ส่งข้อมูล IoT ด้วยคลื่นความถี่ 900Mhz

 

ในโลกปัจจุบันปี 2020 มีการเปลี่ยนแปลงของสิ่งต่าง ๆ รอบตัวเราเป็นอย่างมากไม่ว่าจะเป็นการทำงานด้วยการรับหรือส่งเอกสารต่าง ๆ ผ่านทาง Email , การเรียนการสอนลักษณะ Online course ที่ทำให้ทุกคนสามารถเรียนรู้ทุกอย่างได้จากที่บ้าน , การซื้อสิ่งของเครื่องใช้และสินค้าอุปโภคบริโภคผ่านทาง Application ต่าง ๆ พร้อมสามารถยืนรับสินค้าได้ที่ทางประตูหน้าบ้านท่าน และไม่ว่าจะเป็นการอำนวยความสะดวกอื่น ๆ อีกมากมาย

ซึ่งในการทำสิ่งต่าง ๆ ข้างต้นนั้นจำเป็นต้องใช้ Internet ในการส่งผ่านข้อมูล ทำให้ในทุก ๆ วันนี้มีความต้องการในการเชื่อมต่อข้อมูลในแต่ละนาทีเป็นจำนวนมาก และการมาถึงของเทคโนโลยี Internet of things หรือ IoT ที่จะทำการเชื่อมต่อข้อมูลของอุปกรณ์ต่าง ๆ เข้ากับระบบ Internet ทำให้เพิ่มปริมาณการเชื่อมต่อข้อมูลไปอีกหลายเท่าตัว ดังนั้นในวันนี้เราจะพูดถึงช่องทางการเชื่อมต่อข้อมูลของระบบ IoT ในส่วนของการใช้คลื่นความถี่วิทยุ 900Mhz เพื่อที่จะเพิ่มช่องทางการเชื่อมต่อข้อมูลไม่ให้เกิดความล่าช้าในการรับส่งข้อมูล

คลื่นความถี่ 900Mhz

ก่อนที่จะลงลึกถึงรายละเอียดต่าง ๆ ผู้อ่านควรต้องทำความเข้าใจเกี่ยวกับคลื่นความถี่ก่อน ดังนี้ คลื่นความถี่ที่มีการพูดถึงกันในข่าวโทรทัศน์ หรืออินเตอร์เน็ต นั้นเป็นคลื่นความถี่วิทยุ ( Radio Wave ) ซึ่งโดยปกติแล้วคลื่นความถี่เป็นทรัพยากรณ์ธรรมชาติที่ทุกคนสามารถใช้งานได้อย่างอิสระและไม่จำเป็นต้องเสียค่าใช้จ่าย แต่ด้วยการขยายตัวทางด้านเศรษฐกิจ จำนวนประชากร และการเติบโตทางด้านเทคโนโลยี ทำให้คลื่นความถี่นั้นจำเป็นต้องถูกจัดสรรให้ถูกต้อง ปลอดภัยและเสมอภาคกัน จึงจำเป็นต้องมีหน่วยงานภาครัฐที่มารับผิดชอบหน้าที่นี้ ในประเทศไทยคือ “สำนักงานคณะกรรมการกิจการกระจายเสียง กิจการโทรทัศน์ และกิจการโทรคมนาคมแห่งชาติ” หรือเรียกชื่อย่อว่า “กสทช.”  ต่อไปนี้จะขอเรียกว่า “กสทช.”

กสทช. นั้นจะเป็นผู้จัดสรรคลื่นความถี่ในย่านต่าง ๆ เช่น 850, 900, 1800 หรือ 2100MHZ เพื่อใช้สำหรับการติดต่อสื่อสารของภาคเอกชน เช่น อุปกรณ์สื่อสารไร้สายหรือโทรศัพท์เคลื่อนที่ต่าง ๆ  และยังมีคลื่นความถี่อื่น ๆ ที่ยังถูกจำกัดไว้ใช้ในส่วนงานราชการต่าง ๆ ไม่ว่าจะเป็น งานราชการทหาร หรืองานวิทยุสื่อสารของตำรวจ เป็นต้น

ณ ปัจจุบัน คลื่นความถี่สัญญาณวิทยุย่าน 900Mhz นั้นทาง กสทช. ได้เปิดโอกาสให้ภาคเอกชนสามารถใช้งานได้อย่างเสรี ไม่ต้องมีการจ่ายค่าบริการให้กับภาครัฐแต่อย่างใด ซึ่งอ้างอิงตามหัวข้อเอกสารดังนี้

  1. หลักเกณฑ์การอนุญาตให้ใช้คลื่นความถี่ย่าน ๙๒๐ – ๙๒๕ เมกะเฮิรตซ์
  2. มาตรฐานทางเทคนิคของเครื่องโทรคมนาคมและอุปกรณ์ สําหรับเครื่องวิทยุคมนาคมที่ไม่ใช่ประเภท Radio Frequency Identification: RFID
  3. มาตรฐานทางเทคนิคของเครื่องโทรคมนาคมและอุปกรณ์สําหรับเครื่องวิทยุคมนาคม ประเภท Radio Frequency Identification: RFID

