วิศวกรรมโทรคมนาคม

วิศวกรรมโทรคมนาคม () เป็นวิชาการด้านวิศวกรรมที่เกิดจากการรวบรวมองค์ความรู้ทางวิศวกรรมไฟฟ้า และ วิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์เพื่อเสริมสร้างระบบการสื่อสารโทรคมนาคมที่เป็นองค์ความรู้เฉพาะทาง

ขอบเขตของงานเริ่มจากการออกแบบวงจรขั้นพื้นฐานจนถึงการพัฒนามวลเชิงกลยุทธ์ วิศวกรโทรคมนาคมเป็นผู้รับผิดชอบการออกแบบและการกำกับดูแลการติดตั้งอุปกรณ์สื่อสารโทรคมนาคมและสิ่งอำนวยความสะดวกเช่นระบบสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อน, สายโทรศัพท์ทองแดงและใยแก้วนำแสง วิศวกรรมโทรคมนาคมยังคาบเกี่ยวกับวิศวกรรมการออกอากาศ

โทรคมนาคมเป็นสาขาที่มีความหลากหลายของวิศวกรรมซึ่งจะเชื่อมต่อกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์, งานโยธา, งานโครงสร้าง, การวางฐานราก, งานเสาตั้งสายอากาศและวิศวกรรมไฟฟ้า หรือแม้แต่ทางการแพทย์ ก็มีการใช้วิศวกรรมโทรคมนาคมชั้นสูงมาประยุกต์ใช้ เช่น ความถี่วิทยุ และใยแก้วนำแสง มาประยุกต์ใช้ในการตรวจและรักษาผู้ป่วย เป็นต้น ในที่สุดวิศวกรโทรคมนาคมมีหน้าที่รับผิดชอบในการจัดหาโซลูชั่นให้ลูกค้าที่ต้องการบริการโทรศัพท์และข้อมูลความเร็วสูง ซึ่งเป็นการช่วยคนที่กำลังทำงานอย่างใกล้ชิดในด้านพัฒนาสังคม, การศึกษา, การบริการและการบริหารจัดการโครงการ

วิศวกรรมโทรคมนาคม ทำให้เกิดมีทรัพยากรคลื่นวิทยุ (Radio Wave) กลายเป็นทรัพยากรของมนุษย์โลกที่มีค่าประเมินไม่ได้เกิดขึ้นจากงานวิศวกรรมโทรคมนาคม และเปลี่ยนแปลงสังคมมนุษย์อย่างกว้างขวาง กลายเป็นคลื่นลูกที่สามของการเปลี่ยนแปลงสังคมมนุษย์โลก (Third Wave Concept) และการขับเคลื่อนของระบบเศรษฐกิจของประเทศใด ๆ ล้วนขึ้นอยู่กับ เครือข่ายโทรคมนาคม (Network)

วิศวกรโทรคมนาคมใช้ความหลากหลายของอุปกรณ์และสื่อกลางการขนส่งข้อมูลที่มีอยู่มากมายจากผู้ผลิตในการออกแบบโครงสร้างพื้นฐานเครือข่ายโทรคมนาคม สื่อกลางที่พบบ่อยส่วนใหญ่มักจะเรียกว่าพล้านท์ (plant) หรือข่ายสายตอนนอก/ข่ายสายตอนใน ในอุตสาหกรรมโทรคมนาคม พล้านท์ที่ใช้โดยบริษัทโทรคมนาคมในวันนี้ ได้แก่สายทองแดง, สายแกนร่วม, ใยแก้วนำแสง และคลื่นวิทยุ

วิศวกรโทรคมนาคมถูกคาดหวัง, เหมือนกับวิศวกรส่วนใหญ่, ว่าต้องหาทางออกที่ดีที่สุดที่เป็นไปได้สำหรับค่าใช้จ่ายต่ำที่สุดให้กับบริษัท ความคาดหวังนี้มักจะนำไปสู่​​คำตอบที่มีความคิดสร้างสรรค์ในการแก้ไขปัญหาที่มักจะได้รับการออกแบบที่แตกต่างกันโดยไม่กระทบกับงบประมาณที่ถูกกำหนดโดยสังคมสมัยใหม่ ในตอนต้นของอุตสาหกรรมโทรคมนาคม, จำนวนมหาศาลของสายเคเบิลทองแดงถูกนำมาใช้แต่ต่อมาได้ถูกแทนที่ด้วยเทคโนโลยีที่ทันสมัย​​เช่นสายเคเบิลใยแก้วนำแสงและเทคนิคมัลติดิจิทัล

