Propagation / Transmission Delay
สองสูตรบรรทัดเดียว tp = d/S กับ tx = L/R — ข้อนี้ออกได้สองแบบ: ให้ tp แล้วหาระยะทาง หรือให้ครบทุกอย่างแล้วหาทั้งสองดีเลย์
ชุด A: tp = 25 ms, S = 2×106 m/s → d = tp × S = 50,000 m = 50 km
ชุด B: 50,000 byte ที่ 10 Mbps ระยะ 800 m, S = 2×108 m/s → tx = 0.04 s = 40 ms · tp = 4×10−6 s = 4 µs (ต่างกัน 10,000 เท่า)
สองอย่างที่ทำให้ตกม้าตาย: ลืมคูณ 8 ตอนแปลง byte → bit และเผลอใช้ S = 2×108 ทั้งที่โจทย์ชุด A ให้ 2×106
โจทย์จริงจากข้อสอบปีที่แล้ว
ชุด A — ให้ดีเลย์ แล้วให้หาระยะทาง
กำหนดให้ propagation delay tp = d / S โดยโจทย์ให้ tp = 25 ms และความเร็วสัญญาณ S = 2×106 m/s จงหาระยะทาง d
ชุด B — ให้ครบ แล้วให้หาทั้งสองดีเลย์
การสื่อสารที่ความเร็ว 10 Mbps ระหว่าง A กับ C โดยระยะทางระหว่าง A กับ C อยู่ที่ 800 เมตร มีค่า propagation speed อยู่ที่ 2×108 m/s และขนาดของข้อมูลที่ส่งมีขนาด 50,000 byte → จงระบุค่า transmission delay และ propagation delay ของการส่งข้อมูลจาก A ไปยัง C
ตัวเลข 800 m / 10 Mbps / 50,000 byte ชุดนี้ถูกใช้ซ้ำใน Q13 (CSMA/CD collision window) ด้วย — คำนวณ tx = 40 ms กับ tp = 4 µs ให้คล่อง แล้วจะได้สองข้อในการเตรียมครั้งเดียว
คิดยังไง (แนวคิดใน 30 วินาที)
ทั้งข้อมีแค่สองสูตร และแต่ละสูตรใช้ตัวแปรคนละชุดกันสนิท — ถ้าแยกออกว่าตัวเลขที่โจทย์ให้มาเป็นของสูตรไหน ข้อนี้จบใน 3 นาที
tx = L / R — "เทน้ำลงท่อ"
เวลาที่ใช้ยิงบิตทั้งแพ็กเก็ตออกจากพอร์ต · ใช้ ขนาดข้อมูล (L) กับ อัตราลิงก์ (R) · ไม่เกี่ยวกับระยะทางเลย — เห็นคำว่า byte / Mbps เมื่อไหร่ ให้นึกถึงสูตรนี้
tp = d / S — "น้ำวิ่งไปตามท่อ"
เวลาที่สัญญาณเดินทางจากปลายนี้ถึงปลายโน้น · ใช้ ระยะทาง (d) กับ ความเร็วสัญญาณ (S) · ไม่เกี่ยวกับขนาดข้อมูลเลย — เห็นคำว่า เมตร / m/s เมื่อไหร่ ให้นึกถึงสูตรนี้
ท่ามาตรฐาน 4 จังหวะ ใช้ได้กับทุกโจทย์ในตระกูลนี้:
- แปลงหน่วยให้หมดก่อน — byte → bit (
×8) · Mbps → bps (×106) · km → m (×103) · ms → s (×10−3) - จับคู่ตัวเลขเข้าสูตร — L กับ R เข้า tx · d กับ S เข้า tp (อย่าเอาปนกัน)
- ถ้าโจทย์ให้ดีเลย์แล้วถามหาตัวแปร ให้ย้ายข้างสูตร:
d = tp × S·S = d / tp·L = tx × R·R = L / tx - ตอบพร้อมหน่วย แล้วแปลงให้อ่านง่าย (s → ms → µs · m → km)
