจากกันชัด แม้ถนนจะกว้างก็ใช้ความจุได้ไม่เต็มที่

แต่ metaphor นี้มีขอบเขต bandwidth ไม่ใช่จำนวนช่องจราจรตรง ๆ และ noise ไม่ได้ทำให้สัญญาณช้าลงแบบรถชะลอเสมอไป มันทำให้ receiver แยกสิ่งที่ผู้ส่งตั้งใจกับความผันผวนที่ไม่ต้องการได้ยากขึ้น ผลสุดท้ายจึงจำกัดจำนวนข้อมูลที่ถอดกลับได้อย่างน่าเชื่อถือ

องค์ประกอบของสัญญาณ

สัญญาณคาบอย่างง่ายอธิบายได้ด้วย amplitude, frequency และ phase โดย amplitude บอกความแรง frequency บอกจำนวนรอบต่อวินาที และ phase บอกตำแหน่งของคลื่นเมื่อเทียบกับจุดอ้างอิง สัญญาณข้อมูลจริงมักไม่ใช่คลื่นความถี่เดียว แต่ประกอบจากหลายความถี่รวมกัน ช่วงความถี่ที่มีนัยสำคัญต่อสัญญาณจึงสัมพันธ์กับ bandwidth ที่ต้องใช้

Wavelength หรือความยาวคลื่นคำนวณคร่าว ๆ จาก λ = v/f โดย v คือความเร็วการแพร่ในตัวกลาง ไม่ควรใช้ความเร็วแสงในสุญญากาศโดยไม่คิด เพราะสัญญาณในสายทองแดงหรือใยแก้วเดินทางช้ากว่าในสุญญากาศ ค่า wavelength มีผลต่อการออกแบบเสาอากาศ การแพร่คลื่น และพฤติกรรมของสัญญาณเมื่อเจอสิ่งกีดขวาง

ทำไมสัญญาณที่ส่งออกไปไม่เหมือนเดิมเมื่อมาถึง

ปรากฏการณ์	ความหมาย	สิ่งที่ผู้รับพบ
Attenuation	กำลังสัญญาณลดลงตามระยะทางและคุณสมบัติของตัวกลาง	ระดับสัญญาณเข้าใกล้ noise จนตัดสิน 0/1 ยากขึ้น อาจต้องใช้ amplifier หรือ repeater
Distortion	องค์ประกอบความถี่ต่างกันถูกหน่วงหรือลดทอนไม่เท่ากัน	รูปร่าง pulse บิดเบี้ยวและอาจล้ำเข้าไปในช่วงของบิตข้างเคียง
Noise	พลังงานที่ไม่ต้องการปะปนกับ signal เช่น thermal noise, crosstalk หรือ impulse noise	ค่าที่วัดได้ต่างจากสิ่งที่ส่ง ทำให้เกิด bit error โดยเฉพาะเมื่อระยะห่างระหว่างระดับสัญญาณน้อย

ลิงก์ทุกชนิดอาศัยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเดินทางผ่านตัวกลาง ทองแดงใช้สัญญาณไฟฟ้า ใยแก้วใช้แสง ส่วน wireless ใช้การแพร่คลื่นผ่านอากาศหรือพื้นที่ว่าง การนำบิตไปแทนด้วยรูปสัญญาณเรียก encoding ส่วน modulation คือการเปลี่ยนคุณสมบัติของ carrier เช่น amplitude, frequency หรือ phase เพื่อบรรทุกข้อมูล ในตำราบางเล่มขอบเขตของสองคำนี้อาจซ้อนกันบ้าง จึงควรดูว่าผู้เขียนกำลังแบ่ง baseband กับ passband อย่างไร

ลองอ่านค่า dB ให้เป็น

S/N = 10 เท่ากับ 10 dB, S/N = 100 เท่ากับ 20 dB และ S/N = 1000 เท่ากับ 30 dB การเพิ่ม 10 dB จึงหมายถึงอัตราส่วนกำลังเพิ่มสิบเท่า ไม่ใช่เพิ่มอีก 10 หน่วยแบบเส้นตรง

เหตุผลที่ใช้ dB เพราะการคูณอัตราขยายและการลดทอนหลายช่วงจะกลายเป็นการบวกและลบ ทำให้คำนวณ link budget ได้สะดวกกว่า เช่นสายลด 6 dB แล้ว amplifier เพิ่ม 10 dB ผลสุทธิเป็นเพิ่ม 4 dB ภายใต้จุดอ้างอิงเดียวกัน

3เทคนิคการ Encode บิตลงบนสัญญาณ

การ encoding ไม่ได้มีเป้าหมายเพียงทำให้ 0 กับ 1 หน้าตาต่างกัน แต่ต้องช่วยให้ receiver รู้จังหวะ แยกสถานะได้แม้สัญญาณอ่อน ใช้ bandwidth พอเหมาะ และหลีกเลี่ยงองค์ประกอบ DC ที่ตัวกลางบางชนิดส่งผ่านได้ไม่ดี จึงไม่มี encoding แบบเดียวที่ดีที่สุดทุกด้าน แบบที่ประหยัดการเปลี่ยนสัญญาณอาจทำให้กู้ clock ยาก ส่วนแบบที่ช่วยเรื่อง clock มักใช้การเปลี่ยนสัญญาณมากขึ้น

