สถาปัตยกรรมการสื่อสาร internet of things · 2019. 5....

IoT: สถาปตยกรรมการส อสาร Internet of Things

โดย ผศ.ดร. ชชชย คณบว

สงวนลขสทธตามกฎหมาย โดย ผศ.ดร. ชชชย คณบว © พ.ศ. 2562

หามคดลอก ลอกเลยน ดดแปลง ทาซา จดพมพ หรอกระทาอ-นใด โดยวธการใดๆ ในรปแบบใดๆ

ไมวาสวนหนงสวนใดของหนงสอเลมน เพ-อเผยแพรในส-อทกประเภท หรอเพ-อวตถประสงคใดๆ

นอกจากจะไดรบอนญาต

ขอมลทางบรรณานกรมของหอสมดแหงชาต

ชชชย คณบว.

IoT: สถาปตยกรรมการส-อสาร = Internet of Things. -- กรงเทพฯ : ซเอดยเคชน, 2562.

272 หนา.

1. อนเทอรเนตในทกสง.

I. ช-อเร-อง.

004.678

Barcode (e-book) : 9786160835010

ผลตและจดจาหน�ายโดย

เลขท 1858/87-90 ถนนเทพรตน แขวงบางนาใต เขตบางนา กรงเทพฯ 10260

โทรศพท 0-2826-8000

หากมคาแนะนาหรอตชม สามารถตดตอไดท comment@se–ed.com

สารบญ 3

คานา

เทคโนโลย Internet of Things (IoT) ถอเปนสวนหนงในการสงเสรมภาคอตสาหกรรม

ตางๆ โดยอาศยการเช อมตอส อสารและการทางานรวมกนระหวางเคร องจกร มนษย และ

ขอมล เพ อเพมอานาจการตดสนใจทรวดเรวและมความถกตองแมนยาสง ในการพฒนา

ประเทศไปสการเปน Thailand 4.0

หนงสอ IoT: สถาปตยกรรมการส อสาร Internet of Things เหมาะเปนอยางยง

สาหรบผทสนใจพนฐานการทางานของเนตเวรกและโปรโตคอลตางๆ เพ อรองรบเทคโนโลย

IoT ตงแตการส อสารของไวไฟ (Wi-Fi), บลทธพลงงานตา (Bluetooth Low Energy),

ซกบ (Zigbee) และ 6LoWPAN จนถงการส อสารสาคญทกาลงเปนทกลาวถงอยางมาก

บนเทคโนโลย LPWA ไดแก NB-IoT และ LoRa

นอกจากน หนงสอเลมนยงไดกลาวถง 2 แอปพลเคชนโปรโตคอลทสาคญของ

เทคโนโลย IoT ไดแก MQTT และ CoAP ซงเปนโปรโตคอลทถกนาไปประยกตใช ใน

แอปพลเคชนของ IoT ทหลากหลาย

แมวาหนงสอเลมนจะมจดประสงคเพ อเปนตาราใหกบนกศกษาสาขาวชาวศวกรรม

คอมพวเตอร มหาวทยาลยขอนแกน อยางไรกตามผเขยนหวงวาจะเปนประโยชนกบบคคล

ทวไปทสนใจเทคโนโลย IoT

4 IoT: สถาปตยกรรมการส อสาร Internet of Things

สดทายนขอขอบคณ สาขาวชาวศวกรรมคอมพวเตอร มหาวทยาลยขอนแกน ทอานวย

ความสะดวกเพ อคนควาขอมลในการเขยนหนงสอเลมน คาแนะนาจากนกวจยในกลมวจย

เครอขายเซนเซอรไรสายแบบ 6LoWPAN สาขาวชาวศวกรรมคอมพวเตอร มหาวทยาลย

ขอนแกน คณภร จนทมา, คณภาคย สธนเสาวภาคย, คณชาญวช สวรรณพงศ,

คณจรเกยรต ภบญอบ และคณวณช พาด ภาพประกอบจาก คณวศาลศกด มณโชตสกล

โดยเฉพาะอยางยง คณจอมภพ สายบวทอง และคณวภาดา สหพนธ ทตงใจตรวจสอบ

ความถกตองของตนฉบบอยางละเอยด

ผศ.ดร. ชชชย คณบว

สารบญ 5

สารบญ

1. บทนา .................................................................................. 13

1.1 Internet of Things (IoT) ........................................................................................ 14

1.2 สมารทออบเจกต (Smart Object) .......................................................................... 15

1.3 สถาปตยกรรม IoT (IoT Architecture) ................................................................. 17

1.3.1 สถาปตยกรรม IoT มาตรฐานของ oneM2M ............................................. 17

1.3.2 The IoT World Forum (IoTWF) Standardize Architecture ............. 19

1.4 เทคโนโลยการส อสาร IoT ......................................................................................... 21

1.4.1 การส อสารระยะสน ......................................................................................... 22

1.4.2 การส อสารระยะไกล ....................................................................................... 23

1.5 ตวอยางแอปพลเคชนของ IoT ................................................................................ 24

1.5.1 บานอจฉรยะ (Smart Home) ....................................................................... 24

1.5.2 เมองอจฉรยะ (Smart City) ......................................................................... 25

1.5.3 สมารทเฮลทแคร (Smart Health Care) .................................................... 25

1.5.4 อตสาหกรรม 4.0 (Industry 4.0) ................................................................. 26

1.6 การคาดการณการเตบโต IoT และการจดสรรรองความถในประเทศไทย ......... 27

1.7 เทคโนโลย IoT ทจะนาเสนอในทน .......................................................................... 28

1.8 สรป .............................................................................................................................. 30

2. พนฐานการทางานของเนตเวรก ......................................... 31

2.1 อนเทอรเนต (Internet) ............................................................................................. 31

2.2 โมเดลการส อสารบนอนเทอรเนต ............................................................................. 32

2.2.1 โมเดลมาตรฐาน OSI ..................................................................................... 32

2.2.2 โมเดลมาตรฐาน TCP/IP ............................................................................... 35


2.3 เนตเวรกโทโพโลย (Network Topology) .............................................................. 36

2.4 แอดเดรส (Address) .............................................................................................. 38

2.5 Internet Protocol (IP) ............................................................................................. 40

2.5.1 Internet Protocol (IPv4) ............................................................................. 40

2.5.2 แอดเดรสของ IPv4........................................................................................ 42

2.6 Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) ............................................ 43

2.7 Internet Control Message Protocol (ICMP) ................................................... 44

2.8 การรองรบความน�าเช อถอและถกตองบนอนเทอรเนต ......................................... 46

2.8.1 User Datagram Protocol (UDP) ............................................................. 46

2.8.2 Transport Control Protocol (TCP).......................................................... 48

2.8.3 รปแบบเซกเมนตของ TCP (TCP Segment Format) ............................ 49

2.9 สรป .............................................................................................................................. 50

2.10 คาถามทายบท .......................................................................................................... 51

3. พนฐานการส0อสารแบบไรสาย ............................................ 53

3.1 คล นความถสาธารณะสาหรบอตสาหกรรมวทยาศาสตรและการแพทย ............. 54

3.2 การแพรกระจายของสญญาณ (Signal Propagation) ........................................ 54

3.2.1 การแพรกระจายของสญญาณในพนทโลง

(Free Space Propagation) ........................................................................ 55

3.2.2 พนฐานการลดทอนของสญญาณภายในอาคาร .......................................... 57

3.2.3 การแพรกระจายแบบหลายทศทาง

(Multipath Propagation) ............................................................................ 58

3.3 สญญาณรบกวน (Noise) .......................................................................................... 59