ก่อนส่งกระดาษ ให้ถามตัวเองว่า "ค่าที่ได้สมเหตุสมผลไหม" — ในสาย 1 µs สัญญาณวิ่งได้ประมาณ 200 เมตร (ที่ S = 2×108) ดังนั้น 800 เมตรต้องได้ราว ๆ 4 µs · และ 10 Mbps ยิงได้ 10 บิตต่อไมโครวินาที ดังนั้น 400,000 บิตต้องใช้ราว 40,000 µs = 40 ms · ถ้าตัวเลขที่คำนวณได้หลุดจากสเกลนี้มาก แปลว่าแปลงหน่วยพลาด
สูตร/ขั้นตอนที่ต้องใช้
| ตัวแปร | ความหมาย | หน่วย | ข้อควรระวัง |
|---|---|---|---|
tp | เวลาหน่วงของการแพร่กระจาย | วินาที (s) | โจทย์ให้เป็น ms/µs ต้องแปลงเป็นวินาทีก่อนคูณ |
d | ระยะทางของลิงก์ | เมตร (m) | โจทย์ชอบให้เป็น km — ต้อง ×1,000 |
S | ความเร็วการเคลื่อนที่ของสัญญาณ | เมตร/วินาที (m/s) | สุญญากาศ 3×108 · ในสายมักให้ 2×108 · แต่ชุด A ให้ 2×106 — ใช้ตามที่โจทย์ให้เท่านั้น |
| ตัวแปร | ความหมาย | หน่วย | ข้อควรระวัง |
|---|---|---|---|
L | ขนาดของข้อมูลที่จะส่ง | บิต (bit) | โจทย์ให้เป็น byte เกือบทุกครั้ง → ×8 ก่อนเสมอ |
R | แบนด์วิดท์ / อัตราบิตของลิงก์ | bps | 10 Mbps = 10×106 = 107 bps |
ตารางแปลงหน่วยที่ต้องท่องให้ขึ้นใจ
| เจอแบบนี้ | แปลงเป็น | ตัวอย่างจากข้อนี้ |
|---|---|---|
| byte (B) | × 8 → bit | 50,000 B = 400,000 bit = 4×105 bit |
| Mbps | × 106 → bps | 10 Mbps = 107 bps |
| km | × 103 → m | 50 km = 50,000 m |
| ms | × 10−3 → s | 25 ms = 25×10−3 s |
| ผลลัพธ์เป็นวินาที | × 103 → ms × 106 → µs | 0.04 s = 40 ms · 4×10−6 s = 4 µs |
เฉลยละเอียดทีละขั้น
ชุด A — ให้ tp แล้วหา d
-
ถอดตัวแปร + แปลงหน่วย
tp = 25 ms = 25 × 10−3 s
S = 2 × 106 m/s (ตามที่โจทย์ให้ — ไม่ใช่ 2×108)
หา d = ? -
เขียนสูตรตั้งต้น แล้วย้ายข้าง
tp = dS → d = tp × Sอย่าข้ามบรรทัดนี้ — การแสดงว่าย้ายข้างเป็นคือคะแนนขั้นตอนก้อนแรกของข้อ
-
แทนค่า
d = (25 × 10−3) × (2 × 106)
= 25 × 2 × 10(−3 + 6)
= 50 × 103
= 50,000 m = 50 km -
ตรวจหน่วยก่อนตอบ
s × (m/s) = m ✓ — หน่วยออกมาเป็นเมตรถูกต้อง แล้วค่อยแปลงเป็น km ให้อ่านง่าย · กรอบคำตอบ: d = 50,000 เมตร = 50 กิโลเมตร
ชุด B — ให้ครบ แล้วหา tx กับ tp
-
แปลงหน่วยให้หมดก่อนแตะสูตร
L = 50,000 byte × 8 = 400,000 bit = 4 × 105 bit
R = 10 Mbps = 107 bps
d = 800 m (เป็นเมตรอยู่แล้ว)
S = 2 × 108 m/s -
Transmission delay
tx = LR = 4 × 105107 = 4 × 10−2 = 0.04 s = 40 ms -
Propagation delay