เทคนิค	หลักการ	ปัญหา
NRZ (Non-Return-to-Zero)	1 = สัญญาณสูง, 0 = สัญญาณต่ำ (encode ตรงไปตรงมา)	(1) Baseline wander — receiver ใช้ค่าเฉลี่ยสัญญาณที่ผ่านมาแยกแยะ high/low ถ้ามี 0 หรือ 1 ติดกันยาวเกินไป ค่าเฉลี่ยจะเลื่อนจนแยกแยะยาก (2) Clock recovery — ต้องมีการสลับ high/low บ่อย ๆ เพื่อ sync clock ระหว่าง sender/receiver
NRZI (NRZ Inverted)	เข้ารหัส 1 ด้วยการเปลี่ยนสัญญาณจากค่าปัจจุบัน, เข้ารหัส 0 ด้วยการคงสัญญาณเดิม	แก้ปัญหา 1 ติดกันยาวได้ แต่ยังมีปัญหากับ 0 ติดกันยาว
Manchester Encoding	รวม clock เข้ากับสัญญาณด้วยการ XOR ข้อมูล NRZ กับสัญญาณ clock — 0: low→high, 1: high→low ตาม convention ที่ใช้ในบทนี้	สำหรับ Manchester ตามนิยามนี้ signal rate เป็น2 เท่าของ bit rate เพราะหนึ่งบิตแบ่งเป็นสองช่วงสัญญาณ

NRZ — เรียบง่ายจนเห็นข้อจำกัดได้ชัด

NRZ-Level ใช้ระดับหนึ่งแทน 0 และอีกระดับแทน 1 ผู้รับสุ่มค่าช่วงกลางของแต่ละ bit interval แล้วตัดสินจาก threshold ข้อดีคือแนวคิดตรงไปตรงมาและไม่บังคับให้เกิด transition ทุกบิต แต่เมื่อค่าเดียวกันต่อกันยาว สัญญาณแทบไม่เปลี่ยน ผู้รับจึงไม่มีร่องรอยให้ปรับ clock และค่าเฉลี่ยระยะยาวอาจเลื่อนจน threshold ที่เคยเหมาะไม่เหมาะอีกต่อไป

Baseline wander เกิดเมื่อ receiver ใช้ค่าเฉลี่ยของสัญญาณที่ผ่านมาเป็นฐานอ้างอิง แล้วชุด 0 หรือ 1 ยาว ๆ ดึงฐานนั้นไปทางหนึ่ง ส่วน clock recovery เป็นอีกปัญหา receiver ต้องประมาณว่าแต่ละบิตเริ่มและจบตรงไหน ถ้า clock ของสองฝั่งต่างกันเพียงเล็กน้อย ความคลาดเคลื่อนจะสะสมจนอ่านผิดตำแหน่ง การมี transition เป็นระยะจึงเหมือนมีหลักกิโลเมตรช่วยปรับตำแหน่งใหม่

Clock recovery — เดินตามจังหวะกลอง

สมมุตินักดนตรีสองคนอยู่คนละห้องและต้องตีโน้ตตามช่องเวลา ถ้าได้ยินเสียงกลองเป็นระยะ ทั้งสองยังปรับจังหวะเข้าหากันได้ แต่ถ้าช่วงหนึ่งเงียบยาว คนฟังต้องเดาว่าผ่านไปกี่ห้องแล้ว Clock ของอุปกรณ์จริงก็ไม่ตรงกันสมบูรณ์ การเปลี่ยนระดับสัญญาณจึงช่วยยืนยันขอบเขตเวลา ไม่ใช่เพียงบอกค่าของบิต

NRZI — อ่านการเปลี่ยนแทนการอ่านระดับ

NRZI แทนบิตบางค่าด้วยการเปลี่ยนระดับจากค่าก่อนหน้า ข้อดีคือไม่ต้องยึดว่าระดับสูงเป็น 1 เสมอ แต่ให้ความหมายกับ transition จึงรับมือชุด 1 ต่อเนื่องได้ดีตามนิยามในตาราง อย่างไรก็ตาม ชุด 0 ยาวยังไม่มี transition และปัญหา clock recovery ยังกลับมาได้ ระบบจริงมักใช้ NRZI ร่วมกับกลไกอย่าง bit stuffing เพื่อบังคับไม่ให้สัญญาณนิ่งนานเกินไป

Bit stuffing คล้ายการใส่เครื่องหมายช่วยอ่านลงในข้อความ หลังพบรูปแบบซ้ำตามจำนวนที่กำหนด ผู้ส่งแทรกบิตพิเศษเพื่อสร้าง transition และผู้รับนำบิตนั้นออกภายหลัง บิตที่แทรกไม่ได้เป็นส่วนของข้อมูลเดิม จึงเกิด overhead เล็กน้อย แต่แลกกับการรักษาจังหวะได้ดีขึ้น

Manchester — ยอมใช้สัญญาณมากขึ้นเพื่อให้จังหวะติดมากับข้อมูล

Manchester บังคับให้มี transition กลางทุก bit interval ทิศทางของ transition ใช้แทนค่าบิตตาม convention ที่กำหนด การเปลี่ยนกลางบิตทำหน้าที่เป็นทั้งข้อมูลและจังหวะ ผู้รับจึงกู้ clock ได้ง่าย แต่ต้องรองรับ signal rate สูงขึ้น เมื่อหนึ่งบิตประกอบด้วยสองช่วงสัญญาณ ในการอธิบายพื้นฐานจึงกล่าวได้ว่า baud rate เป็นสองเท่าของ bit rate สำหรับ Manchester แบบนี้

