การสื่อสารข้อมูลดิจิทัลได้มุ่งสู่การสื่อสารแบบอนุกรมเพื่อการสื่อสารระยะไกล เนื่องจากมีการพัฒนาไปสู่การสื่อสารความเร็วสูงและการสร้างช่องสื่อสารได้เป็นจำนวนมากในขบวนสัญญาณข้อมูลเดียวได้ โดยการเชื่อมการสื่อสารข้อมูลแบบอนุกรมระหว่างภาคส่งและภาครับต้องมีความสอดคล้องกันเพื่อให้ภาคส่งและภาครับทราบว่า เริ่มมีการส่งและหยุดส่งข้อมูลเมื่อไหร่ด้วยกระบวนการเปรียบเทียบจังหวะสัญญาณหรือการซิงโครไนเซชั่น (Synchro- nization) ที่ทำให้ภาครับอ่านบิตข้อมูลทุกบิตที่ไหลเข้ามาแบ่งขบวนข้อมูลที่ไหลเข้ามาอย่างต่อเนื่องเป็นลำดับของเฟรมข้อมูลและแยกกลุ่มของบิตข้อมูลในเฟรมข้อมูลได้ถูกต้อง ซึ่งส่งผลให้การสื่อสารข้อมูลดิจิทัลมีประสิทธิภาพ

       Synchronization is one of those essential techniques embedding in digital communications. In order to establishing a communication linkage between transmitter and receiver, synchronization must accomplish its scheme acknowledging both sides of “start and stop” of the data sequence. Basically, data processing of both ends bases on parallel style and then transmitted through each other in a single communication channel by being converted into the serial format. Those sequences must be referred on the same based-clock signal. Principle of synchronization also includes line coding, clock extraction, and time recovery.