tp = dS = 8002 × 108 = 4 × 10−6 s = 4 µs -
เทียบกัน แล้วสรุปเป็นประโยค
txtp = 0.044 × 10−6 = 10,000 เท่า
เวลารวม (ละ tqueue, tproc) = 0.04 + 0.000004 = 0.040004 s ≈ 40 msสรุป: ลิงก์สั้นแค่ 800 เมตร → tx ครองเวลาเกือบทั้งหมด · tp แทบไม่มีผล ซึ่งเป็นลักษณะของ LAN ในตึกเดียวกัน
-
กรอบคำตอบ
สิ่งที่ถาม สูตร คำตอบ Transmission delay tx = L/R0.04 s = 40 ms Propagation delay tp = d/S4×10−6 s = 4 µs ระยะทางในชุด A d = tp × S50,000 m = 50 km
วาดไดอะแกรมเวลาของชุด B
ถ้าโจทย์สั่งให้ "แสดงในรูป" (อย่างที่ Q13 สั่ง) ต้องวาดแกนเวลาสองเส้น แล้วแยกให้เห็นว่า tx เป็นแถบแนวตั้งที่ฝั่งผู้ส่ง ส่วน tp เป็นความเอียงของลูกศร — กด ถัดไป › ดูลำดับการวาด:
ของจริง tx = 40 ms ใหญ่กว่า tp = 4 µs ถึง 10,000 เท่า ถ้าวาดตามสเกลจริง ลูกศรจะแบนราบจนมองไม่เห็นความเอียง · ให้วาดแบบไม่ตามสเกลแล้วเขียนกำกับว่า "ไม่ได้วาดตามสเกล (tp ≪ tx)" พร้อมเขียนตัวเลขจริงกำกับทุกช่วง — กรรมการต้องการเห็นตัวเลขบนรูป ไม่ได้ต้องการความสวย
เทียบสองดีเลย์ด้วยสไลเดอร์
เลื่อนดูเองว่าตัวไหนขยับเมื่อเปลี่ยนอะไร — นี่คือจุดที่คนสับสนมากที่สุดในทั้งวิชา และเป็นคำถามพ่วงที่ออกบ่อย:
| Transmission delay (tx = L/R) | Propagation delay (tp = d/S) | |
|---|---|---|
| เกิดที่ไหน | ที่พอร์ตของอุปกรณ์ — ยังไม่พ้นตัวเครื่อง | บนสายสัญญาณระหว่างสองจุด |
| ขึ้นกับขนาดข้อมูล? | ใช่ — ข้อมูลใหญ่ขึ้น 2 เท่า tx ก็ 2 เท่า | ไม่ — 1 ไบต์กับ 1 MB เดินทางเท่ากันเป๊ะ |
| ขึ้นกับระยะทาง? | ไม่ — สาย 1 เมตรหรือ 1,000 กม. ก็ยิงบิตออกเท่ากัน | ใช่ — แปรผันตรงกับ d |
| อัปเกรดลิงก์ให้เร็วขึ้นช่วยไหม | ช่วย — R สูงขึ้น tx ลดลง | ไม่ช่วยเลย — ต้องย้ายให้ใกล้ขึ้นอย่างเดียว |
ประโยคที่ทำให้จำได้ตลอด: "อัปเกรดเน็ตให้เร็วขึ้น 100 เท่า ก็ไม่ทำให้สัญญาณวิ่งจากไทยไปอเมริกาเร็วขึ้นแม้แต่ไมโครวินาทีเดียว"
กับดักที่ทำให้เสียคะแนน
คำตอบผิดที่พบจริง: "tx = 50,000 / 107 = 0.005 s = 5 ms" ซึ่งเล็กกว่าความจริง 8 เท่าพอดี · โจทย์ให้ข้อมูลเป็น byte แต่ลิงก์คิดเป็น bit ต่อวินาที · วิธีกันพลาด: พอเห็นคำว่า byte ให้เขียน × 8 ลงกระดาษทันทีก่อนทำอะไรต่อ
ชุด A ให้ S = 2×106 m/s ซึ่งช้ากว่าที่เจอบ่อย (2×108) ถึง 100 เท่า · คนที่ใส่ 2×108 ตามความเคยชินจะได้ d = 5,000,000 m = 5,000 km ซึ่งผิด 100 เท่า · วิธีกันพลาด: ลอกค่าคงที่จากโจทย์ลงบรรทัด "กำหนดให้" ทุกครั้ง แล้วคำนวณจากบรรทัดนั้นเท่านั้น