3.4 สายอากาศประเภทของสายอากาศ ......................................................................... 61

3.5 ลงกบดเจต (Link Budget) ...................................................................................... 64

3.6 ปญหาทพบในระบบเครอขายไรสาย ........................................................................ 65

3.7 สรป .............................................................................................................................. 66

3.8 คาถามทายบท ............................................................................................................. 67

4. ไวไฟ (Wi-Fi) ...................................................................... 69

4.1 โทโพโลยของไวไฟ ..................................................................................................... 70

4.2 สถาปตยกรรมของ IEEE 802.11 ............................................................................ 71

สารบญ 7

4.3 มาตรฐานของไวไฟ ..................................................................................................... 72

4.4 ชองสญญาณของ IEEE 802.11 ............................................................................. 75

4.5 การทางานของ MAC เลเยอร.................................................................................. 75

4.5.1 รปแบบเฟรม (Frame Format) ................................................................... 80

4.6 ปญหาการใชไวไฟใน IoT .......................................................................................... 82

4.7 มาตรฐาน IEEE 802.11 ah ..................................................................................... 83

4.8 ฟสคอลเลเยอร ........................................................................................................... 83

4.9 MAC Layer ................................................................................................................ 84

4.9.1 ชนดของสเตชน .............................................................................................. 84

4.10 การรองรบโหนดจานวนมาก ................................................................................... 85

4.11 การประหยดพลงงานสาหรบสเตชนแบบ TIM .................................................... 86

4.12 โมดลไวไฟทสาคญ ................................................................................................... 88

4.13 การตงคาอปกรณหรอโมดลเพ อใชงานไวไฟ ........................................................ 89

4.14 สรป ............................................................................................................................ 90

4.15 คาถามทายบท .......................................................................................................... 90

5. บลทธ (Bluetooth) ............................................................ 91

5.1 บลทธคลาสสก ............................................................................................................ 92

5.1.1 สถาปตยกรรมเนตเวรกของบลทธคลาสสก................................................. 92

5.2 สถาปตยกรรมของโปรโตคอลบลทธคลาสสก ......................................................... 94

5.3 Bluetooth Low Energy (BLE) .............................................................................. 95

5.3.1 Bluetooth 4.0 ................................................................................................ 95

5.3.2 Bluetooth 4.1 ................................................................................................ 97

5.3.3 Bluetooth 4.2 ................................................................................................ 97

5.3.4 Bluetooth 5 เพมระยะและแบนดวดท....................................................... 98

5.4 ชนโปรโตคอล (Protocol Stack) ของบลทธพลงงานตา .................................... 99

5.4.1 โฮสต (Host) ................................................................................................... 99

5.4.2 คอนโทรลเลอร (Controller) .......................................................................101

5.5 การใชงานบลทธ .......................................................................................................102

5.6 Generic Access Profile (GAP) ..........................................................................103

5.7 แอตทรบวตโปรโตคอล (Attribute Protocol: ATT) ..........................................105

5.8 Generic Attribute Profile (GATT) .....................................................................107


5.9 Logical Link Control and Adaptation Layer Protocol (L2CAP) ............109

5.9.1 Maximum Transfer Unit (MTU) .............................................................109

5.10 การกาหนดหมายเลขใหกบอปกรณบลทธ...........................................................111

5.11 บลทธแพกเกต ........................................................................................................112

5.11.1 รปแบบของแอดเวอรไทซงแพกเกต

(Advertising Channel PDU) ..................................................................113

5.11.2 รปแบบของแพกเกตขอมล (Data Channel PDU) ..............................116

5.12 การส อสารของบลทธพลงงานตา .........................................................................118

5.13 ชวงเวลาการส อสารของบลทธพลงงานตา .........................................................119

5.13.1 การกาหนดชวงเวลาแอดเวอรไทซง ........................................................119

5.13.2 การกาหนดชวงเวลาการสแกน .................................................................120

5.13.3 การกาหนดชวงเวลาการเช อมตอ .............................................................122

5.14 ตวอยางโมดลบลทธ ...............................................................................................124

5.15 สรป ..........................................................................................................................124

5.16 คาถามทายบท ........................................................................................................125

6. ซกบ (Zigbee) .................................................................. 127

6.1 สถาปตยกรรมของโปรโตคอลซกบ ........................................................................128

6.2 องคประกอบของซกบ (Zigbee Components) .................................................129

6.3 โทโพโลยของซกบ (Zigbee Topology) ...............................................................130

6.4 มาตรฐาน IEEE 802.15.4 ......................................................................................131

6.5 IEEE 802.15.4 ฟสคอลเลเยอร ............................................................................132

6.6 IEEE 802.15.4 MAC Layer .................................................................................134

6.6.1 ประเภทของเฟรมใน IEEE 802.15.4 ........................................................134

6.6.2 รปแบบทวไปของเฟรม .................................................................................135

6.7 ชนดของอปกรณของ IEEE 802.15.4 ..................................................................137

6.8 โทโพโลยของ IEEE 802.15.4 ...............................................................................138

6.9 โมเดลการส อสารขอมล (Data Transfer Model) ...............................................138

6.10 โปรโตคอลอ นๆ บน IEEE 802.15.4 ...................................................................139

6.11 โมดลซกบ ................................................................................................................140

6.12 สรป ..........................................................................................................................141

6.13 คาถามทายบท ........................................................................................................142

สารบญ 9

7. IPv6 .................................................................................. 143

7.1 เฮดเดอรของ IPv6 ..................................................................................................144

7.2 เฮดเดอรสวนตอขยาย (Extension Headers) ....................................................146

7.3 แอดเดรสของ IPv6 .................................................................................................147

7.3.1 ประเภทของแอดเดรสแบบยนคาสต..........................................................149

7.3.2 ประเภทของแอดเดรสแบบยนคาสตอ นๆ ..................................................150

7.3.3 แอดเดรสแบบแอนนคาสต (Anycast Address) ....................................150

7.3.4 แอดเดรสแบบมลตคาสต ............................................................................151

7.3.5 หมายเลขของอนเทอรเฟซ(Interface Identifiers:IID) ............................153

7.4 Internet Control Message Protocol สาหรบ IPv6 (ICMPv6) ....................154

7.4.1 เนเบอรดสคฟเวอรโปรโตคอล

(Neighbor Discovery Protocol: NDP) .................................................156

7.4.2 การกาหนดแอดเดรสแบบออโตคอนฟกเลชน

(Address Auto-configuration) ................................................................161

7.5 สรป ............................................................................................................................162

7.6 คาถามทายบท ...........................................................................................................162

8. 6LowPAN ........................................................................ 163

8.1 ขอดของการกาหนดใหอปกรณสามารถรองรบ

การทางานแบบ IP Address..................................................................................164

8.2 สถาปตยกรรมของเนตเวรกใน 6LoWPAN ..........................................................165

8.3 6LoWPAN อะแดปเทชนเลเยอร

(6LoWPAN Adaptation Layer) ..........................................................................166

8.4 เฮดเดอรคอมเพรสชน (Header Compression) ...............................................168

8.4.1 Header Compression ดวย LOWPAN_HC1

และ LOWPAN_HC2 ..................................................................................168

8.5 เฮดเดอรคอมเพรสชนแบบ LOWPAN_IPHC ....................................................170

8.6 สวนตอขยายของเฮดเดอรคอมเพรสชน

(IPv6 Extension Header Compression) .........................................................175

8.6.1 การบบอดเฮดเดอรของ UDP

(UDP Header Compression) ..................................................................176

8.7 6LoWPAN เนเบอรดสคฟเวอร (ND) ..................................................................178

8.8 สรป ............................................................................................................................181

