IoT (Internet of Things) - มิเตอร์น้ำกับการนำมาใช้บน LoRawan (ตอนที่ 3)
ในบทความที่แล้วในตอนที่ 2 เรื่อง IoT (Internet of Things) – การใช้งานบนมิเตอร์น้ำ (ตอนที่ 2) ปัจจุบัน LoRaWAN ได้นำไปใช้งานร่วมกับอุปกรณ์จำนวนมากทั้งในรูปแบบอุปกรณ์ในกลุ่ม Smart home ,Smart factory, Smart farm, รวมถึง Smart solution ต่างๆ โดยถูกพัฒนาและคิดค้นขึ้นโดยกลุ่มบริษัทที่ร่วมกันเป็น Alliance ขนาดใหญ่ ซึ่งนำมาใช้งานในเชิงอุตสาหกรรมจึงได้ทำการพัฒนาและสนับสนุนให้ใช้ระบบไร้สายของ LoRa ซึ่งบริษัทมีชื่อว่า LoRa Alliance ด้วยวัตถุประสงค์ที่บริษัทจะดำเนินธุรกิจด้วยมาตรฐานระดับสากล และมีระบบที่สามารถเชื่อมต่อกับตลาด IoT ในชื่อ LPWAN
รายนามผู้ร่วมก่อตั้งบริษัท LoRa Alliance ได้แก่ Actility Cisco Eolane IBM Kerlink IMST MultiTech Sagemcom Semtech และ Microchip Technology รวมไปถึงผู้ให้บริการระบบโทรคมนาคมชั้นนำอย่าง Bouygues Telecom KPN SingTel Proximus Swisscom และ FastNet (เป็นส่วนหนึ่งของบริษัท Telkom South Africa)
ข้อดีของระบบ LoRawan ที่นิยมนำมาทำเป็น Iot Solution มีดังนี้
สื่อสารทางไกลในระยะ: 10 – 20 ก.ม.
มีช่องรับสัญญาณนับล้าน
มีการสื่อสารแบบ 2 ทาง
เชื่อมต่ออุปกรณ์หลากหลายได้ในระบบเดียวกัน
สามารถทำเป็น Private Network ได้
ใช้พลังงานต่ำ เบตเตอรี่สามารถใช้งานได้ยาวนานถึง 10 ปี
องค์ประกอบของเทคโนโลยี LoRa มีดังต่อไปนี้
End-Devices
Concentrator/Gateway
Network Server
Application
END Nodes
ตัว End Nodes นั้นในที่นี้คือ มิเตอร์น้ำ หรือ มาตรวัดน้ำ (Water Meter ) ซึ่งจะเป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ส่งค่าการอ่านปริมาตรน้ำออกมาผ่านคลื่นความถี่ LoRawan เพื่อส่งข้อมูลไปยัง LoRa Gateway ข้อมูลจาก gateway ที่รับได้จะถูกส่งต่อไปยัง Network Server ซึ่ง Network Server จะรวบรวมข้อมูลจากหลายๆ gateway มาเป็นหนึ่งข้อมูล กรณีที่ต้องการจะส่งข้อมูลสั่งงานกลับไปยัง End Nodes จะต้องส่งกลับไปยัง gateway ตัวที่ใกล้ที่สุดกับ End Nodes
ในประเทศไทยนั้นกฎหมายอนุญาตให้ใช้งาน LoRa ได้เป็นแบบคลื่นเสรี และช่วงความถี่ที่อนุญาตคือจาก 920 ถึง 925Mhz. (เท่านั้น)
Gateway/Concentrator
เรียกง่ายๆว่า Gateway เป็นอุปกรณ์ที่เป็นศูนย์กลางในการเชื่อมต่อ Interface กับอุปกรณ์ End Nodes ที่เชื่อมต่ออยู่ ทำหน้าที่เหมือนสะพานให้ข้อมูลได้เดินทางจากอุปกรณ์ End Nodes ไปยัง Network Server ซึ่งเป็นชั้นที่เข้ารหัสข้อมูลสำหรับ Network นั้นๆ ในการสื่อสารนี้จะใช้ความถี่วิทยุในย่าน 920 – 925Mhz เช่นเดียวกับ End Nodes
ตามรูป ระยะทางส่งจะมีระยะประมาณ 10 กม. หากไม่มีสิ่งกีดขวางระหว่าง End Nodes กับ Gateway แต่ถ้าหากต้องการเพิ่มระยะทางการส่ง ไม่จำเป็นต้องเพิ่มกำลังส่ง แต่ให้เพิ่มช่วงเวลาการส่งให้นานขึ้นคือขยายเวลาการส่งให้กว้างขึ้น
นี่เป็นเหตุผลที่ว่าทำไม Iot Solution จึงนำการสื่อสารรูปแบบนี้มาเป็นส่วนหนึ่งของทางเลือก
Network Server
ในส่วนนี้จะเป็นส่วนจัดการข้อมูลที่เกี่ยวกับเรื่อง Authenticates data ของ End Nodes ที่ถูกส่งมา ถ้าข้อมูลที่ถูกส่งมามี address ที่ถูกลงทะเบียนในระบบไว้ข้อมูลนั้นจะถูกนำมาประมวลผล Network Server จะเชื่อมต่อกับ Application Server ผ่าน Standard IP โดยที่ Network Server สามารถติดตั้งลงบนเครื่องคอมพิวเตอร์ หรือ Server เครื่องเดียวกับ Application Server ได้ ซึ่งข้อดีนี้ทำให้เราสามารถทำเป็น Private Network ส่วนตัว หรือ ขององค์กรได้
Application Server
ข้อมูลที่ถูกส่งมาจาก End Nodes จะส่งขึ้นไปที่ Network server โดยผ่าน Gateway นั้น Network Server จะคัดเลือกและจัดการข้อมูลก่อนส่งเพื่อนำข้อมูลที่ถูกประมวล หรือ ยืนยันความถูกต้องแล้วไปแสดงผลบน Application Server ในส่วนนี้เราอาจจะเรียกสั้นๆ ให้เป็นที่เข้าใจว่า Application หรือ ซอฟแวร์แสดงผลนั่นเอง ซึ่งอาจจะทำงานบนคอมพิวเตอร์ หรือ บน Smart phone ตามแต่ที่ผู้เขียนต้องการ ซึ่งตั้งแต่ต้นทางที่ข้อมูลถูกวัดค่า หรือ มีการวัดผลใดๆ ข้อมูลเหล่านั้นจะมาแสดงเป็นข้อมูลที่นำไปใช้งานได้ของระบบ LoRawan ก็ขึ้นอยู่กับส่วนที่เป็น Application ครับ
