องค์ประกอบพื้นฐาน

ระบบสื่อสารโทรคมนาคมขั้นพื้นฐานประกอบด้วยสามหน่วยงานหลักที่มักจะนำเสนอในบางรูปแบบ ได้แก่:

• เครื่องส่งสัญญาณที่จะรับข้อมูลมาและแปลงให้เป็นสัญญาณ
• ตัวกลางในการส่งสัญญาณหรือ"ช่องทาง"(อังกฤษ: channel) เช่นช่องว่างอิสระ(อังกฤษ: free space channel) เช่น อากาศ
• เครื่องรับที่จะรับสัญญาณจากช่องสัญญาณและแปลงกลับเป็นข้อมูลเดิม

ตัวอย่างเช่น ที่สถานีวิทยุกระจายเสียง จะมีเครื่องขยายเสียงเป็นเครื่องส่งสัญญาณ ส่งสัญญาณให้เสาอากาศ เสาอากาศส่งสัญญาณออกไปในตัวกลางคืออากาศ สายอากาศของเครื่องรับ จะรับสัญญาณที่ส่งมานี้ ส่งไปให้เครื่องขยายเสียง และมีเสียงออกมาที่บ้านผู้ฟัง ระบบนี้ทำงานแบบ ซิมเพล็กซ์ คือ ทางเดียว ผู้รับตอบกลับไม่ได้

ระบบโทรคมนาคมอีกระบบจะทำงานแบบ ดูเพล็กซ์ คือ สองทาง โดยมีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทำงานเป็นทั้งเครื่องส่งและรับ เรียกว่า ทรานซีฟเวอร์ ตัวอย่างเช่นเครื่องโทรศัพท์มือถือเป็น ทรานซีฟเวอร์

ระบบโทรคมนาคมเพื่อการสื่อสารระหว่างบุคคลเป็นการสื่อสารจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง (point-to-point) ระบบโทรคมนาคมสำหรับวิทยุหรือโทรทัศน์เป็นการสื่อสารแบบออกอากาศ(broadcast หรือ point-to-multipoint) เพราะเป็นการส่งสัญญาณจากเครื่องส่งเครื่องหนึ่งไปยังเครื่องรับหลายเครื่อง

นอกจากระบบซิมเพล็กซ์ และ ดูเพล็กซ์ แล้ว ยังมีระบบ มัลติเพล็กซ์ซึ่งใช้ในกรณีที่มีเครื่องส่งหลายเครื่อง ทำงานกับเครื่องรับหลายเครื่อง แต่ใช้ช่องทางเดียวกัน การแชร์ช่องทางทำให้ลดค่าใช้จ่ายได้มาก สัญญาณของแต่ละเครื่องส่งจะถูกมัลติเพล็กซ์ แล้วส่งผ่านตัวกลางไปที่สถานีย่อย หรือโหนด ที่นั่น สัญญาณจะถูกแยกออกไปยังเครื่องรับอย่างถูกต้อง

การสื่อสารแบบแอนะล็อกและแบบดิจิทัล

สัญญาณที่ใช้ในการสื่อสารสามารถเป็นได้ทั้งแอนะล็อกหรือดิจิทัล สำหรับสัญญาณแอนะล็อกสัญญาณจะแปรอย่างต่อเนื่องไปตามข้อมูล ในสัญญาณดิจิทัลข้อมูลจะถูกเข้ารหัสเป็นชุดของค่าที่ไม่ต่อเนื่อง (เช่นชุดของหนึ่งและศูนย์) ในระหว่างที่สัญญาณของข้อมูลถูกส่งออกไปและรับเข้ามา ข้อมูลที่มีอยู่ในสัญญาณแอนะล็อกหลีกเลี่ยงไม่ได้ที่จะถูกลดสภาพลงเนื่องจากการรบกวนทางกายภาพที่ไม่พึงประสงค์ (สัญญาณที่ถูกส่งออกจากเครื่องส่งในทางปฏิบัติจะไม่มีเสียงรบกวน) ปกติแล้วเสียงรบกวนในระบบการสื่อสารสามารถเป็นได้ทั้งเพิ่มเข้าหรือลบออกจากสัญญาณที่พึงประสงค์ในการสุ่มที่สมบูรณ์ รูปแบบของเสียงรบกวนนี้จะเรียกว่าเสียงเติมแต่งด้วยความเข้าใจว่าเสียงรบกวนจะเป็นลบหรือบวกแล้วแต่จังหวะที่แตกต่างกันของเวลา

ในทางตรงกันข้าม ถ้าเสียงรบกวนเติมแต่งมีไม่เกินกว่าเกณฑ์ที่กำหนด ข้อมูลที่มีอยู่ในสัญญาณดิจิทัลจะยังคงเหมือนเดิม ความต้านทานในเสียงรบกวนของระบบดิจิทัล ทำให้เป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญของสัญญาณดิจิทัลเหนือกว่าสัญญาณแอนะล็อก.