8.9 คาถามทายบท ...........................................................................................................181


9. เราตงโปรโตคอลสาหรบ 6LoWPAN ............................... 183

9.1 ลงกเมตรกและเราตงเมตรก ..................................................................................184

9.2 คณสมบตพนฐานของ RPL ....................................................................................186

9.3 กราฟอวฏจกรระบทศทาง (Directed Acyclic Graph: DAG) ..........................186

9.4 ออบเจกทฟฟงกชน (Objective Function: OF) .................................................188

9.5 คอนโทรลเมสเสจของ RPL (RPL Control Message) ....................................188

9.5.1 DODAG Information Object (DIO) .......................................................188

9.5.2 DODAG Information Solicitation (DIS) ...............................................189

9.5.3 DODAG Advertisement Object (DAO) ...............................................189

9.5.4 DODAG Advertisement Object Acknowledge (DAO-ACK) .........189

9.5.5 RPL Control Message Options ............................................................190

9.6 การสราง DODAG ...................................................................................................191

9.7 โหมดของการทางาน (Mode of Operation: MOF) ..........................................195

9.8 รปแบบการส อสารของ RPL ..................................................................................196

9.8.1 การทางานแบบ Multi-Point-to-Point (MP2P) .....................................196

9.8.2 การทางานแบบ Point-to-Multi-Point (P2MP) .....................................196

9.8.3 การทางานแบบ Point-to-Point (P2P) ....................................................197

9.9 รปแบบการทางานของ Routing ใน 6LoWPAN ................................................197

9.9.1 Mesh-under Routing ................................................................................198

9.9.2 Route-over Routing ..................................................................................199

9.10 Trickle Timer .........................................................................................................199

9.11 แพลตฟอรมทรองรบการทางานของ RPL .........................................................200

9.12 สรป ..........................................................................................................................200

9.13 คาถามทายบท ........................................................................................................201

10. เทคโนโลย Low Power Wide Area (LPWA) ............. 203

10.1 Narrow Band Internet of Things (NB-IoT) ................................................204

10.1.1 สถาปตยกรรมของ NB-IoT ......................................................................205

10.1.2 Control Plane (C-Plane) CIoT EPS Optimization ........................208

10.1.3 User Plane (U-Plane) CIoT EPS Optimization .............................208

10.1.4 การส อสารบนชองสญญาณวทยของ NB-IoT

(NB-IoT Radio Access) .........................................................................209

สารบญ 11

10.1.5 NB-IoT MAC Protocol ...........................................................................210

10.2 ฟงกชนทสาคญของ NB-IoT ...............................................................................212

10.2.1 การจดเกบสถานะและเรยกคนสถานะ ....................................................212

10.2.2 ไมรองรบการส อสารในขณะเคล อนท .......................................................212

10.2.3 Extended Discontinuous Reception (eDRX)..................................212

10.2.4 โหมดประหยดพลงงาน (Power Saving Mode: PSM)......................213

10.3 โหมดการทางานของอปกรณ................................................................................214

10.4 อนาคตของ NB-IoT..............................................................................................215

10.5 Long Range (LoRa) ...........................................................................................215

10.5.1 สถาปตยกรรมเนตเวรก LoRa..................................................................216

10.5.2 LoRa Protocol Stack .............................................................................217

10.5.3 ฟสคอลเลเยอร ...........................................................................................218

10.5.4 พารามเตอรของฟสคอลเลเยอร ...............................................................218

10.5.5 รปแบบเฟรม (Frame Format) ...............................................................221

10.5.6 โปรโตคอล LoRaWAN .............................................................................222

10.5.7 องคประกอบของ LoRaWAN เนตเวรก .................................................222

10.5.8 รปแบบของเฟรม ใน LoRaWAN (LoRaWANFrame Format) ........224

10.6 เปรยบเทยบ NB-IoT กบ LoRa .........................................................................226

10.6.1 ชองสญญาณเพ อการส อสาร ....................................................................226

10.6.2 คณภาพการใหบรการ (QoS) ...................................................................227

10.6.3 อายการใชงานและเวลาหน�วง (Latency) ..............................................227

10.6.4 การขยายตวของระบบ (Scalability)

และความจของขอมล (Payload) .............................................................227

10.6.5 ระยะครอบคลมของสญญาณ ...................................................................227

10.6.6 ราคา และโมดล ..........................................................................................228

10.7 สรป ..........................................................................................................................229

10.8 คาถามทายบท ........................................................................................................230

11. แอปพลเคชนโปรโตคอล ................................................ 231

11.1 Message Queue Telemetry Transport (MQTT) .........................................232

11.1.1 MQTT โมเดล .............................................................................................233

11.1.2 รปแบบเมสเสจของ MQTT ......................................................................234


11.1.3 ขนตอนการส อสารใน QoS แบบตางๆ....................................................237

11.2 Constrained Application Protocol (COAP) ................................................239

11.2.1 สถาปตยกรรมของ CoAP .........................................................................241

11.2.2 เฮดเดอรของเมสเสจ CoAP ....................................................................242

11.2.3 การส อสาร CoAP ในรปแบบตางๆ .........................................................243

11.2.4 การจดการกบการสญหายของขอมล........................................................244

11.2.5 การเขาถงขอมลของโปรโตคอล CoAP ..................................................245

11.2.6 การส อสารผานพรอกซของ CoAP ..........................................................245

11.2.7 การตดตามการเปลยนแปลงของทรพยากรใน CoAP

(Observing Resources in CoAP) ........................................................246

11.3 เปรยบเทยบการใชงาน MQTT และ CoAP .....................................................247

11.4 โปรโตคอลเซอรวสดสคฟเวอร (Service Discovery Protocols) .................248

11.4.1 Multicast DNS (mDNS) .........................................................................248

11.4.2 DNS Service Discovery (DNS-SD) ...................................................249

11.5 สรป ..........................................................................................................................250

11.6 คาถามทายบท ........................................................................................................250

12. เทคโนโลย 5G ................................................................ 251

12.1 เทคโนโลย 5G........................................................................................................253

12.2 5G ในประเทศไทย ................................................................................................255

12.3 สรป ..........................................................................................................................256

เอกสารอางอง ................................................................................................... 257

ดชน (Index) ..................................................................................................... 267

บทท 1 บทนา 13

บทนา 1

ปจจบนแมวาการใชงานไวไฟถอเปนการส อสารทถกใชงานอยางแพรหลาย รวมไปถง

การประยกตใชงานเทคโนโลย Internet of Things (IoT) แตดวยไวไฟ (Wi-Fi) ถกพฒนา

ขนเพ อจดประสงคในการรองรบอปกรณทตองการการส อสารดวยขอมลขนาดใหญ ซง

แตกตางจากการส อสารของอปกรณ IoT ทส อสารดวยขอมลขนาดเลก เนนการใชพลงงาน

ตา และรองรบอปกรณจานวนมาก ทาใหการใชงานไวไฟไมตรงกบวตถประสงค เน องจาก

ขอจากดของแอกเซสพอยตทไมสามารถรองรบอปกรณ IoT จานวนมากได อกทงการใช

งานไวไฟยงเปนการเปดชองโหวเพ อใหแฮกเกอรใชเปนชองทางเขาสเนตเวรกขององคกร

ซกบ (Zigbee) และ บลทธ (Bluetooth) ถอเปนเทคโนโลยทสาคญ เพ อใชรองรบ

การส อสารของ IoT ทงสองถกออกแบบเพ อใหใชพลงงานทตา และรองรบการเช อมตอโหนด

จานวนมาก โดยการทางานของซกบ สามารถรองรบการเช อมตอในรปแบบเมช (Mesh)