      การปรับเทียบสัญญาณโทรคมนาคม หรือการซิงโครไนซ์นำมาใช้ในการสื่อสารหลายด้าน โดยเฉพาะการซิงโครไนซ์ที่ใช้ในการสื่อสารข้อมูลดิจิทัลแบบอนุกรมเพื่อการสื่อสารระยะไกลและความเร็วสูง ยกตัวอย่างการส่งข้อมูลจากชุมสาย ณ กรุงเทพมหานครไปยังตำบลมาบตาพุด จังหวัดระยอง ผ่านทางการสื่อสารไมโครเวฟ รวมทั้งชุมสายเคเบิ้ลใต้น้ำข้ามประเทศที่มาเชื่อมโยงการสื่อสารดาวเทียมข้ามทวีปและการเชื่อมโยงจากช่องทางสื่อสารอื่นๆ ที่มาต่อเข้าด้วยกัน ต้องมีการปรับเทียบจังหวะสัญญาณจึงทำให้สื่อสารกันได้ โดยข้อมูลอนุกรมจากหลายแหล่งหรือจากผู้ส่งไปยังผู้รับต้องมีการเคาะจังหวะสัญญาณที่สอดคล้องกันเพื่อให้ผู้ส่งและผู้รับทราบว่า เริ่มการส่งข้อมูล การหยุดพักการส่งและทำการส่งข้อมูลเสร็จเมื่อใด
      การสื่อสารข้อมูลดิจิทัลแบบอนุกรมเป็นการส่งข้อมูลที่แปลงจากรูปแบบขนานจากต้นทาง(ภาคส่ง)ผ่านตัวกลางไปยังปลายทาง(ภาครับ)โดยส่งข้อมูลไปทีละบิตอย่างต่อเนื่องฝ่ายรับมีการทำงานสองส่วนคือ กระบวนการเทียบจังหวะสัญญาณระดับบิตหรือการซิงโครไนซ์ระดับบิต (Bit synchronization) ที่มีหน้าที่ อ่านข้อมูลแต่ละบิตถูก และกระบวนการเทียบจังหวะสัญญาณ ระดับเฟรม หรือการซิงโครไนซ์ระดับเฟรม (Frame synchronization) ที่มีหน้าที่แบ่งช่วงบิตจัดกลุ่มบิตข้อมูล และแปลงข้อมูลกลับ เป็นรูปแบบขนาน โดยเรียกกระบวนทั้งสองว่า กระบวนการเทียบจังหวะสัญญาณ หรือการซิงโครไนซ์ (Synchronize) ซึ่งมีการแยกบิตข้อมูลจากภาคส่งที่มีความถูกต้องทำให้มีสำคัญ ต่อการสื่อสารข้อมูลดิจิทัลอนุกรม และเพื่อให้ภาครับทราบว่าบิตข้อมูลเริ่มต้นและสิ้นสุดเมื่อใด ทำให้มีสัญญาณนาฬิกาที่มีความสัมพันธ์เชิงเวลากับบิตข้อมูลที่รับได้ควบคุม โดยการสื่อสารระยะไกล ใช้วิธีการฝังรวมสัญญาณนาฬิกากับข้อมูลก่อนส่ง ที่เรียกว่าการเข้ารหัส (Encoder)ทำให้ข้อมูลกลายเป็นสัญญาณดิจิทัล (Digital signal)และภาครับนำสัญญาณดิจิทัล ที่รับได้เข้าสู่กระบวนการแยกสัญญาณนาฬิกา (Clock extraction) หรือการกู้คืนจังหวะเวลา (Timing recovery) หรือการกู้คืนสัญญาณนาฬิกา (Clock recovery) ต่อมาใช้สัญญาณนาฬิกานี้สุ่มอ่านเพื่อแยกและแบ่งบิตข้อมูลอนุกรมเป็นช่วงๆ ตามโครงสร้างของข้อมูลอย่างถูกต้องที่เรียกว่าเฟรมข้อมูล (Data frame) ทำให้ขั้นตอนการแยกข้อมูลกลับมาไม่ซับซ้อน ดังนั้น การสื่อสารข้อมูลแบบอนุกรมต้องอาศัยการปรับเทียบจังหวะสัญญาณเพื่อความถูกต้องของข้อมูลด้วย

     การส่งข้อมูลดิจิทัลจากวงจรหนึ่งไปอีกวงจรหนึ่งในรูปแบบอนุกรมประกอบด้วยภาคส่งที่ทำหน้าที่แปลงข้อมูลดิจิทัลในรูปของสัญญาณไฟฟ้าแบบขนานเป็นแบบอนุกรมโดยวงจรแปลงข้อมูลแบบขนานเป็นแบบอนุกรม (Parallel in–serial out register) ด้วยการเลื่อนข้อมูลออกจากวงจรแบบบิตต่อบิตทำให้อัตราบิตข้อมูลที่ถูกเลื่อนขึ้นอยู่กับความถี่ของสัญญาณนาฬิกาโดยระยะเวลา ๑ ช่วงบิตเท่ากับระยะเวลา ๑ คาบของสัญญาณนาฬิกา และภาครับที่ทำหน้าที่แปลงข้อมูลที่รับได้กลับเป็นแบบขนานโดยนำข้อมูลเข้าสู่วงจรแปลงข้อมูลแบบอนุกรมเป็นแบบขนาน (Serial in–parallel out register) ที่มีอัตราบิตข้อมูลที่เข้าสู่วงจรเท่ากับความถี่ของสัญญาณนาฬิกาและอ่านข้อมูลแต่ละบิตที่เข้ามาเสร็จภายใน ๑ คาบสัญญาณนาฬิกา ด้วยอัตราความถี่ ของสัญญาณนาฬิกาเท่ากับภาคส่ง เพื่อให้อ่านบิตข้อมูลได้ครบถ้วนโดยไม่มีบิตข้อมูลสูญหายไป ดังที่รูป ๔.๑

