ManuTalkThai ศูนย์รวมข่าว Industrial Technology ออนไลน์ในประเทศไทย
อุปกรณ์ IoT เริ่มมีบทบาทต่อการใช้ชีวิตของผู้คนเป็นอย่างมาก แต่เราแทบไม่รู้ตัวเลยว่าอันที่จริงแล้วมีการส่งสัญญาณจากอุปกรณ์เซ็นเซอร์อยู่รอบตัว ซึ่งการที่จะทำให้ IoT เกิดขึ้นได้จริงย่อมต้องมีคอนเซปต์การทำงานที่เอื้อต่อการรักษาการใช้พลังงานต่ำและส่งสัญญาณได้ไกล นั่นคือที่มาของ LPWAN ในบทความนี้เราจะเจาะลึกกันถึงนิยามของคำๆนี้และตัวอย่างของเทคโนโลยีที่อยู่เบื้องล่างของ LPWAN
LPWAN คืออะไร?
LPWAN ย่อมาจากชื่อเต็มคือ Low-power Wide Area Network โดยเป็นนิยามรวมของเทคโนโลยีที่ให้ในเรื่องของระยะสัญญาณที่กว้างไกลในระดับกิโลเมตรหรืออาจไปถึง 1,000 กิโลเมตรขึ้นกับเทคโนโลยีที่อิมพลีเม้นต์ อีกเรื่องก็คือการใช้พลังงานต่ำโดยอาจจะเป็นย่านความถี่ที่ต้องมีการอนุญาต(License)หรือไม่อนุญาตก็ได้ แล้วแต่เทคโนโลยีที่อิมพลีเม้นต์เช่นกัน แต่โดยภาพรวมแล้ว LPWAN เป็นเทคโนโลยีที่เหมาะอย่างยิ่งกับแอปพลิเคชันประเภท IoT หรือการพูดคุยระหว่างเครื่องจักรที่ไม่ได้ต้องการส่งข้อมูลมากนัก ซึ่งแนวคิดของสถาปัตยกรรมคล้ายกับการเชื่อมต่อ Wi-Fi ที่อุปกรณ์ปลายทางจะวิ่งเข้าหาศูนย์กลาง
ผู้เล่นในตลาด LPWAN มีใครบ้าง
จะเห็นได้ว่า LPWAN คือคำกล่าวกว้างๆของเทคโนโลยีที่มีคุณสมบัติในการส่งสัญญาณไร้สายที่กว้างไกลและใช้พลังงานต่ำ ซึ่งแน่นอนว่ามีการนำเสนอเทคโนโลยีเฉพาะในหลายแนวคิดที่ให้ประสิทธิภาพแตกต่างกัน ยกตัวอย่างเช่น
1.) Sigfox – บริษัทสัญชาติฝรั่งเศสเป็นผู้เล่นแนวหน้าของเทคโนโลยี LPWAN ที่ได้รับความนิยมในวงกว้าง โดยพวกเขานำเสนอเทคโนโลยี ultra-narrowband ที่ทำงานได้ในความถี่สาธารณะที่ 868 MHz หรือ 902 MHz ซึ่งเป็นให้มีผู้ให้บริการได้เพียง 1 เจ้าต่อประเทศเท่านั้น ระยะสัญญาณอยู่ระหว่าง 30-50 กิโลเมตรในย่านชนบท หรืออาจแตะที่ 1,000 กิโลเมตรหากส่งข้อมูลแบบ Line-of-site โดยจำกัดขนาดแพ็กเกจที่ 12 ไบต์ และไม่เกิน 150 ข้อความต่อวัน ในมุมของการดาวน์โหลดจะจำกัดที่ 8 ไบต์ไม่เกิน 4 ข้อความต่อวันและอาจมีถูกรบกวนได้
2.) Random phase multiple access(RPM) – เทคโนโลยีเฉพาะจากบริษัท Ingenu ให้ระยะการส่งสัญญาณสูงสุด 50 กิโลเมตรในรูปแบบ Line-of-site แต่ไม่เกิน 10 กิโลเมตรกรณีใช้งานแบมีสิ่งขวางกั้น ข้อดีคือมีการสื่อสารแบบ bidirectional ดีกว่า Sigfox แต่ข้อจำกัดสำคัญคือการอยู่บนความถี่ 2.4 GHz อาจได้รับผลกระทบจากสัญญาณ Wi-Fi, Bluetooth และอื่นๆ รวมถึงเปลืองไฟมากกว่าตัวเลือกในเทคโนโลยี LPWAN แบบอื่นด้วย
3.) LoRA ที่สนับสนุนโดย LoRa Alliance – ใช้ความถี่แบบได้รับอนุมัติ (Unlicensed) ซึ่งใช้ส่วนหนึ่งในย่านความถี่ระดับ GHz ทำให้ถูกรบกวนได้น้อยลง จุดสังเกตคือมีการใช้การมอดูเลตสัญญาณพิเศษที่เรียกว่า chirp spread spectrum (CSS) ทั้งนี้ผู้ใช้ LoRA สามาถกำหนดขนาดแพ็กเกจเองได้ แต่ถึงจะเปิดกว้างอย่างไรชิปฝั่งส่ง LoRA (Transceiver)ก็มีแค่ Semtech เท่านั้นซึ่งเรียกได้ว่าเป็นต้นตำรับของเทคโนโลยี LoRA ด้วย โดยเราจะเล่าเพิ่มเติมในบทความ ‘What is LoRaWAN?’