เพ อรองรบโหนดจานวนมาก ในขณะทบลทธในอดต ถกพฒนาใหมการใชพลงงานทลดลง

และรองรบการเช อมตอโหนดทมจานวนมากได อกหนงโปรโตคอลทสาคญในกลมนไดแก

IPv6 over Wireless Personal Network (6LoWPAN) ซงเปนโปรโตคอลเพ อรองรบการ

ส อสารของ IoT ในรปแบบการใช IP Address เพ อการส อสารระหวางอปกรณ ทาใหการ

สงขอมลระหวางอปกรณบนเนตเวรกของ 6LoWPAN และอนเทอรเนต สามารถส อสาร

ไดอยางมประสทธภาพ


NB-IoT และ LoRa เปนอกหนงเทคโนโลยทสาคญในการรองรบการส อสารของ

อปกรณ IoT โดยความโดดเดนของทงสองเทคโนโลยคอ การรองรบการส อสารระยะไกล

และการใชพลงงานทตา ในประเทศไทย NB-IoT ทางานอยบนเครอขายของสองผ ใหบรการ

ยกษใหญไดแก บมจ. แอดวานซ อนโฟร เซอรวส และ ทร คอรปอเรชน ทาใหสะดวกใน

การตดตง เน องจากทางานอยบนโครงขายเซลลลารทไดตดตงไวกอนหนา ในสวนของ LoRa

ผ ใชบรการหลกคอ บรษท กสท โทรคมนาคม จากด (มหาชน) ซงในชวงทผานมาในป 2561

ไดเรมมการตดตงในเมองใหญตางๆ เชน ภเกต เชยงใหม และขอนแกน เปนตน โดยคาดวา

จะขยายใหทวประเทศภายในเวลา 2-3 ป

จากความหลากหลายของเทคโนโลยขางตน เพ อใหผอานเขาใจถงการทางานพนฐาน

รวมถงเขาใจถงผลกระทบทอาจเกดขน เม อมการนาแตละเทคโนโลยไปประยกตใช ผเขยน

จะไดกลาวถงพนฐานการทางาน การเช อมตอของอปกรณเพ อความเขาใจของระบบเนตเวรก

ภายใตการทางานของเทคโนโลย IoT เพ อใหเลอกใชเทคโนโลยไดอยางเหมาะสม และทาให

การส อสารเนตเวรกเปนไปอยางมประสทธภาพ

1.1 Internet of Things (IoT)

เทคโนโลย Internet of Things (IoT)[8, 40] เปนเทคโนโลยเพ อพฒนาประเทศไปส

การเปน Thailand Industry 4.0 เทคโนโลยดาน IoT ถอเปนสวนหนงในการสงเสรม

ภาคอตสาหกรรม ทจะอาศยการเช อมตอการส อสารและทางานรวมกนระหวางเคร องจกร

มนษยและขอมล เพ อเพมอานาจในการตดสนใจทรวดเรวและมความถกตองแมนยาสง รวม

ไปถงการนาไปประยกตใช ในดานตางๆ ซงกอใหเกดนวตกรรมและบรการใหมๆ อกมากมาย

ยกตวอยางเชน เซนเซอรภายในโรงพยาบาลทตรวจจบการเคล อนไหวของผปวย เม อผปวย

มการเคล อนไหวหรอผปวยลม จะสงสญญาณไปยงบคลากรทางการแพทยหรอแผนกฉกเฉน

เซนเซอรภายในบานตรวจจบการเคล อนไหวของผอยอาศย และสงสญญาณไปสงเปดหรอ

ปดสวตชไฟตามหองตางๆ ทมคนหรอไมมคนอย เปนตน ยงไปกวานน เทคโนโลยดาน IoT

เปนหนงในสบเทคโนโลยทน�าจบตามองตามการวเคราะหบรษท Gartner ทปรากฏในรายงาน

Gartner’s Top 10 Strategic Technology Trends for 2015 และมการคาดการณวาจานวน

ของอปกรณทเช อมตอระบบพนฐานสาหรบ IoT จะมเพมขนมากกวาหลายพนลานอปกรณ

จงเปนทน�าสนใจในการเรยนรและพฒนานวตกรรมเพ อตอบสนองเทคโนโลยดงกลาว


1.2 สมารทออบเจกต (Smart Object)

สมารทออบเจกต[29, 20] ถอเปนองคประกอบสาคญของ IoT สมารทออบเจกตถกใช

เพ อเรยนรสงรอบขาง และตอบสนองตอสงทเกดขนไดอยางถกตอง ใน IoT ยงรวมไปถง

ความสามารถในการส อสารผานเนตเวรก โครงสรางพนฐานของสมารทออบเจกต สามารถ

ทาการแยกไดเปน 4 สวน ดงแสดงในรปท 1.1 ประกอบดวย

หน�วยความจา

ไมโคร

คอนโทรลเลอร

ADC

เซนเซอร

สวนรบสง

สญญาณวทย

สวนแปลงสญญาณ

จากแอนะลอกเปนดจทล

ความถ 868 MHz

ความถ 915 MHz และ

ความถ 2.4 GHz เปนตน

อณหภมความชน

แรงดน และอ นๆ

รปท 1.1 โครงสรางทวไปของสมารทออบเจกต[4]

1. เซนเซอร (Sensor) และ/หรอ แอกชเอเตอร (Actuator) สมารทออบเจกต

ใชเซนเซอรและแอกชเอเตอรเพ อรบรการเปลยนแปลงของสงแวดลอม โดยเซนเซอรจะ

ถกใชเพ อการตรวจวด ในขณะทแอกชเอเตอรจะตอบสนองตอสงทเกดขน

เซนเซอร (Sensor) หมายถงอปกรณเพ อใชตรวจจบสภาวะตางๆ กอนทจะถก

แปลงใหอยในรปของดจทล ปจจบนเน องจากความกาวหนาของ Micro Electro

Mechanical System (MEMS) ทาใหสามารถผลตเซนเซอรทมขนาดเลก และ

ราคาถกลง เพ อใชกบแอปพลเคชนอยางแพรหลาย ตวอยางเซนเซอรทนยมใช

เชน เซนเซอรวดอณหภมความชน เปนตน รปท 1.2 แสดงตวอยางเซนเซอร

ทนยมใช ในปจจบน

(a) เซนเซอรวดกาซคารบอนไดออกไซด (b) เซนเซอรวดอณหภม

รปท 1.2 ตวอยางเซนเซอรทนยมใช ในปจจบน


(c) เซนเซอรวดอณหภมและความชนในอากาศ (d) เซนเซอรวดการเคล อนไหว

(e) เซนเซอรวดระยะทาง (f) เซนเซอรวดความชนในดน

รปท 1.2 (ตอ) ตวอยางเซนเซอรทนยมใช ในปจจบน

แอกชเอเตอร (Actuator) ทาหนาทรบผลทไดจากเซนเซอร และตอบสนองตาม

เง อนไขทกาหนด เชน ทาใหพดลมในโรงเรอนทางาน เม ออณหภมตากวาคาท

กาหนด รปท 1.3 แสดงการทางานระหวางเซนเซอรและแอกชเอเตอร

รปท 1.3 การทางานระหวางเซนเซอรและแอกชเอเตอร[20]