      กระบวนการทั้งหมดเรียกว่า กระบวนการเทียบจังหวะสัญญาณ ทำให้ภาครับเปลี่ยนขบวนข้อมูล แบบอนุกรมจากภาคส่งเป็นแบบขนาน ได้ถูกต้องเหมือนต้นฉบับ โดยสัญญาณนาฬิกาของภาคส่งกับภาครับต้องมีความถี่เท่ากันและมีความสัมพันธ์ทางเฟสที่แน่นอน

       การปรับเทียบสัญญาณระดับเฟรม ดังรูปที่ ๕.๑ เริ่มต้นด้วยการที่ภาครับ มีส่วนปรับเทียบสัญญาณระดับเฟรมทำหน้าที่ค้นหา FAN ซึ่งใช้อ้างอิงตำแหน่งของข้อมูลต่างๆ ภายในเฟรมนั้นๆ โดยทำการป้อนข้อมูลดิจิทัลแบบอนุกรมจากวงจรถอดรหัสสัญญาณในสายเข้าสู่วงจรแปลงข้อมูลอนุกรมให้เป็นแบบขนานและตรวจสอบข้อมูลว่ารหัสเหมือนกับรหัสของ FAN ที่กำหนดด้วยวงจรเปรียบเทียบรหัสหรือไม่ แต่เนื่องจากข้อมูลมีรูปแบบ ที่ไม่แน่นอนอาจมีบางตำแหน่งที่มีรูปแบบข้อมูลเหมือนกับรหัสของ FAN ที่กำหนดไว้ที่เรียกว่า เฟรมอไลเมนต์เวอร์ดเทียม ทำให้เกิดความผิดพลาดได้จึงมีวิธีตรวจหา FAN จริงด้วยกระบวนการปรับเทียบเฟรมหรืออไลเมนต์เฟรม (Frame alignment)

         ๗.๑ กระบวนการปรับเทียบเฟรมหรืออไลเมนต์เฟรม (Frame alignment)

       กระบวนการปรับเทียบเฟรม หรืออไลเมนต์เฟรมใช้หลักการของเฟรมอไลเมนต์เวอร์ดจริง ที่มีตำแหน่งที่แน่นอน ทำให้เฟรมข้อมูลที่อยู่ติดกันมีระยะห่างของเฟรมอไลเมนต์เวอร์ดเท่ากับ ๑ เฟรมข้อมูลเสมออยู่ในวงจรแยกเฟรมข้อมูลโดยมีวงจรควบคุมการทำงานทั้งหมด ๗ สถานะ คือ A B C D E F และ G ดังรูปที่ ๗.๑

       กระบวนการปรับเทียบเฟรม หรือการอไลเมนต์เฟรมทำให้ระบบปรับเทียบสัญญาณระดับเฟรมมีความแม่นยำและน่าเชื่อถือ แต่ข้อมูลที่เกิดซ้ำเป็นชุดๆ เป็นเวลานานพบว่าเฟรมอไลเมนต์เวอร์ดเทียม มีตำแหน่งคงที่คล้ายเฟรมอไลเมนต์เวอร์ดจริง ทำให้เกิดความผิดพลาดขึ้น จึงต้องมีการปรับเปลี่ยนรูปแบบเฟรมข้อมูลเพื่อลดความผิดพลาด เช่น การเพิ่มจำนวน FAN มากกว่า ๑ ตัวโดยแต่ละตัวมีรหัสและตำแหน่งที่ต่างกัน เป็นต้น การเลือกรหัสเฟรมอไลเมนต์เวอร์ดก็สำคัญ โดยรหัสที่ดีต้องมีโอกาสที่เกิดการข้อมูลซ้ำต่ำ ซึ่งทดสอบได้ด้วยการหาค่าสหสัมพันธ์ (Autocorrelation) [๑]