ปัจจุบันงานวิศวกรรมโทรคมนาคม ค่อนข้างมีการเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยีรวดเร็ว และมีวงจรชีวิตของสินค้า หรืออุปกรณ์โทรคมนาคม สั้นลง (Shortly Technology Life Cycle) และมีความซับซ้อนสูงขึ้น พร้อม ๆ ไปกับการมีประสิทธิภาพสูงขึ้นไปด้วย

วิศวกรโทรคมนาคมยังมีหน้าที่ในการกำกับดูแลบันทึกของสินทรัพย์ที่เป็นอุปกรณ์และสิ่งอำนวยความสะดวกอื่น ๆ งานของพวกเขามีผลกระทบโดยตรงต่อการกำหนดรหัสบัญชีที่เหมาะสมสำหรับภาษีและวัตถุประสงค์การบำรุงรักษา, งบประมาณและการกำกับดูแลโครงการ

วิศวกรรมโทรคมนาคมครอบคลุมพื้นที่ความรับผิดชอบขนาดใหญ่มาก จึงแบ่งเป็นสาขาย่อย ได้แก่

เทคโนโลยีการสื่อสารใช้ความถี่ที่แตกต่างกันตามลักษณะงานดังนี้

เครื่องที่ใหญ่ที่สุดที่มนุษย์สร้างขึ้นเป็นระบบวิศวกรรมโทรคมนาคม ได้แก่ เครือข่ายโทรศัพท์ทั่วโลก อีกระบบหนึ่งของวิศวกรรมโทรคมนาคมคือ อินเทอร์เน็ต ซึ่งเป็นเครือข่ายโทรศัพท์ที่ล้ำหน้า และเป็นความจริงไม่น้อยที่ว่า อินเทอร์เน็ตจะมาแทนที่งานของเครือข่ายโทรศัพท์ ทางด้านกายภาพ ระบบเหล่านี้จะทำงานประสานโดยมองไม่เห็นความแตกต่าง

อินเทอร์เน็ตเป็นตัวอย่างของการเปลี่ยนแปลงอย่างราบรื่นของเทคโนโลยีการสื่อสารสำหรับวิทยาการคอมพิวเตอร์ ในแง่หนึ่งก็คือ ระบบการสื่อสารมักจะเป็นองค์ประกอบที่สำคัญในระบบคอมพิวเตอร์และวิทยาการคอมพิวเตอร์ ทางด้านเทคนิคและการนำมาประยุกต์ใช้ ในอีกด้านหนึ่ง การสื่อสารที่ทันสมัยมักจะมีการใช้ระบบ​​ในทฤษฎีและวิธีการของวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์และเป็นระบบคอมพิวเตอร์หลักวิศวกรอุปกรณ์โทรคมนาคมเป็นวิศวกรอิเล็กทรอนิกส์ที่ออกแบบอุปกรณ์เช่นเราเตอร์, สวิตช์, multiplexers, และอุปกรณ์คอมพิวเตอร์/อิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อใช้ในโครงสร้างพื้นฐานของเครือข่ายการสื่อสารโทรคมนาคมโดยเฉพาะ

วิศวกรสำนักงานส่วนกลางมีหน้าที่รับผิดชอบสำหรับการออกแบบและการกำกับดูแลการดำเนินงานของอุปกรณ์โทรคมนาคมในสำนักงานกลาง (Central Office หรือ CO) หรือศุนย์ข่ายสายหรือชุมสายโทรศัพท์ วิศวกร CO เป็นผู้รับผิดชอบในการบูรณาการเทคโนโลยีใหม่เข้าสู่เครือข่ายที่มีอยู่แล้ว, กำหนดตำแหน่งวางอุปกรณ์ในศูนย์ข่ายสายและให้สัญญานนาฬิกา (สำหรับอุปกรณ์ดิจิตอล) และการตรวจสอบสัญญาณเตือนสำหรับอุปกรณ์ใหม่ วิศวกร CO ยังเป็นผู้รับผิดชอบในการจัดหาพลังงานเพิ่มเติมและส่วนประกอบอื่นหากยังมีไม่เพียงพอที่จะรองรับอุปกรณ์ใหม่ที่จะถูกติดตั้งใหม่ ในที่สุดวิศวกร CO เป็นผู้รับผิดชอบสำหรับการออกแบบวิธีการที่สายเคเบิลจำนวนมหาศาลจะถูกกระจายไปยังอุปกรณ์ต่าง ๆ ทั่วทั้งศูนย์ข่ายสายและการกำกับดูแลการติดตั้งและการเปิดใช้งานของอุปกรณ์ใหม่ทั้งหมด