2. หนHวยประมวลผล (Processor Unit) มหนาทในการประมวลผลทจาเปน เชน

การหาเสนทางในการสงผานขอมลไปยงโหนดถดไป หน�วยประมวลผลน โดยทวไปนยมใช

ไมโครคอนโทรลเลอรทใชพลงงานตา เพ อใหอปกรณสามารถใชงานได ในเวลาทยาวนานขน


3. สวนรบสงสญญาณคล0นวทย (Transceiver) ทาหนาทในการรบสงขอมล

ระหวางอปกรณ เพ อทาใหเกดการเช อมตอระหวางอปกรณ โดยใชชองทางการส อสาร

ความถวทยทไดรบอนญาต ไดแก 868 MHz, 915 MHz หรอ 2.4 GHz โดยทชองความถ

2.4 GHz เปนชองความถทนยมใชมากทสดในขณะน

4. แหลงพลงงาน โดยทวไปสมารทออบเจกตประกอบดวยสวนตางๆ ทตองอาศย

พลงงาน เพ อประมวลผลและส อสาร ปกตสมารทออบเจกตจะทางานบนสภาวะทม

พลงงานจากด เชน การใชแบตเตอรขนาด AA สองกอน หรอ แบบลเธยม (CR2450) ดงนน

สมารทออบเจกตจาเปนตองมการใชพลงงานอยางเหมาะสม รวมไปถงการเขาสโหมดสลป

(Sleep Mode) เพ อลดการใชพลงงานลง

1.3 สถาปตยกรรม IoT (IoT Architecture)

จากความหลากหลายในการนา IoT ไปประยกตใชงาน ทาใหมการออกแบบสถาปตยกรรม

ทหลากหลายขน ไมวาจะเปน IEEE P2413[41], The Industrial Internet Reference

Architecture[44], oneM2M[43] และ The IoT World Forum (IoTWF) Standardize

Architecture[73] เพ อเปนพนฐานการเรยนร ในทนขอกลาวถง 2 สถาปตยกรรมทน�าสนใจคอ

สถาปตยกรรม IoT มาตรฐานของ oneM2M และ IoTWF ซงมการแบงการทางานทชดเจน

1.3.1 สถาปตยกรรม IoT มาตรฐานของ oneM2M

oneM2M[43] เปนความรวมมอขององคกรส อสารระดบโลก 8 องคกร เพ อพฒนา

สถาปตยกรรมรวมกน รองรบการทางานของแอปพลเคชนใน M2M และ IoT ในป 2012

ไดแก

Association of Radio Industries and Businesses (ARIB)

Alliance for Telecommunications Industry Solutions (ATIS)

China Communications Standards Association (CCSA)

European Telecommunications Standards Institute (ETSI)

Telecommunications Industry Association (TIA)


Telecommunications Standards Development Society (TSDSI)

Telecommunications Technology Association (TTA)

Telecommunications Technology Committee (TTC)

oneM2M ไดตพมพมาตรฐานฉบบแรกในเดอนธนวาคม 2014 โดยกาหนดประเภท

ของเอนทต (Entity) ตามฟงกชนการทางานสองประเภทไดแก Application Entity (AE)

เพ อกาหนด API ใหกบแอปพลเคชน ซงแตละ AE ขนอยกบชนดอปกรณหรอเซนเซอร

แตละประเภท Common Service Entity (CSE) เปนโปรโตคอล หรอทรพยากรของระบบ

เพ อใช ในการประมวลผลและตดตอกบฮารดแวรโดยมาตรฐานทกาหนดขนประกอบดวย

3 เลเยอรหลก ไดแก แอปพลเคชน เซอรวส และเนตเวรก ดงแสดงในดงรปท 1.4

เนตเวรกเลเยอร

AE AE AE AE AE

Communication Network(s)

เซอรวสเลเยอร

แอปพลเคชนเลเยอร

one M2M Architecture

CSE CSE CSE

รปท 1.4 สถาปตยกรรม IoT ของ oneM2M[43]

แอปพลเคชนเลเยอร (Applications Layer) เพ อกาหนดชองทางการเช อมตอ

ระหวางอปกรณและแอปพลเคชน รวมไปถงแอปพลเคชนเลเยอรโปรโตคอลตางๆ

เซอรวสเลเยอร (Services Layer) ควบคมการส อสารตามความตองการของ

แอปพลเคชน เชน การส อสารของแอปพลเคชนทไมสามารถรอ (Delay) ได จาเปน

ตองสงใหไดตามเวลาทกาหนด หากเปนการส อสารแบบระหวางแอปพลเคชน

ทไมคานงถงเวลาทสง ขอมลอาจถกรอจนกระทงการรวบรวมขอมลครบถวนจงสง

ขอมลออกไป

เนตเวรกเลเยอร (Network Layer) เปนชองทางการส อสารระหวางอปกรณ IoT

กบปลายทาง (Endpoints) ซงรวมถงอปกรณและเนตเวรกทใช ในการเช อมตอ

เชน IEEE 802.15.4 สาหรบการส อสารแบบเมช (Mesh)


1.3.2 The IoT World Forum (IoTWF) Standardize

Architecture

IoTWF[73] เปนโมเดลทเกดจากความรวมมอของ Cisco, IBM และบรษทอ นๆ ในป

ค.ศ. 2014 โดยโมเดลทเกดขนประกอบดวย 7 เลเยอร ตงแตเซนเซอรไปจนกระทงการจดเกบ

ขอมล การเขาถงขอมล และการใชงานรวมกนของขอมล โดยแบงออกตามฟงกชนการทางาน

ดงแสดงในรปท 1.5

1. อปกรณตางๆ และคอนโทรลเลอร (Physical Devices & Controllers)

ซงหมายถง Thing หรออปกรณในเทคโนโลย IoT โดยอปกรณไมจากดขนาด ผผลต หรอรปแบบ

ทงนสามารถเพมเขาสระบบไดตลอดเวลา เชน อปกรณเซนเซอรหรอแอกชเอเตอรตางๆ

รปท 1.5 สถาปตยกรรม The IoT World Forum (IoTWF)[73]