จุดที่มักจำกว้างเกินจริง

Ethernet แบบดั้งเดิม 10 Mb/s เช่น 10BASE5, 10BASE2 และ 10BASE-T ใช้ Manchester encoding แต่ Ethernet รุ่นใหม่ไม่ได้ใช้ Manchester ทั้งหมด Fast Ethernet, Gigabit Ethernet และรุ่นที่เร็วขึ้นใช้ line coding และ modulation แบบอื่นตามมาตรฐานของแต่ละ physical medium ดังนั้นประโยคว่า “Ethernet ใช้ Manchester” ถูกเฉพาะเมื่อระบุรุ่น ไม่ใช่กฎของ Ethernet ทุกยุค

อีกจุดหนึ่งคือความสัมพันธ์ bit rate = ครึ่งหนึ่งของ baud rate เป็นผลของ Manchester ตามนิยามพื้นฐานนี้ ไม่ใช่กฎของการสื่อสารทุกแบบ หากหนึ่ง symbol แทนได้หลายบิต bit rate อาจมากกว่า baud rate ได้

Bit rate, baud rate และ bandwidth ไม่ใช่คำเดียวกัน

คำ	วัดอะไร	หน่วยและตัวอย่าง
Bit rate	จำนวนข้อมูลบิตที่ส่งต่อวินาที	bit/s เช่น 100 Mb/s
Symbol rate หรือ baud rate	จำนวนสัญลักษณ์ที่ส่งต่อวินาที	baud ถ้า 1 symbol แทน 4 บิต จะได้ bit rate เท่ากับ 4 เท่าของ baud rate ก่อนคิด coding overhead
Bandwidth	ช่วงความถี่ที่ช่องสัญญาณหรือสัญญาณใช้	Hz ในบริบท Physical Layer แต่ในภาษาทั่วไปมักถูกใช้แทน link rate จึงต้องดูบริบท

สมมุติ modulation มี 16 สถานะที่ receiver แยกได้ หนึ่ง symbol เลือกได้หนึ่งจาก 16 ค่า จึงแทนข้อมูลได้ log₂16 = 4 บิต ถ้าส่ง 2,400 symbols/s อัตราข้อมูลเชิงอุดมคติคือ 9,600 bit/s ก่อนหักส่วนที่ใช้กับ synchronization, error correction และ framing นี่คือเหตุผลว่าทำไมการเพิ่มจำนวนระดับช่วยเพิ่ม bit rate โดยไม่ต้องเพิ่ม symbol rate เท่ากัน

แต่จำนวนระดับที่มากขึ้นทำให้แต่ละสถานะอยู่ใกล้กันขึ้น ถ้าใช้ amplitude อย่างเดียว ระยะห่างระหว่างระดับจะลดลงและ noise เพียงเล็กน้อยก็อาจทำให้ตัดสินผิด การเพิ่ม V จึงไม่ใช่เวทมนตร์ที่เพิ่มความเร็วได้ไม่จำกัด สุดท้าย Shannon limit จะบอกว่า เมื่อ S/N มีเท่านี้ เราไม่สามารถบีบข้อมูลผ่านช่องทางอย่างน่าเชื่อถือเกินขอบเขตใด

ลองแยกสามคำนี้

ร้านกาแฟมีพนักงานรับออร์เดอร์ 10 ครั้งต่อนาที เปรียบได้กับ symbol rate ถ้าแต่ละออร์เดอร์บอกได้ทีละหนึ่งรายการ ข้อมูลที่ส่งได้น้อยกว่ากรณีใช้รหัสหนึ่งคำแทนเมนูทั้งชุด แต่ถ้ารหัสมีจำนวนมากและออกเสียงคล้ายกัน เสียงรบกวนจะทำให้ฟังผิดง่ายขึ้น ส่วนความกว้างของช่องทางไม่ใช่จำนวนออร์เดอร์โดยตรง แต่เป็นทรัพยากรทางกายภาพที่ทำให้การเปลี่ยนสัญญาณเร็วและแยกกันได้

4Circuit Switching vs Message Switching vs Packet Switching

เรื่อง switching ไม่ได้เป็นหน้าที่ของ Physical Layer เพียงชั้นเดียว การเลือกและส่งต่อ frame หรือ packet เกี่ยวข้องกับ Data Link และ Network Layer อย่างชัดเจน แต่ควรกล่าวถึงตรงนี้เพื่อเชื่อมว่า หลังจากเราทำให้หนึ่งลิงก์ส่งสัญญาณได้แล้ว เครือข่ายจะจัดให้ผู้ใช้จำนวนมากแบ่งลิงก์และเส้นทางร่วมกันอย่างไร Physical Layer สร้างทางที่ส่งบิตได้ ส่วน switching ทำให้ทางจำนวนมากประกอบเป็นบริการเครือข่าย

สามแนวทางของการสวิตช์ข้อมูล

Circuit switching จองทรัพยากรตามเส้นทางไว้ตลอดการสื่อสาร — Message switching รับข้อความทั้งก้อน เก็บไว้ แล้วส่งต่อโดยไม่แบ่งเป็นชิ้นย่อย — Packet switching แบ่งข้อความเป็น packet เล็ก ๆ แล้วส่งแบบ store-and-forward ทำให้หลายการสื่อสารแบ่งใช้ทรัพยากรได้ยืดหยุ่น แต่ delay และอัตราที่ได้รับอาจเปลี่ยนตามภาระของระบบ

สามแบบ เหมือนการใช้ถนนคนละวิธี

Circuit switching คล้ายกันช่องทางไว้ตลอดการเดินทาง ต่อให้บางช่วงไม่มีรถ ช่องนั้นก็ยังไม่เปิดให้คนอื่นใช้ จึงคาดการณ์ทรัพยากรได้ง่ายแต่มีช่วงที่ว่างเปล่า Message switching คล้ายขบวนสินค้าที่ยาวทั้งชุด แต่ละคลังต้องมีพื้นที่รับทั้งหมดก่อนส่งต่อ ทำให้ข้อความใหญ่กินพื้นที่และเวลารอนาน