เอกสาร 3 เล่มข้างต้นสามารถสรุปได้ดังนี้

  1. อุปกรณ์ส่งสัญญาณไร้สารที่ไม่ใช่ประเภท RFID สามารถใช้ความถี่ได้ที่ 920 – 925MHz
  2. กำลังส่งออกอากาศสมมูลแบบไอโซทรอปิกต้องไม่เกิน 4 วัตต์ ( Power : 4 watt )
  3. อุปกรณ์ซึ่งมีกำลังส่งออกอากาศสมมูลแบบไอโซทรอปิกไม่เกิน 50 มิลลิวัตต์ ( Power : 50milliwatt ) ได้รับยกเว้นไม่ต้องได้รับใบอนุญาตให้ทํา มี ใช้ นําเข้า และนําออกซึ่งเครื่องวิทยุคมนาคมและใบอนุญาตให้ตั้งสถานีวิทยุคมนาคม แต่ไม่ได้รับยกเว้นใบอนุญาตให้ค้าซึ่งเครื่องวิทยุคมนาคม
  4. อุปกรณ์ซึ่งมีกำลังส่งออกอากาศสมมูลแบบไอโซทรอปิกไม่เกิน 500 มิลลิวัตต์ ( Power : 500milliwatt ) ได้รับยกเว้นไม่ต้องได้รับใบอนุญาตให้มี ใช้ และนําออกซึ่งเครื่องวิทยุคมนาคมและใบอนุญาตให้ตั้งสถานีวิทยุคมนาคมแต่ไม่ได้รับยกเว้นใบอนุญาตให้ทํา นําเข้า และค้าซึ่งเครื่องวิทยุคมนาคม

ทั้งหมดนี้คือความรู้พื้นฐานของคลื่นความถี่วิทยุย่านความถี่ 900Mhz ที่สามารถใช้งานได้ในประเทศไทย โดยถูกต้องถามข้อกำหนดของทาง กสทช.

ผู้ให้บริการและเทคโนโลยีบนคลื่นความถี่ 900Mhz

คลื่นความถี่ 900Mhz มีผู้ให้บริการและอุปกรณ์ที่สามารถรับ – ส่งข้อมูลอยู่หลากหลายเจ้า ซึ่งในแต่ละอุปกรณ์นั้นมีจุดเด่นและจุดด้ายแตกต่างกันออกไป โดยในที่นี้จะขอยกตัวอย่างมาอธิบายให้เข้าใจได้ง่ายและครอบคลุมในหลาย ๆ ภาคส่วน แต่ไม่ลงรายละเอียดลึกในตัวอุปกรณ์ เพื่อไม่ทำให้เกิดความสับสนของผู้เริ่มต้นศึกษา

Freewave

Freewave เป็นสินค้าของทางประเทศสหรัฐอเมริกา โดยออกแบบมาให้ทดแดดทนฝน สมมารถนำไปใช้งานในด้านงานอุตสาหกรรม และงานที่มีสภาพแวดล้อมที่ลำบากได้ดี เนื่องจากมีการทดสอบที่ผ่านมาตราฐาน C1D2 หรือสามารถนำไปใช้งานในพื้นที่เสี่ยงภัยต่าง ๆ โดยอุปกรณ์สามารถเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ หรือเครื่องจักรต่าง ๆ ผ่านทาง RS-232, RS-485, RS-422 หรือ ModBus Protocol  ซึ่งถูก Build-in มาในตัวรุ่น ZumLink และ ZumIQ ทั้งสองรุ่นทำงานผ่าน OS : Linux ทำให้สามารถพัฒนา Application ขึ้นมาเองบนอุปกรณ์ตัวนี้ได้อีกด้วย จึงมีความยืดหยุ่นต่อการใช้งาน เป็นอย่างสูง ในเรื่องของการใช้พลังงานก็สามารถใช้พลังงานจากแบตเตอรี่หรือ Solar Cell ก็เพียงพอต่อการทำงาน ในเชิงการลงทุนระยะยาวจะเป็นผลดีเนื่องจากไม่จำเป็นต้องจ่ายค่าบริการรายเดือน ผู้ที่สนใจสามารถติดตั้งแบบ Private Network ได้เอง ในเรื่องของระยะทางในการรับ-ส่งข้อมูลนั้นทำได้อย่างดีมาก เพราะมีระยะทางในการรับส่งสูงสุดถึง 97km ครอบคุมต่อการใช้งานในทุกรูปแบบ

Specification

  • Frequency : 455Mhz , 900Mhz , 1.3Ghz , 2.4Ghz
  • Bandwidth : Up to 4Mbps
  • Range : Up to 97km
  • Power Consumption : Low