       ตัวอย่างการแยกสัญญาณนาฬิกาด้วยรหัสดิจิทัลปกติและรหัสไบโพลาร์ที่ไม่มีความถี่สัญญาณนาฬิกาเป็นองค์ประกอบภายในแถบความถี่มีการทำงานดังรูปที่ ๘.๑ แต่มีความถี่ครึ่งหนึ่งของความถี่สัญญาณนาฬิกา เป็นองค์ประกอบ ดังรูปที่ ๖.๒ เมื่อเข้าสู่วงจรไม่เชิงเส้นที่เหมาะสม เช่น วงจรกำลังสอง (Square-law device) หรือวงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่น (Full-wave rectifier) เป็นต้น ทำให้ได้สัญญาณที่มีองค์ประกอบความถี่ ๒ เท่าคือ และความถี่อื่น ๆ และเข้าสู่วงจรกรองแถบความถี่แคบผ่าน (Narrow band pass filter) โดยกรองผ่านเฉพาะ หรือวงจรเฟสล็อคลูปแถบความถี่แคบ (Narrow-band phase locked loop) ที่สร้างสัญญาณนาฬิกา ใหม่และติดตามสัญญาณนาฬิกา ที่ตรวจพบด้วย ต่อไปเข้าสู่วงจรเปรียบเทียบ (Comparator) เพื่อปรับรูปคลื่นเป็นรูปสี่เหลี่ยม [๒]

       ขบวนข้อมูลดิจิทัลที่เป็นลอจิก “0” หรือ “1” ติดต่อกันของรหัสทั้งสองทำให้สัญญาณไม่มีการเปลี่ยนแปลงระดับจึงเกิดปัญหาในการแยกสัญญาณขึ้น ขบวนข้อมูลที่เข้าสู่วงจรเข้ารหัสสัญญาณเพื่อส่งในสาย (Line coding) จึงต้องมีความเป็นเชิงสุ่ม (Random) คือโอกาสที่ข้อมูลมีค่าเป็นลอจิก “0” หรือ ลอจิก “1”เท่ากันโดยนำขบวนข้อมูลดิจิทัลเข้าสู่วงจรสแครมเลอร์แบบซิงโครไนซ์ตัวเอง (Self-synchronize scrambler) และวงจรเข้ารหัสสัญญาณ (Line coding) ที่ทำหน้าที่สร้างลำดับเชิงสุ่มเทียม(Pseudorandom Binary Sequence: PRBS) เพื่อผสมกับขบวนข้อมูลดิจิทัล  ด้วยการเพิ่มวงจรสแครมเบลอร์ที่ภาคส่งทำให้ขบวนข้อมูลมีความเป็นเชิงสุ่ม และเพิ่มวงจรดีสแครมเบลอร์แบบซิงโครไนซ์ตัวเอง (Self-synchronize descrambler) ที่ภาครับหลังวงจรถอดรหัส (Line decoding) เพื่อกำจัดความเป็นเชิงสุ่มของขบวนข้อมูลออกทำให้ได้ขบวนข้อมูลต้นฉบับกลับมา ดังรูปที่ ๘.๒ [๑]

       การเทียบจังหวะสัญญาณ เป็นกระบวนการที่มีความสำคัญ ต่อระบบการสื่อสารข้อมูลดิจิตอล แบบอนุกรม เนื่องจากข้อมูลที่ภาคส่งต้องการส่ง และภาครับได้รับ ต้องมีความสอดคล้องกันโดยการเปรียบเทียบจังหวะสัญญาณ (Synchronization) เพื่อให้ภาคส่งและภาครับทราบว่า เริ่มมีการส่งและหยุดส่งข้อมูลเมื่อไหร่ ซึ่งมีการประยุกต์ใช้งานด้านโทรคมนาคมโดยเฉพาะ เช่น ระบบการสื่อสารข้อมูลดิจิตอล การสร้างสัญญาณนาฬิกา เป็นต้น ทำให้ระบบการสื่อสารมีประสิทธิภาพ