คำตอบผิดที่พบจริง: "800 / 107" หรือ "400,000 / (2×108)" — เอาตัวแปรของคนละสูตรมาผสมกัน · จำให้แน่น: L คู่กับ R เท่านั้น · d คู่กับ S เท่านั้น · เช็กด้วยหน่วย: bit ÷ (bit/s) = s ✓ · m ÷ (m/s) = s ✓ ส่วน m ÷ (bit/s) ไม่ได้หน่วยวินาที = รู้ทันทีว่าผิด
"0.000004" เฉย ๆ อ่านยากและเสี่ยงโดนหัก · เขียนให้ครบทั้งสองรูป: 4×10−6 s = 4 µs · เช่นเดียวกับ 0.04 s = 40 ms · ทุกบรรทัดของการคำนวณควรมีหน่วยติดไปด้วย
โจทย์ชุด B ระยะแค่ 800 เมตร ซึ่งสั้นมาก → tx ครองเวลา (มากกว่า 10,000 เท่า) · แต่ถ้าเปลี่ยนเป็นลิงก์ข้ามทวีปหรือดาวเทียม ผลจะพลิกทันที · อย่าท่องข้อสรุป ให้เทียบตัวเลขที่คำนวณได้จริงทุกครั้ง แล้วเขียนอัตราส่วนกำกับ
เขียนยังไงให้ได้คะแนนเต็ม
| ต้องมีในกระดาษ | ตัวอย่างบรรทัด | ถ้าไม่มี |
|---|---|---|
| บรรทัด "กำหนดให้" ที่แปลงหน่วยแล้ว | L = 50,000 B × 8 = 4×10⁵ bit · R = 10⁷ bps | เสียคะแนนขั้นตอนแรก |
| สูตรก่อนแทนค่า | t_x = L/R · t_p = d/S | ดูเหมือนจำคำตอบมา |
| บรรทัดย้ายข้าง (ถ้าหาตัวแปรย้อน) | t_p = d/S → d = t_p × S | ชุด A เสียคะแนนหลัก |
| การแทนค่าที่เห็นตัวเลขจริง | = (25×10⁻³)(2×10⁶) | กระโดดข้ามขั้น |
| คำตอบ 2 รูปแบบ + หน่วย | 0.04 s = 40 ms · 50,000 m = 50 km | โดนหักครึ่งคะแนน |
| ประโยคเปรียบเทียบ (ถ้าถาม) | t_x/t_p = 10,000 เท่า → t_x ครองเวลา | เสียคะแนนข้อย่อยสุดท้าย |
กระดาษคำตอบตัวอย่าง (ลอกโครงนี้ไปได้เลย)
// ข้อ 4 ชุด A — หาระยะทาง
กำหนด t_p = 25 ms = 25x10^-3 s , S = 2x10^6 m/s
สูตร t_p = d/S -> d = t_p x S
แทนค่า d = (25x10^-3)(2x10^6) = 50x10^3 = 50,000 m = 50 km
// ตรวจหน่วย: s x (m/s) = m ถูกต้อง
// ข้อ 4 ชุด B — หา transmission / propagation delay
กำหนด L = 50,000 byte x 8 = 400,000 bit = 4x10^5 bit
R = 10 Mbps = 10^7 bps , d = 800 m , S = 2x10^8 m/s
(1) Transmission delay
t_x = L/R = (4x10^5)/(10^7) = 4x10^-2 = 0.04 s = 40 ms
(2) Propagation delay
t_p = d/S = 800/(2x10^8) = 4x10^-6 s = 4 us
(3) เปรียบเทียบ
t_x / t_p = 0.04 / (4x10^-6) = 10,000 เท่า
-> ระยะทางสั้น (800 m) ทำให้ t_x ครองเวลาเกือบทั้งหมด
เวลารวม = 0.04 + 0.000004 = 0.040004 s ~ 40 ms