Packet switching คล้ายแบ่งสินค้าเป็นกล่องขนาดพอจัดการได้ รถของหลายคนจึงสลับใช้ถนนร่วมกัน หากกล่องหนึ่งติดอยู่ที่จุดใด กล่องอื่นอาจยังเคลื่อนต่อได้ แต่ปลายทางต้องรู้วิธีประกอบกลับ และช่วงรถหนาแน่นจะเกิด queue จน delay แกว่งไปมา

คำว่า packet switching “ทนต่อ failure กว่า” ต้องพูดอย่างระวัง การไม่ผูกกับวงจรคงที่และการมีเส้นทางสำรองเปิดโอกาสให้ routing เปลี่ยนทางเมื่อบางส่วนเสีย แต่ไม่ได้แปลว่า packet ทุกชิ้นจะรอดโดยอัตโนมัติ ถ้าไม่มีเส้นทางอื่น buffer เต็ม หรือ protocol ด้านบนไม่จัดการการสูญหาย การสื่อสารก็ยังล้มเหลวได้ ความทนทานเกิดจากการทำงานร่วมกันของ topology, routing และกลไกชั้นอื่น ไม่ใช่จากการแบ่ง packet เพียงอย่างเดียว

ประเภทตัวกลาง	ตัวอย่าง
Guided (มีสาย)	Magnetic media, Twisted pair, Coaxial cable, Fiber optics
Unguided (ไร้สาย)	Radio, Infrared, Ultrasound

Guided media — สัญญาณเดินตามทางที่เตรียมไว้

Twisted pair ใช้สายตัวนำสองเส้นบิดเข้าหากัน การบิดช่วยให้สัญญาณรบกวนภายนอกกระทบทั้งคู่ใกล้เคียงกัน แล้ว receiver อ่านความต่างระหว่างสองเส้นเพื่อลด common-mode noise สายประเภทนี้ราคาถูก ติดตั้งง่าย และใช้แพร่หลายใน Ethernet แต่ระยะทาง อัตราส่ง และความไวต่อการรบกวนขึ้นกับ category คุณภาพการเข้าหัว และสภาพแวดล้อม ไม่ใช่ดูเพียงว่าหน้าตาเป็นสาย LAN

Coaxial cable มีตัวนำตรงกลาง ล้อมด้วยฉนวนและชั้น shield โครงสร้างช่วยควบคุมสนามและป้องกันการรบกวนได้ดีกว่าสายคู่ธรรมดา พบในระบบเคเบิล broadband งาน RF และ Ethernet ยุคแรก ส่วน fiber optic นำแสงผ่านแก้วหรือพลาสติก มี bandwidth สูง ลดทอนต่ำในระยะไกล และไม่รับ electromagnetic interference แบบสายทองแดง แต่ต้องแลกกับอุปกรณ์แปลงสัญญาณ ความละเอียดในการติดตั้ง และข้อจำกัดเรื่องการโค้งงอ

Fiber มีทั้ง single-mode และ multi-mode แบบ single-mode ใช้แกนเล็กและควบคุมเส้นทางการแพร่ของแสงได้แคบกว่า จึงลด modal dispersion และเหมาะกับระยะไกล ส่วน multi-mode ใช้งานในระยะสั้นกว่าและมักมีต้นทุนอุปกรณ์เหมาะกับเครือข่ายภายใน การเลือกไม่ได้ดูว่าอะไร “เร็วที่สุด” อย่างเดียว แต่ดูระยะทาง ค่าอุปกรณ์ ความพร้อมของช่าง ความต้องการ redundancy และค่าใช้จ่ายตลอดอายุระบบ

Unguided media — คลื่นไม่ได้อยู่ในสาย แต่ยังอยู่ใต้กฎฟิสิกส์

Wireless ไม่ได้แปลว่าไม่มีตัวกลาง ในแบบจำลองเราเรียกอากาศหรือพื้นที่ว่างเป็น medium คลื่นวิทยุอาจสะท้อน หักเห เลี้ยวเบน ถูกดูดกลืน หรือเดินหลายเส้นทางมาถึง receiver ต่างเวลากัน เกิดเป็น multipath fading อุปกรณ์ที่วางต่างตำแหน่งเพียงเล็กน้อยจึงอาจรับสัญญาณต่างกันมาก ทั้งที่มองด้วยตาแล้วอยู่ในห้องเดียวกัน

ความถี่ต่ำมักเดินทางไกลและผ่านสิ่งกีดขวางบางชนิดได้ดีกว่า แต่มี spectrum ให้ใช้จำกัด ความถี่สูงเปิดพื้นที่ bandwidth กว้างขึ้นแต่ attenuation และการบดบังอาจเด่นขึ้น การออกแบบ wireless จึงต้องคิดทั้งกำลังส่ง antenna, spectrum regulation, interference, mobility และจำนวนผู้ใช้ที่แบ่ง medium เดียวกัน การขึ้นคำว่า “5G” หรือ “Wi-Fi รุ่นใหม่” บนกล่องไม่ได้ยกเลิกผนังปูน เพื่อนบ้าน และระยะทาง