เครือข่ายโทรคมนาคม

อ่านเพิ่มเติม: เครือข่ายคอมพิวเตอร์

เครือข่ายการสื่อสารประกอบด้วยเครื่องส่งสัญญาณ, เครื่องรับและช่องทางที่ใช้ส่งข้อความ บางเครือข่ายการสื่อสารมีมากกว่าหนึ่งเราต์เตอร์(route=ทาง, router=ตัวส่ง, ตัวสร้างทาง)ที่ทำงานร่วมกันในการส่งข้อมูลไปยังผู้ใช้ที่ถูกต้อง นอกจากเราเตอร์แล้ว ยังมีสวิตช์ เพื่อใช้ต่อผู้ใช้หลายตัวเข้าด้วยกันด้วย

ช่องทางการสื่อสาร

คำว่า "ช่องทาง" มีสองความหมายที่แตกต่างกัน

1. ในความหมายแรกคือช่องทางที่เป็นสื่อทางกายภาพที่ใช้ส่งสัญญาณระหว่างเครื่องส่งและรับ ตัวอย่างเช่น อากาศในการส่งสัญญาณด้วยเสียง, ใยแก้วนำแสงสำหรับส่งสัญญาณด้วยแสง, สาย coaxial สำหรับส่งสัญญาณด้วยกระแสไฟฟ้าและ อากาศสำหรับส่งสัญาณด้วยแสงที่มองเห็นได้ หรือเป็นคลื่นอิน​​ฟราเรด แสงอัลตราไวโอเลต และคลื่นวิทยุ ช่องทางสุดท้ายนี้เรียกว่า "free space channel" หมายถึงที่ว่างใดๆ ที่อาจเป็นอากาศหรือสุญญากาศก็ได้ เช่นการส่งคลื่นวิทยุผ่านทาง free space channel นั่นคือ การส่งไปในที่ว่างใดๆ เพราะคลื่นวิทยุเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่สามารถเดินทางได้ดีในสุญญากาศเท่าๆกับเดินทางในอากาศ หมอก เมฆ หรือแก๊สบางชนิดที่ไม่ใช่อากาศ
2. ในอีกความหมายของ "ช่อง" ในกิจการโทรคมนาคม คือคำว่าช่องสื่อสาร ซึ่งเป็นส่วนย่อยของตัวกลางที่ใช้ส่งหลายๆกระแสข้อมูลไปพร้อมๆกัน ตัวอย่างเช่น สถานีวิทยุหนึ่งสามารถออกอากาศคลื่นวิทยุเข้าไปใน free space ที่ความถี่ในย่าน 94.5 MHz ในขณะที่สถานีวิทยุ อื่นสามารถออกอากาศพร้อมกันด้วยคลื่นวิทยุที่มีความถี่ในย่าน 96.1 MHz แต่ละสถานีจะส่ง คลื่นวิทยุด้วยความกว้างหรือแบนด์วิดท์ประมาณ 180 kHz โดยมีจุดศูนย์กลางอยู่ที่ความถี่ดังกล่าวข้างต้นซึ่งถูกเรียกว่า"ความถี่คลื่นพาห์" แต่ละสถานีในตัวอย่างนี้จะถูกแยกออกจากสถานีที่อยู่ใกล้เคียง ห่าง 200 kHz และความแตกต่างระหว่าง 200 khz และ 180 kHz (20 kHz)เป็นค่ายอมรับได้ทางด้านวิศวกรรมสำหรับความไม่สมบูรณ์ของระบบการสื่อสาร เมื่อมีผู้ใช้ ใช้ตัวกลางในการสื่อสารร่วมกัน ความถี่ของเครื่องส่งของแต่ละผู้ใช้ ในตัวอย่างข้างต้น "free space channel" ถูกแบ่งออกเป็นสองช่องสื่อสารตามความถี่ และแต่ละช่องมีการกำหนดความถี่ของแบนด์วิดท์ให้แยกจากกันในการออกอากาศคลื่นวิทยุ ระบบการแบ่งสื่อกลางให้เป็นช่องทางตามความถี่นี้เรียกว่า การมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความถี่ (อังกฤษ: Frequency Division Multiplex) หรือ FDM

อีกวิธีหนึ่งในการแบ่งสื่อกลางการสื่อสารให้เป็นหลายๆช่อง คือการจัดสรรเวลาให้แต่ละผู้ส่งข้อมูลให้ออกมาที่สื่อกลางได้เฉพาะในเวลาที่กำหนดให้เท่านั้น (เรียกว่า "time slot" เช่น 20 milliseconds ของทุกๆวินาที) วิธีนี้เรียกว่า การมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งเวลา(อังกฤษ: Time Division Multiplex) หรือ TDM ตัวกลางที่ใช้วิธีนี้คือใยแก้วนำแสง บางระบบการสื่อสารด้วยวิทยุจะใชั TDM ภายในช่อง FDM ที่ถูกจัดสรรให้ ดังนั้นระบบเหล่านั้นจึงเป็นพันธ์ผสมของ TDM และ FDM

การกล้ำสัญญาณ (Modulation)

อ่านเพิ่มเติม: การกล้ำสัญญาณ

ในการส่งสัญญาณ ข้อมูลมักถูกรบกวนด้วยอิทธิพลจากภายนอก ทำให้สัญญาณที่เครื่องรับผิดเพี้ยนไป การกล้ำสัญญาณก็เพื่อลดสิ่งรบกวนเหล่านั้น เช่นการส่งสัญญาณเสียง ซึ่งเป็นสัญญาณแบบแอนะลอก มีการกล้ำแบบขนาด (อังกฤษ: Amplitude Modulation) หรือ AM และการกล้ำแบบความถี่ (อังกฤษ: Frequency Modulation) หรือ FM ส่วนการส่งสัญญาณแบบดิจิตอล ก็ต้องเปลี่ยนรูปให้เป็นสัญญาณแอนะลอกก่อน ซึ่งเรียกวิธีการนี้ว่า "keying" (มาจากการใช้สัญญาณมอสในอดีต) เช่น phase-shift keying, frequency-shift keying, and amplitude-shift keying ระบบบลูทูธใช้ phase-shift keying ถ้าใช้ phase-shift keying ผสมกับ amplitude-shift keying เรียกว่า quadrature amplitude modulation (QAM) ใช้ในการส่งข้อมูลดิจิตอลความจุมากๆ