2. การเช0อมตอ (Connectivity) เปนการส อสารและการเช อมตอระหวางอปกรณ

ตางๆ ทเกดขนจากอปกรณภายในองคกรเดยวกนหรอระหวางองคกร โดยโมเดลมาตรฐาน

กาหนดโดย International Standards Organization (ISO) เปนสวนหนงของการทางาน

ในเลเยอรน เพ อใหอปกรณสามารถตดตอส อสารกนไดอยางมประสทธภาพ ไมวาจะ

รองรบการส อสารในรปแบบของ IP Address เชน ไวไฟ (Wi-Fi) หรอการส อสารแบบไมใช

IP Address เชน ซกบ (Zigbee) หรอ บลทธ (Bluetooth) ซงมความจาเปนในการส อสาร

ผานเกตเวยเพ อสงขอมลเขาสอนเทอรเนตตอไป


3.การประมวลผลและสงงานอปกรณ (Edge Computing) ความหลากหลาย

ของขอมลทไดรบจากการทางานของอปกรณผานการส อสารทเกดขน ไมวาจะเปนจากการ

ตรวจวดสภาพอากาศ การตรวจวดการทางานของเคร องจกรในโรงงาน ในสวนนจะทาหนาท

จดการขอมลทไดรบ ใหอยในรปแบบทสามารถจดเกบและประมวลผลตอไปได โดยมตวอยาง

การทางานของเลเยอรนเชน

การประเมนผล (Evaluation) ทาการประเมนขอมล ควรจะถกประมวลผล

ในเลเยอรถดไปหรอไม

การจดรปแบบขอมล (Formatting) ทาการจดรปแบบขอมลใหเหมาะสม เพ อ

การประมวลผลในเลเยอรถดไป

การขยาย/ถอดรหสขอมล (Expanding/Decoding) ทาการตความขอมลทไดรบ

กลนกรอง/ลดขนาดขอมล (Distillation/Reduction) ทาการจดการกบขอมล

ดวยการตดออก หรอลดขนาดขอมล เพ อใหทราฟฟกในเนตเวรกลดลง รวมถง

การลดผลกระทบกบการประมวลผลในเลเยอรถดไป

การประเมนผลขอมล (Assessment) ทาการประเมนขอมลอยในเกณฑทตอง

ตรวจสอบหรอแจงเตอน รวมไปถงการจดสงขอมลไปยงอปกรณอ น

4. การเกบรวบรวมขอมล (Data Accumulation) เปนการจดเกบขอมลเพ อ

การนาไปใชงาน เชน ขอมลทไดรบจากเซนเซอรอณหภมและความชนของระบบสมารท

ฟารม จะถกจดเกบเพ อนาไปวเคราะหการทางานของระบบในภายหลง โดยการทางาน

ของเลเยอรน จะทาการรวบรวมขอมลทได (Event-based) เพ อใหอยในรปแบบของขอมล

ทสามารถนาไปใชงานภายหลง (Query-based) เชน การจดเกบลงในฐานขอมล เปนตน

5. การคดยอขอมล (Data Abstraction) จากความหลากหลายของขอมล

ในเทคโนโลย IoT ทาใหในสวนนมงเนนทการแสดงผลขอมล และการจดเกบขอมลในรปแบบ

ทชวยใหงายตอการจดการ และใหแอปพลเคชนนาไปใชไดอยางมประสทธภาพ ในสวนน

ประกอบไปดวย การรวบรวมขอมลทหลากหลายจากอปกรณทแตกตาง เพ อแปลงใหอยใน

รปแบบเดยวกน การแจงเตอนในเลเยอรถดไป เม อขอมลพรอมตามทไดกาหนดไว การปองกน

ขอมลดวยการพสจนทราบตวตน (Authentication) และการอนญาตใชงาน (Authorization)

ทเหมาะสม เปนตน รวมไปถงการทาอนเดกซ (Index) เพ อการเขาถงขอมลอยางรวดเรว

6. แอปพลเคชน (Application) แอปพลเคชนตางๆ ทใช ในการแสดงผลหรอ

ควบคม โดยอาศยขอมลทไดรบจากเลเยอรกอนหนา


7. การทางานรวมกนและประมวลผล (Collaboration & Processes) เปน

เลเยอรสงสดทใหผ ใชสามารถนาเอา IoT ไปใชประโยชนแลกเปลยนขอมล และการนาขอมล

เพ อไปวเคราะหในดานตางๆ

1.4 เทคโนโลยการส0อสาร IoT

จากความหลากหลายของเทคโนโลยการส อสารไรสายในปจจบน เม อพจารณาการ

ส อสารทเกดขนกบระยะทางเพ อรองรบการทางานของ IoT สามารถแบงออกเปนสองกลม

หลก[72] คอ กลมทส อสารระยะสน เพ อใชเช อมตอระหวางอปกรณภายในบรเวณหนงๆ

ระยะทางไมเกน 1,000 เมตร และกลมการส อสารระยะไกล ทมระยะการส อสารมากกวา

1,000 เมตรขนไป โดยกลมการส อสารระยะไกลสามารถแบงออกไดอกเปนสองกลมยอยคอ

กลมทใชความถแบบไดรบใบอนญาต (Licensed) เชน NB-IoT และกลมทใชคล นความถ

แบบยกเวนใบอนญาต (Unlicensed Spectrum) เชน LoRa การใชงานในแตละกลม

ขนอยกบแอปพลเคชนและความตองการในเนตเวรกนนๆ รปท 1.6 แสดงรปแบบการส อสาร

แบบตางๆ

+

รปท 1.6 รปแบบการส อสารรองรบเทคโนโลย IoT เทยบกบระยะทาง[77]


1.4.1 การส0อสารระยะสน

Proximity เปนการส อสารระยะใกล ในระยะไมเกน 10 เมตรโดยประมาณ

ซงเทคโนโลยหลกในกลมนไดแก Near-field Communication (NFC) ตามมาตรฐาน

ISO 14443 ทความถ 13.56 MHz ตวอยางการใชงานทนยม เชน เพ อใช ในการตดตาม

สนคา การเขาออกอาคาร เปนตน อกหนงเทคโนโลยหลกไดแก Radio Frequency

Identification (RFID) เพ อใชระบขอมลสนคาโดยใชคล นความถวทยในระบบขนสง

(Logistics) และการนา RFID ไปใชงานแทนบารโคด (Barcode)

Wireless Personal Area Network (WPAN) เทคโนโลยหลกในกลมนไดแก

บลทธ (Bluetooth) และซกบ (Zigbee) ทงน บลทธเปนเทคโนโลยทไดรบความนยมอยาง

มาก สาหรบการส อสารระยะใกล เชน เมาส คยบอรด และใชเพ อการส อสารระหวาง

สมารทโฟนกบอปกรณภายนอก เชน เฮดเซต (Headset) และสมารทวอตช (Smart Watch)

เปนตน เพ อรองรบ IoT ไดมการพฒนาบลทธเพ อลดการใชพลงงานของการส อสารลง เพ อ

ใหสามารถทางานไดนานขน รวมถงการส อสารในระยะทางทมากขน ซกบเปนเทคโนโลย

สาคญทไดรบความนยมอยางมากในแอปพลเคชน เชน สมารทโฮม (Smart Home) และ

สมารทเอนเนอรย (Smart Energy) เปนตน นอกเหนอจากน ยงมโปรโตคอลอ น ไดแก

WirelessHart และ ISA100.11a สามารถส อสารผานอนเทอรเนตผาน IPv6 บนโปรโตคอล

ทเรยกวา IPv6 over Low-power WPAN (6LoWPAN) ซงถกพฒนาขนเพ อกาหนด

รปแบบและมาตรฐานการส อสารของ IPv6 บนมาตรฐาน IEEE 802.15.4

Wireless Local Area Network (WLAN) WLAN หรอ ไวไฟ (Wi-Fi) ถอเปนการ

ส อสารไรสายทไดรบความนยมอยางมาก ปจจบน IEEE 802.11 a/b/g/n เปนมาตรฐานท

ถกใชงานอยางแพรหลายทความถ 2.4 GHz นอกจากนยงไดมการกาหนดมาตรฐาน IEEE

802.11ac ทความถ 2.4 และ 5 GHz และมาตรฐาน IEEE 802.11ad ทความถ 60 GHz

เพ อรองรบแอปพลเคชนทตองการแบนดวดททสงขน อยางไรกตาม เน องจากอปกรณ

IoT ไมมความจาเปนตองใชแบนดวดททสง ทาใหมการพฒนามาตรฐาน IEEE 802.11ah

ทความถ 902-928 MHz เพ อลดการใชพลงงาน และลดความเรวในการสงขอมลลง

แตสามารถส อสารในระยะทางทเพมมากขน เพ อตอบสนองการใชงานของอปกรณ IoT


1.4.2 การส0อสารระยะไกล

Wireless Neighborhood Area Network (WNAN) เปนเทคโนโลยทอย

ระหวางการเช อมโยงระหวางการเช อมตอของอปกรณทมการส อสารระยะสนและระยะไกล

ตวอยางโปรโตคอลทสาคญในกลมนไดแก Wi-Smart Utility Network (Wi-SUN) และ

Zigbee-NAN บนมาตรฐาน IEEE 802.15.4g การใชงานของ Wi-SUN เพ อรองรบการ

ส อสารไรสายความเรวตาในพนทกวาง ทไมมการสรางโครงขายพนฐานรองรบ เพ อการส อสาร

ของอปกรณสมารทมเตอร (มเตอรนา, มเตอรไฟฟา) เปนตน สวนโปรโตคอล Zigbee-NAN

ถกออกแบบมาเพ อรองรบการบรหาร และการใหบรการดานระบบโครงขายไฟฟาอจฉรยะ

หรอสมารทกรด (Smart Grid)