เลือก medium จากโจทย์ ไม่ใช่จากอันดับความเร็ว

ลิงก์ระหว่างอาคารอาจต้องการ fiber เพราะระยะทางและการป้องกันไฟกระชาก เซนเซอร์แบตเตอรี่เล็กอาจยอมส่งช้าเพื่อประหยัดพลังงาน ส่วนอุปกรณ์เคลื่อนที่ต้องใช้ wireless แม้สภาพช่องสัญญาณเปลี่ยนตลอด คำว่า “ดีที่สุด” จึงยังตอบไม่ได้จนกว่าจะรู้ว่าเรากำลังเพิ่มประสิทธิภาพให้กับตัวแปรใด

5Nyquist Limit และ Shannon Limit

Nyquist Limit — ช่องสัญญาณไม่มีสัญญาณรบกวน (noiseless)

Max data rate = 2H × log₂ V bits/sec

H = แบนด์วิดท์ของช่องสัญญาณ (Hz), V = จำนวนระดับสัญญาณที่แยกแยะได้ (discrete signal levels)

Shannon Limit — ช่องสัญญาณมีสัญญาณรบกวน (noisy)

Max data rate = H × log₂(1 + S/N)

ความแตกต่างระหว่าง Nyquist และ Shannon Limit

Nyquist ตอบคำถาม "ถ้าไม่มี noise เลย เราจะส่งได้เร็วสุดแค่ไหนถ้าจำกัดจำนวนระดับสัญญาณ (V)" ส่วน Shannon ตอบคำถาม "เมื่อมี noise จริง (วัดจาก S/N) เราจะส่งได้เร็วสุดแค่ไหน" — Shannon limit จึงสมจริงกว่าและมักถูกใช้เป็นตัวจำกัดสูงสุดของ link จริง

Nyquist กับ Shannon ไม่ได้เป็นสูตรคู่แข่งที่เลือกใช้เพียงสูตรใดสูตรหนึ่ง ทั้งสองมองข้อจำกัดคนละด้าน Nyquist ชี้ว่าช่องสัญญาณ band-limited เปลี่ยนสถานะที่แยกออกจากกันได้เร็วเพียงใด เมื่อกำหนดจำนวนระดับ V ส่วน Shannon ชี้ว่าภายใต้ noise ที่มีอยู่ เราส่งข้อมูลได้สูงสุดเท่าใดโดยทำให้อัตราความผิดพลาดต่ำได้ตามต้องการ ระบบจริงต้องเคารพทั้งข้อจำกัดของ bandwidth และความสามารถในการแยกระดับท่ามกลาง noise

อ่าน Nyquist ทีละส่วน

ถ้า V = 2 แต่ละ symbol เลือกได้สองสถานะ จึงแทนได้หนึ่งบิต และอัตราสูงสุดตามสูตรเป็น 2H bit/s ถ้าเพิ่มเป็น V = 4 หนึ่ง symbol แทนได้สองบิต อัตราตามสูตรเป็น 4H bit/s ดูเหมือนเพียงเพิ่ม V ไปเรื่อย ๆ ก็เร็วได้ไม่จำกัด แต่สูตร Nyquist ส่วนนี้สมมุติช่องสัญญาณไม่มี noise ในโลกจริงระดับที่อยู่ชิดกันมากขึ้นย่อมแยกยากขึ้น Shannon จึงเข้ามาปิดช่องโหว่ของจินตนาการนั้น

ตัวอย่าง Nyquist

ช่องสัญญาณ noiseless มี bandwidth H = 3,000 Hz และใช้ 4 ระดับสัญญาณ

Max rate = 2(3,000) log₂4 = 6,000 × 2 = 12,000 bit/s

ถ้าต้องการ 24,000 bit/s ภายใต้สมมุติฐานเดียวกัน ต้องให้ log₂V = 4 หรือ V = 16 ระดับ แต่ก่อนสรุปว่าทำได้จริง ต้องตรวจ S/N และข้อจำกัดอุปกรณ์ต่อด้วย

อ่าน Shannon ให้เห็นผลตอบแทนที่ลดลง

ในสูตร C = H log₂(1 + S/N) bandwidth เพิ่มแบบคูณตรง ถ้าเงื่อนไขอื่นคงเดิม การเพิ่ม H สองเท่าทำให้ capacity สองเท่า แต่การเพิ่ม S/N อยู่ใน logarithm ต้องเพิ่มกำลัง signal มากขึ้นเรื่อย ๆ เพื่อให้ capacity เพิ่มในสัดส่วนเท่าเดิม นี่คือ diminishing returns ทางฟิสิกส์ เพิ่มกำลังส่งสิบเท่าไม่ได้ทำให้ capacity เพิ่มสิบเท่า และยังอาจสร้าง interference ให้ระบบอื่น

ตัวอย่างเปรียบเทียบ S/N

ที่ bandwidth 3,000 Hz และ S/N = 1,000 จะได้ capacity ประมาณ 29.9 kb/s ถ้าเพิ่มกำลังจน S/N เป็น 10,000 หรือเพิ่ม 10 dB capacity กลายเป็นประมาณ 39.9 kb/s ไม่ใช่ 299 kb/s เพราะ logarithm ทำให้ผลตอบแทนจากกำลังลดลง

ในทางกลับกัน ถ้าเพิ่ม bandwidth จาก 3,000 เป็น 6,000 Hz โดย S/N คงเดิม capacity ตามโมเดลจะเพิ่มเป็นประมาณ 59.8 kb/s การจัดหา spectrum หรือ medium ที่กว้างขึ้นจึงมีค่า แต่ในโลกจริง bandwidth ก็เป็นทรัพยากรที่มีราคาและอาจต้องแบ่งกับผู้อื่น