โจทย์ฝึก 5 ข้อ
ไล่จากง่าย → ยากกว่าของจริงเล็กน้อย · ทำในกระดาษก่อนกดดูเฉลยทุกข้อ
ข้อ 1 อุ่นเครื่อง — ย้ายข้างสูตรเดียว
สัญญาณเดินทางในสายด้วยความเร็ว 2×108 m/s วัด propagation delay ได้ 10 ms
จงหาระยะทางของลิงก์นี้ (ตอบเป็นเมตรและกิโลเมตร)
เฉลยข้อ 1
tp = d/S → d = tp × S
d = (10 × 10−3)(2 × 108) = 20 × 105 = 2,000,000 m = 2,000 km
เช็กความสมเหตุสมผล: 2×108 m/s = 200 กม./มิลลิวินาที → 10 ms ต้องได้ราว 2,000 กม. ✓ · เทียบกับชุด A ที่ S ช้ากว่า 100 เท่า ระยะจึงสั้นกว่า 100 เท่า (50 km)
ข้อ 2 โครงเดียวกับชุด B เปลี่ยนตัวเลข
ส่งเฟรมขนาด 1,500 byte ผ่านลิงก์ 100 Mbps ระยะทาง 2 km ที่ S = 2×108 m/s
จงหา (ก) tx (ข) tp (ค) ตัวไหนครองเวลา และมากกว่ากันกี่เท่า (ง) เวลารวมที่บิตสุดท้ายไปถึงปลายทาง
เฉลยข้อ 2
(ก) tx = L/R = (1.2 × 104)/(108) = 1.2 × 10−4 s = 120 µs
(ข) tp = d/S = 2,000/(2 × 108) = 1 × 10−5 s = 10 µs
(ค) tx/tp = 120/10 = 12 เท่า → tx ครองเวลา
(ง) เวลารวม = tx + tp = 120 + 10 = 130 µs
สังเกตว่าอัตราส่วนเหลือแค่ 12 เท่า (ไม่ใช่ 10,000 เท่าเหมือนชุด B) เพราะเฟรมเล็กลงมาก (1,500 B) และลิงก์เร็วขึ้น 10 เท่า ทำให้ tx หดลง ในขณะที่ระยะทางยาวขึ้น 2.5 เท่า → tp โตขึ้น
ข้อ 3 พลิกผลลัพธ์กลับด้าน — ลิงก์ดาวเทียม
ส่งแพ็กเก็ตขนาด 1,000 byte ผ่านลิงก์ดาวเทียม 1 Mbps ระยะทาง 36,000 km ที่ S = 3×108 m/s
จงหา (ก) tx (ข) tp (ค) ตัวไหนครองเวลา (ง) ถ้าอัปเกรดลิงก์เป็น 10 Mbps เวลารวมลดลงเท่าไร
เฉลยข้อ 3
d = 36,000 km = 3.6 × 107 m · S = 3 × 108 m/s
(ก) tx = (8 × 103)/(106) = 8 × 10−3 s = 8 ms
(ข) tp = (3.6 × 107)/(3 × 108) = 0.12 s = 120 ms
(ค) tp/tx = 120/8 = 15 เท่า → คราวนี้ tp ครองเวลา (ตรงข้ามกับชุด B)
(ง) อัปเกรดเป็น 10 Mbps:
เวลารวมเดิม = 8 + 120 = 128 ms
เวลารวมใหม่ = 0.8 + 120 = 120.8 ms
ลดลงเพียง 7.2 ms (≈ 5.6%) ทั้งที่จ่ายค่าลิงก์แพงขึ้น 10 เท่า
นี่คือบทเรียนสำคัญของบทที่ 6: เมื่อ tp ครองเวลา การเพิ่มแบนด์วิดท์แทบไม่ช่วยอะไร — และถ้าเป็นการสื่อสารแบบ stop-and-wait ที่ต้องรอ ACK ยิ่งเห็นชัด เพราะต้องรอ 2 × 120 = 240 ms ต่อหนึ่งเฟรม
ข้อ 4 ย้อนสูตรทั้งสองทาง
(ก) ลิงก์หนึ่งยาว 400 เมตร วัด propagation delay ได้ 2 µs จงหาความเร็วสัญญาณ S
(ข) ลิงก์ 10 Mbps ใช้เวลา transmission delay 40 ms จงหาขนาดข้อมูลที่ส่ง (ตอบเป็นบิตและไบต์)