ในฐานะที่เป็นวิศวกรโครงสร้าง วิศวกร CO มีความรับผิดชอบในการออกแบบโครงสร้างและการจัดวางของแร็คส์และเบย์สำหรับอุปกรณ์ที่จะติดตั้งในเช่นเดียวกับข่ายสายตอนในที่จะวางไว้บนแร็คส์และเบย์นั้น

ในฐานะที่เป็นวิศวกรไฟฟ้า, วิศวกร CO มีความรับผิดชอบในการออกแบบตัวต้านทาน, ตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำ (RCL) ของข่ายสายใหม่ทั้งหมดเพื่อให้แน่ใจว่าบริการโทรศัพท์มีความชัดเจนและคมชัดและให้บริการข้อมูลที่มีความสะอาดและเป็นที่น่าเชื่อถือ การลดทอนและการคำนวณการสูญเสียในข่ายสายมีความจำเป็นโดยจะต้องกำหนดความยาวของสายและขนาดให้ถูกต้องกับบริการที่ถูกร้องขอ รวมทั้งความต้องการใช้พลังงานจะต้องมีการคำนวณและจัดหาให้มีพลังงานพอเพียงแก่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่กำลังถูกติดตั้งในศูนย์ข่ายสาย

โดยรวมวิศวกร CO ได้เห็นความท้าทายใหม่ที่เกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมของ CO. ด้วยการถือกำเนิดของศูนย์ข้อมูล, Internet Protocol (IP), สถานีโทรศัพท์เซลลูลาร์และอุปกรณ์เทคโนโลยีใหม่อื่น ๆ ภายในเครือข่ายโทรคมนาคม มันจึงเป็นสิ่งสำคัญที่แนวทางการปฏิบัติที่แน่นอนและชัดเจนจะต้องถูกจัดทำขึ้นและนำมาใช้ในการดำเนินการใน CO

ซัพพลายเออร์ผู้ติดตั้งหรือผู้รับเหมารายย่อยของพวกเขาคาดหวังว่าจะได้รับรู้ถึงข้อกำหนดของผลิตภัณฑ์, คุณสมบัติและบริการที่วิศวกร CO ต้องการได้รับ บริการเหล่านี้อาจจะเกี่ยวข้องกับการติดตั้งอุปกรณ์ใหม่หรือการขยาย/การรื้อถอนของอุปกรณ์ที่ใช้งานอยู่

ปัจจัยอื่น ๆ หลายอย่างที่ต้องพิจารณาเช่น

Telcordia ให้กว่า 1,000 ข้อกำหนดสำหรับวิศวกร CO. ด้วยการพัฒนาขึ้นมาจากการป้อนข้อมูลของผู้ให้บริการ, GR-1275 ครอบคลุมข้อมูลใหม่เกี่ยวกับกฎระเบียบของรัฐบาลกลาง, ข้อบังคับเกี่ยวกับใยหิน, ความปลอดภัยในการใช้เครื่องมือต่าง ๆ, ความสม่ำเสมอของการพันสาย (wire-wrap), การติดตั้งสายดิน, การป้องกันของทั้งตัวนำโลหะและใยแก้วนำแสงและการวางสายเคเบิลใต้พื้นยก