Capacity ไม่เท่ากับ throughput ที่ผู้ใช้เห็น

Shannon capacity เป็นขีดจำกัดของการส่งข้อมูลผ่าน channel ภายใต้แบบจำลอง ไม่ใช่ตัวเลข download speed ที่ application จะได้รับทั้งหมด ของจริงต้องมี preamble, synchronization, header, error-detection code, retransmission และช่วงที่ medium ถูกแบ่งให้คนอื่น ต่อให้ physical link ส่งได้ 100 Mb/s ผู้ใช้ก็อาจได้ throughput ต่ำกว่า และ goodput ซึ่งนับเฉพาะข้อมูล application จะต่ำลงไปอีก

คำที่มักปนกัน	ความหมาย
Capacity	ขีดจำกัดสูงสุดตามแบบจำลองและเงื่อนไขของ channel
Link rate	อัตราส่งบิตที่เทคโนโลยีหรือโหมดนั้นกำหนดไว้บนลิงก์
Throughput	อัตราที่ข้อมูลถูกส่งผ่านจริงในช่วงเวลาที่วัด รวมผลจากการแข่งขันและ overhead ตามนิยามการวัด
Goodput	อัตราของ payload ที่ application ใช้ประโยชน์ได้ ไม่นับ header และข้อมูลที่ต้องส่งซ้ำ

Capacity เหมือนความจุของคอขวด

ขวดอาจระบุว่าปากกว้างพอให้น้ำผ่านได้สูงสุดเท่าไร แต่น้ำที่เทได้จริงยังขึ้นกับว่ามีน้ำอยู่เท่าไร คนเทหยุดบ่อยหรือไม่ และมีตะแกรงกรองอยู่กี่ชั้น Capacity บอกเพดานของช่องทาง ไม่ได้สัญญาว่าทุกโปรแกรมจะใช้เพดานนั้นได้ตลอดเวลา

6เวลาในการส่งไม่ได้มีเพียงคำว่าเร็วหรือช้า

Physical Layer ทำให้เห็นว่าความล่าช้าอย่างน้อยสองชนิดมาจากคนละสาเหตุ Transmission delay คือเวลาที่ใช้ผลักบิตทั้งหมดของ packet ลงลิงก์ คำนวณจาก L/R เมื่อ L คือจำนวนบิตและ R คือ link rate ส่วน Propagation delay คือเวลาที่หน้าคลื่นเดินทางจากต้นทางถึงปลายทาง คำนวณจาก d/v เมื่อ d คือระยะทางและ v คือความเร็วการแพร่ในตัวกลาง

สองค่านี้ไม่ควรถูกนำมาปนกัน การเพิ่ม link rate ช่วยลด transmission delay แต่แทบไม่ทำให้คลื่นเดินทางเร็วขึ้น ถ้าส่ง packet ขนาด 1,500 bytes ผ่านลิงก์ 100 Mb/s เวลานำบิตลงสายประมาณ 120 microseconds ไม่ว่าปลายทางจะอยู่ห้องข้าง ๆ หรืออีกประเทศ แต่ propagation delay จะต่างกันตามระยะทางอย่างชัดเจน

รถไฟออกจากชานชาลา

Transmission delay คล้ายเวลาที่ขบวนรถไฟยาว ๆ เคลื่อนผ่านจุดออกจากสถานีจนตู้สุดท้ายพ้นชานชาลา ขบวนยาวขึ้นใช้เวลามาก รถเร็วขึ้นใช้เวลาน้อย ส่วน propagation delay คล้ายเวลาที่หัวรถจักรเดินทางจากสถานีต้นทางไปถึงปลายทาง ซึ่งขึ้นกับระยะทางและความเร็วระหว่างทาง

หัวรถจักรอาจถึงปลายทางแล้วขณะที่ตู้ท้ายยังออกจากสถานีไม่หมดก็ได้ ในลิงก์ที่มี bandwidth-delay product สูง บิตจำนวนมากจึงกำลังอยู่ “ในทาง” พร้อมกัน ไม่ได้กองรออยู่ที่ต้นทางหรือปลายทางทั้งหมด

Bandwidth-delay product — ปริมาณข้อมูลที่กำลังเดินทาง

Bandwidth-delay product = bandwidth × round-trip time ใช้ประมาณจำนวนบิตที่ใส่อยู่ในเส้นทางได้ก่อนคำตอบรอบแรกกลับมา ถ้าลิงก์ 1 Gb/s มี RTT 100 ms ผลคูณเท่ากับ 100 Mb หรือประมาณ 12.5 MB ผู้ส่งที่มีข้อมูลค้างระหว่างทางน้อยกว่านี้จะยังใช้ท่อไม่เต็ม แม้ link rate สูงมาก นี่เป็นสะพานไปสู่เรื่อง window ของ TCP และเหตุผลที่เครือข่ายระยะไกลต้องมีข้อมูล in flight เพียงพอ

ความเร็วมีอย่างน้อยสองมุม

ลิงก์ที่ส่งบิตได้มากต่อวินาทีอาจยังตอบสนองช้าเพราะระยะทางไกล ส่วนลิงก์ใกล้มากอาจตอบ packet เล็กได้เร็วแม้อัตราส่งรวมไม่สูง คำว่า “เน็ตเร็ว” จึงควรถูกแยกเป็น throughput สูงหรือ latency ต่ำ เพราะการปรับอย่างหนึ่งไม่ได้แก้อีกอย่างเสมอไป

7จากสูตรไปสู่การออกแบบลิงก์จริง

เวลานำทฤษฎีไปใช้ เราไม่ได้เลือกเพียง encoding แล้วจบ ต้องพิจารณา link budget, ระยะทาง, connector loss, interference, error target, พลังงาน, spectrum, อุณหภูมิ และต้นทุน ระบบมักเผื่อ margin ไว้เพราะสภาพแวดล้อมเปลี่ยน อุปกรณ์เสื่อม และค่าที่วัดวันติดตั้งไม่ใช่ค่าที่เลวร้ายที่สุดตลอดอายุการใช้งาน