เฉลยข้อ 4
(ก) หา S — ย้ายข้างจาก tp = d/S
(ข) หา L — ย้ายข้างจาก tx = L/R
เป็นไบต์: 400,000 ÷ 8 = 50,000 byte
ข้อ (ข) คือโจทย์ชุด B อ่านย้อนกลับ — ถ้าทำได้ทั้งไปและกลับ แปลว่าคุมสูตรอยู่จริง · ระวัง: คำตอบเป็น "บิต" ก่อนเสมอ ต้อง ÷ 8 ถึงจะเป็นไบต์ (คนละทางกับตอนแปลงขาไป)
ข้อ 5 ยากกว่าของจริง — store-and-forward สองช่วง
ส่งแพ็กเก็ตขนาด 25,000 byte จาก A ไป B ผ่านเส้นทาง A → R → B โดยทุกลิงก์เป็น 20 Mbps ยาวลิงก์ละ 600 เมตร ที่ S = 2×108 m/s (ละ tqueue และ tproc)
จงหา (ก) tx ต่อหนึ่งลิงก์ (ข) tp ต่อหนึ่งลิงก์ (ค) เวลาทั้งหมดที่บิตสุดท้ายไปถึง B (ง) ถ้าเปลี่ยนเป็น A → R1 → R2 → B (3 ลิงก์) เวลารวมเป็นเท่าไร
เฉลยข้อ 5
หลักคิด: เร้าเตอร์ทำงานแบบ store-and-forward คือต้องรับเฟรมให้ครบทั้งใบก่อนถึงจะส่งต่อได้ ดังนั้น tx ถูกนับซ้ำทุกลิงก์ และ tp ก็ถูกนับทุกลิงก์เช่นกัน
(ก) tx = (2 × 105)/(2 × 107) = 1 × 10−2 s = 10 ms ต่อลิงก์
(ข) tp = 600/(2 × 108) = 3 × 10−6 s = 3 µs ต่อลิงก์
(ค) 2 ลิงก์: เวลารวม = 2 × tx + 2 × tp
= 2(10 ms) + 2(3 µs) = 20 ms + 6 µs = 20.006 ms
(ง) 3 ลิงก์: = 3(10 ms) + 3(3 µs) = 30 ms + 9 µs = 30.009 ms
สูตรทั่วไปของ store-and-forward ที่ N ลิงก์ (ทุกลิงก์เหมือนกัน): เวลารวม = N × (tx + tp) · สังเกตว่าตัวที่โตเร็วคือ tx เพราะถูกนับซ้ำทุก hop — นี่คือเหตุผลที่การแบ่งข้อมูลเป็นแพ็กเก็ตเล็ก ๆ (pipelining) ถึงเร็วกว่าการส่งก้อนใหญ่ก้อนเดียว ซึ่งจะไปเจอเต็ม ๆ ใน Q7 (Store-and-forward)
เช็คความเข้าใจ
tx = L/R แปรผันตรงกับ L → L โต 2 เท่า tx ก็ 2 เท่า · tp = d/S แปรผันตรงกับ d → d โต 2 เท่า tp ก็ 2 เท่า · สองสูตรนี้เป็นอิสระต่อกัน ไม่มีทางหักล้างกันได้ · ในชุด B: tx = 80 ms, tp = 8 µs- tp = d/S (ย้ายข้างเป็น d = tp×S) · tx = L/R (ย้ายข้างเป็น L = tx×R)
- คำตอบข้อสอบจริง: ชุด A → d = 50,000 m = 50 km · ชุด B → tx = 0.04 s = 40 ms, tp = 4×10−6 s = 4 µs
- เห็น byte ให้เขียน ×8 ทันที · ใช้ S ตามที่โจทย์ให้เท่านั้น (ชุด A ให้ 2×106 ไม่ใช่ 2×108)
- ลิงก์สั้น → tx ครอง · ลิงก์ไกล/ดาวเทียม → tp ครอง · เขียนอัตราส่วนกำกับเสมอ
- ต่อยอด: บทที่ 6 เวลาหน่วง 4 ชนิด · ตัวอย่างคำนวณ · ข้อที่ใช้ตัวเลขชุดเดียวกัน Q13 (CSMA/CD) · ข้อถัดไป Q5 — Utilization