GR-1502, ข้อกำหนดทั่วไปด้านวิศวกรรมในสภาพแวดล้อมของเครื่อข่าย/CO เป็นเอกสารประกอบกับ GR-1275 มีกำหนดว่าผู้ให้บริการวิศวกรรม (Detail Engineering Service Provider, DESP) ถูกคาดหวังว่าจะให้บริการอย่างไร การยึดมั่นกับความต้องการทั่วไปเหล่านี้จะช่วยให้มั่นใจว่าอุปกรณ์ที่ติดตั้งใหม่จะทำงานสอดคล้องกับพารามิเตอร์การออกแบบในอาคารที่เป็นเจ้าของหรืออาคารเช่าอุปกรณ์โทรคมนาคมของผู้ให้บริการการสื่อสารโทรคมนาคม (Telecommunication Carrier, TC) และเพื่อให้แน่ใจว่าอุปกรณ์ที่ติดตั้งได้อย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ เอกสารของความต้องการด้านวิศวกรรมที่นำเสนอจะเป็นเกณฑ์ที่ DESPs อาจถูกนำมาเปรียบเทียบเพื่อวัตถุประสงค์ในการตรวจรับงาน

ความต้องการทั่วไปด้านวิศวกรรมที่ถูกนำเสนอในเอกสารฉบับนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อสามารถใช้กับทุกประเภทของอุปกรณ์โทรคมนาคม เช่นสวิตชิ่ง การส่งสัญญาณและรวมถึง frame, อุปกรณ์ป้องกันวงจร, และพลังงานไฟฟ้า ฯลฯ แต่เอกสารนี้ไม่ได้เป็นที่รวมทุกอย่าง; คำแนะนำด้านวิศวกรรมเพิ่มเติมอาจจะต้องให้วิศวกรชิ้นส่วนที่เฉพาะเจาะจงของอุปกรณ์หรือเพื่อตอบสนองการปฏิบัติและข้อกำหนดเพิ่มเติมในระดับภูมิภาค

วิศวกรข่ายสายตอนนอก (outside plant, OSP) มักจะถูกเรียกว่าวิศวกรสนามเพราะมักจะใช้เวลามากส่วนมากในพื้นที่ในการบันทึกเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมทางโยธา, สายแขวนอากาศ, สายเหนือดินและสายใต้ดิน วิศวกร OSP มีความรับผิดชอบสำหรับการวางสายตอนนอก (ทองแดง, ใยแก้ว ฯลฯ) จากศูนย์ข่ายสายไปยังจุดแจกจ่ายหรือปลายทางโดยตรง ในการออกแบบจุดแจกจ่ายนั้นจะใช้ตู้สลับสาย (cross cabinet or cab) วางในตำแหน่งทางกลยุทธ์เพื่อเชื่อมโยงคู่สายป้อนพื้นที่ที่กำหนด ในพื้นที่ดังกล่าว ข่ายสายจากตู้สลับสายจะถูกต่อเข้ากับตู้สลับลายย่อยเรียกว่าจุดกระจายสาย (distribution point or dp) ซึ่งจะถูกติดตั้งใกล้กับผู้ใช้บริการมากที่สุด

ข่ายสายตอนนอกสามารถฝังไว้ใต้ดินโดยตรงหรือใส่ในท่อร้อยสายใต้ดินหรือวางไว้ใต้ทะเล, หรือแขวนอากาศบนเสาไฟฟ้าหรือเสาโทรศัพท์, หรือเป็นคลื่นไมโครเวฟสำหรับระยะทางไกล ๆ เพราะการใช้สองทางแรกอาจจะแพงเกินไป

ในฐานะที่เป็นวิศวกรโครงสร้าง วิศวกร OSP มีความรับผิดชอบในการออกแบบโครงสร้างและการจัดตำแหน่งของเสาโทรศัพท์มือถือและเสาโทรศัพท์เช่นเดียวกับการคำนวณความสามารถของเสาโทรศัพท์ที่มีอยู่หรือเสาไฟฟ้าที่ซึ่งข่ายสายตอนนอกเส้นใหม่นี้จะถูกแขวนเพิ่มเข้ามา การคำนวณโครงสร้างเป็นสิ่งจำเป็นเมื่อจะต้องเจาะท่อลอดใต้พื้นที่การจราจรหนาแน่นเช่นทางหลวงหรือเมื่อเกาะติดกับโครงสร้างอื่น ๆ เช่นสะพาน การค้ำยันต้องถูกนำมาพิจารณาด้วยเช่นกันในการทำร่องดินเพื่อวางท่อร้อยสายหรือขุดบ่อขนาดใหญ่เพื่อวาง manhole โครงสร้างท่อร้อยสายมักจะต้องมีการห่อหุ้มด้วยสารละลายที่จำเป็นต้องได้รับการออกแบบมาเพื่อรองรับโครงสร้างและทนต่อสภาพแวดล้อมที่อยู่รอบตัวมัน (ชนิดของดิน, ในพื้นที่การจราจรสูง ฯลฯ)