Receiver ต้องมีวิธีตัดสินสัญญาณและอาจใช้ equalization เพื่อชดเชย distortion, filtering เพื่อลด noise, coding เพื่อตรวจหรือแก้ข้อผิดพลาด และ adaptive modulation เพื่อเลือกรูปแบบที่เหมาะกับสภาพ channel ขณะนั้น เมื่อ channel ดี ระบบอาจใช้ constellation ที่แทนหลายบิตต่อ symbol เมื่อ channel แย่จึงลดระดับลงเพื่อเพิ่มระยะห่างและความน่าเชื่อถือ ความเร็วที่ลดลงจึงไม่จำเป็นต้องแปลว่าอุปกรณ์เสีย แต่อาจเป็นระบบกำลังเลือกอยู่รอดก่อนเลือกเร็ว

ตัวอย่างการไล่เหตุผลเมื่อ physical link มีปัญหา

ตรวจว่ามีสัญญาณและ link state หรือไม่ สายหลวม หัวต่อผิดชนิด transceiver ไม่ตรงมาตรฐาน หรืออุปกรณ์อีกฝั่งไม่ทำงานหรือเปล่า
ดู error counter เช่น symbol error, CRC error ที่ชั้นถัดไป หรือ optical power เพื่อแยกว่าลิงก์ขึ้นแต่คุณภาพไม่พอ
ดูระยะทางและตัวกลาง เกินข้อกำหนด มีการหักงอ การรบกวน หรือ connector loss สะสมหรือไม่
ดู negotiation และโหมดที่เลือก สองฝั่งตกลง speed, duplex หรือ modulation ตรงกันหรือไม่ การ fallback ลงโหมดต่ำอาจเป็นเบาะแสของคุณภาพลิงก์
เปลี่ยนทีละตัวแปร เปลี่ยนสาย port หรือ transceiver ทีละอย่างและบันทึกผล เพื่อไม่ให้แก้หลายจุดพร้อมกันจนไม่รู้ว่าสาเหตุจริงคืออะไร

จากอาการของผู้ใช้ย้อนลงมาถึง Physical Layer

ผู้ใช้อาจรายงานว่า “เปิดไฟล์ช้า” ซึ่งยังไม่ใช่หลักฐานว่าเป็นปัญหาสาย เราต้องแยก DNS, server load, congestion และ application ออกจากกัน แต่ถ้าพบ error counter เพิ่มเมื่อขยับสาย link ขึ้นลงเป็นช่วง หรือ negotiated speed ต่ำกว่าที่ควรเป็น จึงมีหลักฐานพาเราลงมาที่ Physical Layer การวิเคราะห์ที่ดีไม่เริ่มจากชั้นล่างทุกครั้ง และไม่โทษชั้นบนทุกครั้ง แต่เดินตามหลักฐาน

วิธีทำโจทย์ Physical Layer โดยไม่หลงสูตร

โจทย์คำนวณในบทนี้มักดูเหมือนเพียงเลือกสูตรแล้วแทนค่า แต่จุดที่ต้องการวัดจริงคือการแยกความหมายของตัวแปร ก่อนกดเครื่องคิดเลขให้เขียนหน่วยกำกับทุกค่า ถ้าให้ช่วงความถี่ 300–3,300 Hz ค่า bandwidth คือผลต่าง 3,000 Hz ไม่ใช่ 3,300 Hz ถ้าให้ S/N เป็น dB ต้องแปลงเป็นอัตราส่วนปกติก่อน และถ้าถามอัตราข้อมูลจากจำนวนระดับ ต้องตรวจว่าโจทย์กำลังสมมุติ noiseless channel หรือยังให้ข้อมูล noise มาด้วย

ระบุคำถามก่อน ต้องการ capacity, bit rate, symbol rate, transmission delay หรือ propagation delay คำเหล่านี้มีหน่วยคล้ายกันบางส่วนแต่ตอบคนละเรื่อง
เขียนค่าพร้อมหน่วย แปลง byte เป็น bit, millisecond เป็น second และ dB เป็น ratio ก่อนนำไปคำนวณ การปล่อยหน่วยไว้ในหัวเป็นวิธีสร้างคำตอบผิดอย่างมีประสิทธิภาพมาก
เลือกแบบจำลองจากสมมุติฐาน Nyquist ใช้จำนวนระดับในช่องทาง noiseless ตามโจทย์ Shannon ใช้ bandwidth กับ S/N ส่วน delay ต้องแยกขนาดข้อมูล อัตราส่ง ระยะทาง และความเร็วการแพร่
ตรวจความสมเหตุสมผล capacity ไม่ควรลดเมื่อ bandwidth เพิ่มภายใต้เงื่อนไขเดิม transmission delay ของ packet เดิมควรลดเมื่อ link rate เพิ่ม และค่า S/N 30 dB ต้องมากกว่า 20 dB ในเชิงอัตราส่วนสิบเท่า
บอกขอบเขตของคำตอบ ถ้าคำนวณได้ theoretical maximum อย่าเรียกมันว่า throughput จริง ถ้าตัวเลขยังไม่หัก overhead ให้เขียนไว้ตรง ๆ