Wireless Wide Area Network (WWAN) กลม WWAN ซงหมายถงตงแต

กลมการส อสารในระบบเซลลลาร (Cellular) เดม และกลมใหมทเรยกวา Low Power

Wide Area (LPWA) เพ อรองรบการส อสารความเรวตา มอายการใชงานแบตเตอรทยาว

และสามารถเช อมตออปกรณในระยะทไกล ในทนสามารถแบงออกไดเปนสองกลมยอย

ตามรปแบบการใชสเปกตรม ไดแก

กลมคลนความถแบบไดรบใบอนญาต (Licensed Spectrum หรอ Cellular) การส อสาร GSM, WCDMA, LTE และ 5G หรอถกเรยกรวมกนวา เทคโนโลย

3GPP (Third Generation Partnership Project) เปนการส อสารบนคล นความถ

แบบไดรบใบอนญาต (Licensed Spectrum) มจดประสงคเพ อรองรบการส อสาร

ดานเสยงและการส อสารขอมลความเรวสง แตปจจบนไดมการนาเทคโนโลย

NB-IoT มาใชเพ อรองรบการส อสารความเรวตา มอายการใชงานแบตเตอรทนานขน

และสามารถส อสารได ในระยะมากกวา 10 กโลเมตร

กลมคลนความถแบบยกเวนใบอนญาต (Un-licensed Spectrum) ตวอยาง

ในกลมนไดแก LoRa และ SIGFOX ถกพฒนาขนเพ อรองรบการทางานบน

แอปพลเคชน การส อสารระหวางเคร องจกรกบเคร องจกร Machine-to-Machine

(M2M) เพ อรองรบการส อสารทใชพลงงานตา และระยะทางการส อสารทไกล

โดยมช อเรยกอยางเปนทางการวา Machine-type Communication (MTC)


1.5 ตวอยางแอปพลเคชนของ IoT

การพฒนาเทคโนโลย IoT ไดมการนาไปใช ในแอปพลเคชนหลายระบบ โดยทแตละ

ระบบมความตองการทแตกตางกน ขนอยกบลกษณะการทางาน รวมไปถงความตองการ

ในการสงขอมล ขนาดของขอมล ในทนยกตวอยางแอปพลเคชนในรปแบบตางๆ ทสาคญ

ไดแก

1.5.1 บานอจฉรยะ (Smart Home)

ไอเดยของบานอจฉรยะ ถกพฒนาขนเพ อเช อมตออปกรณตางๆ เขาสอนเทอรเนต

โดยใชขอมลทไดรบจากเซนเซอรโดยจดประสงคเพ อเพมคณภาพชวตใหดขน ดวยการเพม

ความสะดวกในการควบคม และตรวจสอบสถานะตางๆ ทเกดขนในบาน ซงทงนยงรวม

ไปถงการเพมประสทธภาพของการใชพลงงาน โดยการเปด/ปดตามสถานะทตงไว และ

การควบคมการทางานอปกรณตางๆ แบบระยะไกล นอกจากนยงมการพฒนาโครงการ

บานอจฉรยะ เพ อจดประสงคของการดแลผสงอายดงแสดงในรปท 1.7

รปท 1.7 ตวอยางโครงการบานอจฉรยะเพ อดแลผสงอายโดยมหาวทยาลยขอนแกน (ทนวจย สกว.)


1.5.2 เมองอจฉรยะ (Smart City)

เมองอจฉรยะ (Smart City) เปนอกหนงระบบเพ อยกระดบใหประชาชนมความเปนอย

ทดขน ซงจาเปนตองอาศยการเช อมตอของอปกรณตางๆ จานวนมาก เพ อรองรบระบบ

สาธารณปโภคตางๆ เชน การจดการระบบขนสงมวลชน การจดการดานพลงงาน และการ

จดการดานสงแวดลอม LoRa และ NB-IoT ถอเปนเทคโนโลยทสาคญเพ อรองรบการส อสาร

ของเมองอจฉรยะ เมองอจฉรยะของจงหวดภเกต ถอเปนตวอยางการใชงานเทคโนโลย

ทหลากหลายดงแสดงในรปท 1.8

รปท 1.8 ตวอยางโครงการเมองอจฉรยะของจงหวดภเกต โดยมหาวทยาลยสงขลานครนทร

และความรวมกบหน�วยงานตางๆ

1.5.3 สมารทเฮลทแคร (Smart Health Care)

การเกดขนของ IoT ทาใหเกดประโยชนเพ อการดแลรกษาอยางมาก ปจจบนอปกรณ

สวมใสเพ อวดอณหภมการเตนของหวใจมการใชอยางกวางขวาง ทาใหสามารถตดตามสถานะ

ของคนไขไดอยางตอเน อง สามารถนาผลทไดมาวเคราะหเพ อตอยอดการรกษา ตวอยาง

การพฒนาโครงการสมารทเฮลทแครดงแสดงในรปท 1.9


รปท 1.9 ระบบดแลผสงอายและการพฒนาระบบนเวศเขตเมองสาหรบผสงอาย

ภายใตโครงการ โครงสรางพนฐานดจทลเพ อการพฒนาเศรษฐกจดจทล

ทยงยน โดยมหาวทยาลยธรรมศาสตร

1.5.4 อตสาหกรรม 4.0 (Industry 4.0)

การใชงานของ IoT ในโรงงานอตสาหกรรม แตกตางจากบานอจฉรยะ (Smart Home)

และเมองอจฉรยะ (Smart City) เน องจากตองการความถกตองและแมนยา รวมถง

ความตองการความหน�วงเวลา (Delay) ทตา เชน ในระบบการควบคมการทางานของ

เคร องจกร การควบคมสภาพแวดลอมในฟารมสมยใหม นอกเหนอจากนน ยงตองรองรบ

ความแตกตางของอปกรณจากผผลตทหลากหลาย และความแตกตางของโปรโตคอลทใช

ตวอยางการพฒนาโครงการควบคมสภาพแวดลอมในฟารมสมยใหมดงแสดงในรปท 1.10

รปท 1.10 ตวอยางโครงการสมารทฟารม โดยมหาวทยาลยขอนแกน (ทนวจย สนพ.)