LoRa Wan

LoRa Wan หรือ Low-Power Wide-Area Network เป็นเทคโนโลยีที่ใช้งานบนความถี่ 900Mhz โดยมีกลุ่ม LoRa Alliance เป็นผู้ออกแบบมาตราฐานของ LoRaWan ต่าง ๆ โดยข้อเด่นของ LoRaWan คือการที่อุปกรณ์ใช้พลังงานในการทำงานที่ต่ำมาก จนสามารถใช้พลังงานจากถ่านไฟฉายหรือแบตเตอรี่ขนาดเล็กก็สามารถใช้งานได้เป็นปี แต่จะแลกมาดูอัตราการส่งข้อมูลที่ต่ำ จึงนิยมใช้ในงานที่เกี่ยวข้องกับการดูสภาพอากาศที่ไม่จำเป็นต้องรับส่งข้อมูลบ่อย ๆ ซึ่งในประเทศไทยมีผู้ให้บริการคือ CAT Telecom แต่ผู้ที่สนใจก็สามารถติดตั้งแบบ Private Network เองได้

Specification

  • Frequency : 433Mhz , 868Mhz , 915Mhz , 923Mhz
  • Bandwidth : Up to 50kbps
  • Range : Up to 10km
  • Power Consumption : Very Low

Sigfox

SigFox เป็นผู้ให้บริการรับ-ส่งข้อมูลที่ใช้คลื่นความถี่ 900Mhz จากประเทศฝรั่งเศส โดยออกแบบให้ใช้คลื่นความถี่ 868Mhz และ 915Mhz เพื่อใช้งานกับอุปกรณ์ขนาดเล็กที่ใช้พลังานต่ำ โดย Sigfox จะวางเครือข่ายของตัวเองไปตามเมืองต่าง ๆ ที่ต้องการไปให้บริการลักษณะคล้ายกับผู้ให้บริการโทรศัพท์เคลื่อนที่ โดยข้อจำกัดของ Sigfox คืออนุญาติให้อุปกรณ์แต่ละตัวสามารถส่งข้อมูลจำนวน 12Byte ขึ้นไปยัง Server วันละไม่เกิน 140 ครั้ง ซึ่งข้อมูลจะไปยัง Server ของทาง Sigfox แล้วจึงถูกส่งไปยังปลายทางของลูกค้าตามต้องการ

Specification

  • Frequency : 868Mhz , 915Mhz
  • Bandwidth : 250kbps
  • Range : Up to 100m
  • Power Consumption : Very Low

NB-IoT

NB-IoT เป็นเทคโนโลยีที่มีมาตราฐานเดียวกันกับเทโนโลยีของโทรศัพท์มือถือ โดยประกาศออกมาให้ได้ใช้งานกันเมื่อเดือนมิถุนายนปี 2016 ซึ่งถือเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีแบบ Low-Power Wide-Area Network หรือคล้ายกันกับ LoRa Wan แต่จะมีความอัตราการส่งข้อมูลที่สูงกว่าที่ 250kbps แต่แลกมาด้วยระยะทางการส่งข้อมูลไปยัง Cell Site ที่สั้นกว่า ประมาณ 15km โดยในประไทยนั้นมีผู้ให้บริการอยู่ 2 เจ้าคือ Ais และ True โดยมีการออกแบบเป็น Shield ที่พร้อมมาประกอบร่างเข้ากับ Arduino Board ทำให้ผู้พัฒนาสามารถพัฒนาอุปกรณ์ IoT ได้ง่ายและรวดเร็ว

Specification

  • Frequency : 900Mhz
  • Bandwidth : 250kbps
  • Range : Up to 15km
  • Power Consumption : Low

Zigbee

Zigbee คือ มาตราฐานสากลที่ถูกกำหนดโดย ZigBee Alliance ซึ่งเป็นรูปแบบการสื่อสารแบบไร้สาย ที่มีอัตราการรับส่งข้อมูลต่ำ ใช้พลังงานต่ำ และราคาถูก ซึ่งการออกแบบนั้นได้แนวคิดมาจากการเต้นระบำของผึ้งเพื่อที่จะส่งต่อเกสรดอกไม้ต่อกันเป็นทอด ๆ นำส่งไปยังรังเก็บน้ำหวาน จึงนำหลักการทำงานนี้มาออกแบบเป็นมาตราฐานการส่งข้อมูลแบบ Zigbee  โดยข้อเด่นของ Zigbee คือ การทำโครงสร้างแบบ Mesh networks ดังภาพด้านล่าง โดยใช้ อุปกรณ์ 3 ประเภท คือ

  1. Coordinator
  2. Router
  3. End device

Specification

  • Frequency : 900Mhz , 2.4Ghz
  • Bandwidth : 250kbps
  • Range : Up to 15km
  • Power Consumption : Low

อ้างอิง : https://www.nbtc.go.th/