ในฐานะที่เป็นวิศวกรไฟฟ้า, วิศวกร OSP มีความรับผิดชอบต่อการออกแบบตัวต้านทาน, ตัวเก็บความจุและตัวเหนี่ยวนำ (RCL) ของข่ายสายตอนนอกที่ติดตั้งใหม่ทั้งหมดเพื่อให้แน่ใจว่าบริการโทรศัพท์มีความชัดเจนและคมชัดและบริการรับส่งข้อมูลมีความสะอาดและเป็นที่น่าเชื่อถือ การคำนวณสัญญานลดทอนและการสูญเสียใน'ข่ายสาย' (หรือ loop) เพื่อกำหนดความยาวและขนาดของสายเคเบิลสำหรับบริการที่จะให้ รวมทั้งความต้องการพลังงานที่จะต้องมีการคำนวณและจ่ายให้กับ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใด ๆ ถูกติดตั้งในพื้นที่ให้บริการ ศักย์ไฟฟ้าของดินจะต้องถูกนำมาพิจารณาเมื่อวางอุปกรณ์ไฟฟ้าและข่ายสายตอนนอกในพื้นที่โล่งเพื่อป้องกันอันตรายจากฟ้าผ่า, กระแสไฟฟ้ากระชากแรงสูงเนื่องจากการต่อสายดินไม่ถูกต้องหรือจากกระแสผิดปกติจากบริษัทจ่ายไฟฟ้า และจากแหล่งรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าอื่น ๆ

ในฐานะที่เป็นวิศวกรโยธา วิศวกร OSP มีความรับผิดชอบในการจัดทำแบบร่างทั้งด้วยมือหรือการใช้คอมพิวเตอร์ซอฟต์แวร์ช่วยร่าง (CAD) แพื่อแสดงวิธีการวางข่ายสายตอนนอก บ่อยครั้งเมื่อทำงานกับร่องดินหรือคูน้ำของเทศบาลหรือการทำท่อลอดจำเป็นต้องขออนุญาตจึงต้องใช้แบบร่างสำหรับการขออนุญาตเหล่านี้ บ่อยครั้งที่ภาพวาดเหล่านี้มากกว่า 70% เป็นข้อมูลรายละเอียดที่จำเป็นในการปูพื้นถนนหรือเพิ่มช่องทางเลี้ยวไปถนนที่มีอยู่ การคำนวณโครงสร้างจำเป็นต้องทำเมื่อต้องเจาะท่อลอดใต้พื้นที่การจราจรหนาแน่นเช่นทางหลวงหรือเมื่อยึดติดกับโครงสร้างอื่น ๆ เช่นสะพาน ในฐานะที่เป็นวิศวกรโยธา วิศวกรโทรคมนาคมจัดทำกระดูกสันหลังของการสื่อสาร​​ด้วยทางเทคโนโลยีทั้งหมดที่ทันสมัยกระจายไปทั่วอารยธรรมวันนี้

ในฐานะทูตทางการเมืองและสังคม, วิศวกร OSP เป็นหน้าตาของบริษัทดำเนินการโทรศัพท์และกระบอกเสียงไปยังหน่วยงานท้องถิ่นและสาธารณูปโภคอื่น ๆ วิศวกร OSP มักจะประชุมกับเทศบาล, บริษัทรับเหมาก่อสร้างและบริษัทสาธรณูปโภคอื่น ๆ เพื่อแสดงความเห็นและให้ความรู้เกี่ยวกับวิธีการทำงานของงานสาธารณูปโภคที่เป็นโทรศัพท์ นอกจากนั้นวิศวกร OSP ต้องให้ความไว้วางใจต่อเจ้าของอาคารอสังหาริมทรัพย์ในการติดตั้งข่ายสายและอุปกรณ์ภายในอาคารเช่นตำแหน่งที่สะดวกที่จะวางตู้สลับสายเพื่อให้บริการ