1.6 การคาดการณการเตบโต IoT และการจดสรร

ชองความถในประเทศไทย

เพ อการนาพาประเทศไปสโมเดล Thailand 4.0 ประเทศไทยไดมการเคล อนไหว

อยางตอเน องทงภาครฐและเอกชน จะเหนไดจากการประกาศใหมการใชงานคล นความถ

920-925 เมกะเฮรตซในแบบยกเวนใบอนญาต (Unlicensed) ตงแตเดอนพฤศจกายน

2560 เพ อรองรบเทคโนโลย IoT ในประเทศไทย โดยคณะกรรมการกจการกระจายเสยง

กจการโทรทศนและกจการโทรคมนาคมแหงชาตหรอ กสทช. ปจจบนความถทไดรบการ

จดสรรความถดงแสดงในรปท 1.11 โดยมชองสญญาณเพ อรองรบโครงขายผานโครงขาย

โทรศพทเคล อนทจานวน 3 ยานความถ และการใชงานแบบยกเวนใบอนญาตอกจานวน

8 ยานความถ[1]

นอกเหนอจากน จากการคาดการณในประเทศไทย 3-5 ปขางหนา จะมการเตบโต

อยางมากใน 4 ภาคธรกจไดแกภาคการผลต (Factory) เมองอจฉรยะ (City) การคาปลก

และเทคโนโลยการเงน (Retail) และ ภาคการขนสงและโลจสตกส (Logistics)[1] โดย

ตารางท 1.1 แสดงเปรยบเทยบการประมาณการมลคาทางเศรษฐกจของ IoT ในประเทศไทย

รปท 1.11 การกาหนดคล นความถในประเทศไทยรองรบ IoT[1]


ตารางท 1.1 เปรยบเทยบการประมาณการมลคาทางเศรษฐกจของ IoT ของประเทศไทย (ทมาจาก[1])

ภาคธรกจ ป 2561 (ลานบาท) ป 2565 (ลานบาท) การเปลยนแปลง

ภาคการผลต (Factory) 1,145 2,374 +1,229

ระบบการจดการเมอง (City) 880 1,825 +945

ภาคการขนสงและโลจสตกส (Logistics) 530 1,099 +569

ภาคการคาปลก (Retail) 388 804 +416

ภาคยานพาหนะ (Vehicle) 199 412 +213

ระบบการจดการในบาน (Home) 189 392 +203

ระบบสาธารณสข (Human) 161 334 +173

ภาคการกอสราง (Worksite) 151 314 +163

ระบบการจดการสานกงาน (Office) 66 137 +71

รวม 3,709 7,691 +3,982

1.7 เทคโนโลย IoT ทจะนาเสนอในทน

เพ อใหเกดการใชงานอยางถกตอง ในประเทศไดมการนาเทคโนโลย IoT มาใชกน

อยางแพรหลาย จากภาคการศกษาไปจนถงภาคอตสาหกรรม นอกจากนยงมในสวนของ

Maker Club โดยในหนงสอเลมน จะกลาวถงเทคโนโลยทนยมใช ในปจจบน ซงในทนจะได

กลาวถงเทคโนโลยทสาคญตางๆ ไดแก

ไวไฟ (Wi-Fi) เทคโนโลยทไมสามารถมองขามได ซงอาจกลาวไดวาเปนเทคโนโลย

IoT ทใกลตวมากทสด และปจจบนคาดวามการนาไปใชงาน IoT มากทสด เชนกน เน องจาก

ความสะดวก และการจดหาอปกรณสามารถทาไดงาย

บลทธ (Bluetooth) บลทธถกออกแบบมาเพ อความสะดวกในการเช อมตอในรปแบบ

ทเรยกวา Wireless Personal Network (WPAN) หรอเครอขายไรสายสวนบคคล เช อมตอ

การส อสารระหวางคอมพวเตอรและอปกรณรอบขาง เชน เมาส คยบอรด ดวยกระแส

IoT ทเพมขน บลทธถกพฒนาใหลดการใชพลงงานลง เพมระยะทางการส อสารมากขน

จนกระทงการพฒนาเพ อเช อมตอในรปแบบเมช (Mesh) เพ อตอบรบการการใชงาน IoT


ซกบ (Zigbee) ถกออกแบบมาเพ อรองรบการส อสารทไมตองการแบนดวดททสง

ประหยดพลงงาน สามารถส อสารในระยะทไกล เรยกวา Low-Rate Wireless Personal

Area Network (LR-WPAN) ซกบไดรบความนยมอยางมากดวยการเช อมตอกบเซนเซอร

ตรวจวดสภาพแวดลอม ทางานในรปแบบทเปนเครอขายเรยกวา Wireless Sensor

Network (WSN) ถอวาเปนจดเรมตนททาใหเกดสมารทออบเจกต

6LoWPAN การใช IP Address ถอเปนการส อสารมาตรฐานในอนเทอรเนต โดย

การพฒนามาอยางตอเน องเพ อใหมประสทธภาพ สามารถรองรบอปกรณจานวนมากได

6LoWPAN ชวยใหการส อสารของอปกรณตางๆ สามารถส อสารผาน IP Address ไดเพ อใช

ประโยชนจากความหลากหลายของโปรโตคอลทมอยแลว โดยถกพฒนาเปนสวนหนงของ

โปรโตคอลของซกบและบลทธ เพ อรองรบการส อสารบนอนเทอรเนตตอไป

NB-IoT เปนการตอบรบจากเทคโนโลยเซลลลารเพ อการใชงาน IoT ดวยความ

ตองการการส อสารของ IoT ระยะไกล แตไมจาเปนตองใชการส อสารขอมลทสงมาก การ

พฒนา NB-IoT เพ อรองรบการส อสารในรปแบบดงกลาว รวมไปถงการลดการใชพลงงานลง

เพ อใหรองรบการใชงานทยาวนานขนถง 10 ปในเทคโนโลยทเรยกวา LPWA

LoRa เปนอกหนงเทคโนโลยของ LPWA เชนเดยวกบ NB-IoT ความแตกตางท

เหนไดชดคอ NB-IoT จะใชงานบนโครงขายระบบเซลลลารทตองไดรบอนญาตเทานน สวน

ของ LoRa จะใชบนชองสญญาณแบบยกเวนใบอนญาต

ตารางท 1.2 แสดงความแตกตางพนฐานของแตละเทคโนโลย

เทคโนโลย ชวงความถ ระยะส0อสาร ความเรวของการสงขอมล แบนดวดทของชองสญญาณ

ซกบ 868 MHz, 915 MHz

และ 2.4 GHz

< 1 กโลเมตร 250 kbps 2 MHz

ไวไฟ 2.4 GHz และ 5 GHz 100 เมตร 54 Mbps 22 MHz

บลทธ 2.4 GHz 50 เมตร 2 Mbps 2 MHz

LoRa 868 และ 915 MHz 15 กม. 50 kbps 125, 250 หรอ 500 kHz

NB-IoT ขนอยกบโหมด 10 กม. DL:234.7 kbps/UL:204.8

kbps

180 kHz


แอปพลเคชนโปรโตคอลสาคญสาหรบ IoT

นอกเหนอเทคโนโลย IoT ในทนยงไดกลาวถงอก 2 แอปพลเคชนโปรโตคอลสาคญ

ไดแก

1. Message Queue Telemetry Transport (MQTT) อาศยหลกการทางาน

ของพบบลช/ซบสไครบ (Publish/Subscribe) เพ อลดความยงยากและเพมความยดหยน

(Flexibility) ในการพฒนาระบบ โดย MQTT สามารถรองรบคณภาพการใหบรการ (Quality

of Server: QoS) ไดถง 3 ระดบ

2. Constrained Application Protocol (CoAP) ถกออกแบบมาสาหรบอปกรณ

IoT ทมทรพยากรจากด ดวยการส อสารในรปแบบคลายกบการทางานของโปรโตคอล HTTP

แตทางานอยบนโปรโตคอล UDP แทนการทางานบนโปรโตคอล TCP บน HTTP

1.8 สรป

ปจจบนเทคโนโลยไดเขามามบทบาทอยางมากในชวตประจาวน จนไมสามารถหลกเลยงได

ดวยความหลากหลายของเทคโนโลย ทาใหความเขาใจและการเลอกใชอยางเหมาะสม

ถอเปนสงสาคญ ทจะทาใหการนาไปใชไดอยางเหมาะสมในแตละสภาพแวดลอม โดยใน

บทนเราไดกลาวถงภาพรวมของเทคโนโลยทเกดขน ความแตกตางของแตละเทคโนโลย

เพ อใหสามารถนาใชไดอยางถกตอง

สถาปัตยกรรมการสื่อสาร internet of things · 2019. 5....

Documents