4.) Weightless SIG – ผู้พัฒนามาตรฐาน LPWAN 3 ประเภท คือ 1. ส่งทางเดียว Weightless-N 2. ส่งสัญญาณสองทาง Weightless-P และ Weightless-W โดย N และ P ได้รับความนิยมมากกว่าด้วยการใช้ไฟต่ำและใช้สเปกตรัมแบบ Unlicensed หรือแบบ licensed ที่ 12.5 kHZ ด้วยเทคโนโลยี narrowband
5.) Narrowband-IoT(NB-IoT) และ LTE-M เป็นมาตรฐานจาก 3GPP (Generation Partnership Project) ซึ่งนำเสนอการใช้สเปกตรัมที่ได้รับการจับจอง โดยมีประสิทธิภาพคล้ายกับมาตรฐานอื่นเพียงแต่ว่าอยู่บนโครงข่ายสัญญาณมือถือ(GSM) ทำให้ผู้ให้บริการเพิ่มเซลล์สำหรับ IoT ได้ง่าย โดยนำเสนออัตราการดาวน์โหลดและอัปโหลดที่ 200 Kbps บนย่านความถี่ 200 kHZ เท่านั้น หากในประเทศไทยก็จะเห็นบริการของ AIS แต่ความหมายเชิงลึกจะเป็นอย่างไรมีแนวคิดสถาปัตยกรรมเป็นอย่างไรเทียบกับ LoRA เราจะเล่าเพิ่มเติมในบทความ ‘What is NB-IoT?’ และ ‘NB-IoT vs LoRaWAN’ ในมุมของ LTE-M ก็จะเป็นเทคโนโลยีที่นำเสนอแบนวิดท์ที่สูดกว่า NB-IoT และถือว่าสูงสุดในกลุ่ม LPWAN
นี่เป็นเพียงตัวอย่างของผู้เล่นในตลาด LPWAN เท่านั้น แต่ยังมีชื่อผู้เล่นอีกหลายรายที่พยายามนำเสนอเทคโนโลยี LPWAN ในความเชี่ยวชาญของตน เช่น GreenOFDM, DASH7, Link Labs Inc( ชื่อเทคโนโลยี Symphony Link), WAVIoT รวมถึงผู้นำเสนอ Ultra Narrow band อย่าง Nwave และ Telensa
LPWAN หรือ Cellular หรือ Radio Frequency (RF)
แม้แนวคิดของ LPWAN จะอยู่บนการเป็นสัญญาณไร้สายแต่อย่างที่กล่าวข้างต้นคือ เน้นในเรื่องของระยะสัญญาณและการใช้พลังงานที่เหมาะมากกับแอปพลิเคชันที่ส่งข้อมูลไม่มากในระยะไกล เพราะมีหลายผลสำรวจที่ชี้ว่าอุปกรณ์ IoT ส่วนใหญ่ใช้ข้อมูลไม่เกิน 3 MB หรือน้อยกว่าในแต่ละเดือน ดังนั้นตัวเลือกของโครงการมือถือจึงตกไปในการเปรียบเทียบเพราะย่อมไม่ตอบโจทย์ของแบตเตอรี่ในอุปกรณ์ ในขณะที่เทคโนโลยี RF อย่าง Bluetooth ก็ไปไม่ถึงระยะทางที่ไกลขนาดนั้น แม้แต่ Zigbee ก็เหมาะใช้แค่ในระยะกลางสำหรับอาคารอัจฉริยะ ซึ่งเน้นปริมาณข้อมูลมากขึ้นแต่ไม่ไกลเท่า
LPWAN มีการควบคุมด้าน Security หรือไม่
LPWAN เองก็ได้นำเสนอมาตรการด้านความมั่นคงปลอดภัยที่ตัวอุปกรณ์หรือมีการพิสูจน์ผู้เข้าใช้ หรือระดับเครือข่าย การเข้ารหัสและการป้องกันความลับในสาร หรือมีการสร้างกุญแจเข้ารหัสด้วย
ที่มา :