คำตอบที่ดีไม่ได้จบที่ตัวเลข

ถ้าได้ Shannon capacity เท่ากับ 30 kb/s คำอธิบายที่ครบควรต่ออีกหนึ่งประโยคว่า นี่คือเพดานตามแบบจำลองภายใต้ bandwidth และ S/N ที่กำหนด ไม่ใช่อัตราที่ application จะได้รับแน่นอน ประโยคเดียวนี้แยกการคำนวณออกจากการตีความ และเป็นส่วนที่สำคัญกว่าจำนวนตำแหน่งทศนิยมเสียอีก

8สรุปและขั้นตอนถัดไป

Physical Layer เปลี่ยน bit stream ให้เป็นสัญญาณที่เดินทางผ่านตัวกลาง และเปลี่ยนสัญญาณที่รับได้กลับเป็นบิต โดยยังไม่ตีความ frame หรือความหมายของข้อมูล
Bandwidth ในหน่วย Hz, symbol rate และ bit rate เป็นคนละสิ่ง ความสัมพันธ์ขึ้นกับ encoding และจำนวนบิตที่หนึ่ง symbol แทนได้
NRZ เรียบง่ายแต่มีปัญหา baseline wander และ clock recovery, NRZI อ่านการเปลี่ยนสถานะ ส่วน Manchester ฝังจังหวะไว้ด้วยการบังคับ transition กลางบิต
Shannon-Hartley บอกขีดจำกัด capacity จาก bandwidth และ S/N ส่วน Nyquist แสดงข้อจำกัดของช่องสัญญาณ band-limited เมื่อกำหนดจำนวนระดับ
Attenuation, distortion และ noise ทำให้สัญญาณที่มาถึงต่างจากสิ่งที่ส่ง การออกแบบต้องเผื่อ margin และเลือกกลไกให้เหมาะกับ medium
Transmission delay ขึ้นกับขนาดข้อมูลและ link rate ส่วน propagation delay ขึ้นกับระยะทางและความเร็วการแพร่ การเพิ่ม bandwidth จึงไม่ได้ลบข้อจำกัดจากระยะทาง
Switching เป็นแนวคิดที่เชื่อมหลายชั้น Physical Layer ทำให้ลิงก์ส่งบิตได้ แต่ Data Link และ Network Layer จะจัดหน่วยข้อมูลและการส่งต่อให้เป็นระบบมากขึ้น

เมื่อจบบทนี้ เราควรอธิบายได้ว่า bit ไม่ได้เดินทางในรูปตัวเลข แต่ถูกแทนด้วยสัญญาณ และควรแยกได้ว่าความเร็วที่จำกัดอยู่เกิดจาก bandwidth, noise, encoding, ระยะทาง หรือ overhead คนละชนิด ขั้นตอนถัดไปคือ Data Link Layer ซึ่งรับ bit stream ที่อาจมีข้อผิดพลาดมาจัดเป็น frame ระบุขอบเขต ตรวจความเสียหาย และควบคุมการใช้ลิงก์ร่วมกัน

จากเสียงในสาย ไปสู่ประโยคที่อ่านออก

Physical Layer ทำให้เราส่งเสียงสูงต่ำผ่านโทรศัพท์ได้ แต่ยังไม่รู้ว่าเสียงช่วงใดเป็นต้นหรือจบประโยค Data Link Layer จะเริ่มใส่โครงสร้างให้กระแสต่อเนื่องนั้น คล้ายแบ่งเสียงออกเป็นประโยค ติดป้ายกำกับ และตรวจว่าระหว่างทางมีส่วนใดเพี้ยน ก่อนส่งต่อให้ชั้นที่ต้องเข้าใจว่า frame นี้ควรไปไหน

สิ่งที่ควรติดตัวไปจากบทนี้จึงไม่ใช่รายการชื่อสายหรือสูตรสองสูตรเท่านั้น แต่คือวิธีมองว่า ทุกการสื่อสารต้องชำระต้นทุนให้กับโลกทางกายภาพเสมอ สัญญาณอ่อนลง มี noise ระยะทางสร้าง delay และการเพิ่มจำนวนสถานะทำให้แยกแต่ละสถานะยากขึ้น วิศวกรรมเครือข่ายไม่ได้ลบข้อจำกัดเหล่านี้ แต่เลือก representation, coding, medium และ margin เพื่อทำให้ระบบทำงานได้ดีพอภายใต้ข้อจำกัดที่ยอมรับได้

เมื่อขึ้นไปยังชั้นถัดไป เราจะเริ่มเห็น abstraction ทำงาน Data Link Layer ไม่ต้องคิดคลื่นทุกครั้ง เพราะ Physical Layer ส่ง bit stream ให้ แต่คำว่า “ได้บิตมาแล้ว” ยังไม่ตอบว่าบิตชุดไหนอยู่ใน frame เดียวกัน ใครเป็นผู้ส่ง ผู้รับตรวจความเสียหายอย่างไร และหลายอุปกรณ์จะแบ่ง medium เดียวกันเมื่อใด บทถัดไปจึงไม่ได้ทิ้งฟิสิกส์ไว้ข้างหลัง เพียงนำความสามารถที่ชั้นนี้สร้างไว้ไปประกอบเป็นบริการที่มีโครงสร้างมากขึ้น

คำถามซ้อมสอบ

คำนวณ Nyquist limit และ Shannon limit เมื่อกำหนด bandwidth, V, S/N มาให้
อธิบายปัญหา baseline wander และ clock recovery ของ NRZ พร้อมวิธีแก้ของ NRZI/Manchester
อธิบายว่าทำไม Manchester ตามนิยามในบทนี้จึงใช้สองช่วงสัญญาณต่อหนึ่งบิต และแยกกรณีนี้ออกจาก modulation ที่หนึ่ง symbol แทนหลายบิต