รู้จักกับ “Cellular IoT” เทคโนโลยีใหม่บน Cellular Networks เพื่อรองรับ Internet of Things (IoT)

หมวด: Featured, News, PR, Thaiวันที่: 11/08/2017

Internet of Things (IoT) เป็นการประยุกต์นำเอาอุปกรณ์ต่างๆมาเชื่อมต่อกันผ่านอินเตอร์เน็ต ทำให้สามารถตรวจสอบสถานะและควบคุมการทำงานของอุปกรณ์เหล่านั้นได้อย่างสะดวกผ่านอินเตอร์เน็ต

สำหรับเทคโนโลยีแบบไร้สายที่ใช้ในการเชื่อมต่ออุปกรณ์ IoT เข้าสู่ระบบอินเตอร์เน็ต พอจะแบ่งออกเป็นกลุ่มใหญ่ๆ ได้ 2 กลุ่มคือ [1]

1) เทคโนโลยีไร้สายแบบระยะใกล้ (Short-range communication) ได้แก่ เทคโนโลยี Wifi, Bluetooth, Zigbee, Z-wave, etc.
2) เทคโนโลยีไร้สายแบบระยะไกล (Long-range หรือ Wide area communication) ได้แก่ เทคโนโลยีที่ใช้ในระบบมือถือ (Cellular networks) เช่น GSM/GPRS (2G), UMTS (3G) และ LTE (4G)

การใช้งานระบบมือถือ (2G, 3G, 4G) สำหรับอุปกรณ์ IoT ในปัจจุบันนั้นอาจมีข้อจำกัดอยู่หลายประการ เช่น เทคโนโลยีในการรับส่งสัญญาณมือถือในปัจจุบันมีการใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ค่อนข้างสูง ทำให้ต้องชาร์จแบตเตอรี่อยู่เป็นประจำ จึงไม่เหมาะกับอุปกรณ์ IoT บางชนิดที่ไม่สามารถชาร์จหรือเปลี่ยนแบตเตอรี่ได้บ่อยครั้ง นอกจากนี้อาจมีการใช้งานอุปกรณ์ IoT เช่น เซ็นเซอร์ต่างๆ ในบริเวณที่สัญญาณมือถือปกติเข้าไปไม่ถึง เช่น ใต้ดิน ผนัง หรือกำแพง จึงอาจจะไม่สามารถใช้งานอุปกรณ์ IoT เหล่านี้ผ่านระบบมือถือในปัจจุบันได้

ด้วยเหตุนี้จึงได้มีการปรับปรุงเทคโนโลยีที่ใช้ในระบบมือถือให้มีการใช้พลังงานต่ำและครอบคลุมพื้นที่ได้ไกลหรือที่เรียกว่า เทคโนโลยีสื่อสารไร้สายระยะไกลแบบใช้พลังงานต่ำ (Low Power Wide Area [LPWA] technology) เพื่อรองรับกับการใช้งาน IoT โดยเทคโนโลยีที่เป็นไปตามมาตรฐานของระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่สากล (3GPP standards) ประกอบไปด้วย

Narrow Band IoT (NB-IoT) เป็นเทคโนโลยีการสื่อสารระยะไกลแบบใช้พลังงานต่ำ ที่มีการพัฒนาต่อยอดมาจากระบบ LTE (4G) เหมาะกับ application ที่ไม่ต้องการความเร็วในการส่งข้อมูลมากนัก เช่น Smart Parking หรือ Smart metering
NB-IoT มีคุณสมบัติดังนี้
1.1) รองรับการสื่อสารโดยใช้พลังงานต่ำ รองรับการใช้งานแบตเตอรี่ของอุปกรณ์ IoT ได้นานถึง 10 ปี
1.2) เพิ่มประสิทธิภาพในการรับสัญญาณให้ดีขึ้น (รองรับสัญญาณได้ดีขึ้น 20 dB หรือเพิ่มพื้นที่ให้บริการได้ 10 เท่า) ทำให้สามารถครอบคลุมพื้นที่ให้บริการได้มากขึ้นรวมถึงบริเวณที่สัญญานมือถือปกติเข้าไปไม่ถึงเช่น ใต้ดิน ผนัง กำแพงก็สามารถติดตั้งใช้งานอุปกรณ์ IoT ได้
1.3) สามารถรองรับการเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ IoT ได้เป็นจำนวนมาก (มากกว่าแสนอุปกรณ์ต่อสถานีฐาน)
1.4) เหมาะสำหรับการใช้งานอุปกรณ์ IoT ที่ต้องการความเร็วในการส่งสัญญาณไม่เกิน 200 kbps
1.5) ในระยะยาวอุปกรณ์จะมีราคาถูกกว่าอุปกรณ์ที่ใช้ 2G/3G/4G และ Cat-M1

LTE-M (Cat-M1) เป็นเทคโนโลยีการสื่อสารระยะไกลแบบใช้พลังงานต่ำอีกเทคโนโลยีหนึ่ง ที่มีการพัฒนาต่อยอดจากระบบ LTE (4G) เหมาะกับ application ที่ต้องการความเร็วในการส่งข้อมูลสูงกว่า NB-IoT แต่ยังคงประหยัดพลังงานอยู่ สามารถใช้ใน application แบบติดตามตำแหน่งอุปกรณ์เช่น Smart Transportation และ Asset Tracking ได้เป็นอย่างดี
LTE-M (Cat-M1) มีคุณสมบัติดังนี้
2.1) รองรับการสื่อสารโดยใช้พลังงานต่ำ รองรับการใช้งานแบตเตอรี่ของอุปกรณ์ IoT ได้นานถึง 10 ปี
2.2) เพิ่มประสิทธิภาพในการรับสัญญาณให้ดีขึ้น (รองรับสัญญาณได้ดีขึ้น 15 dB หรือเพิ่มพื้นที่ให้บริการได้ 7 เท่า) ทำให้สามารถครอบคลุมพื้นที่ให้บริการได้มากขึ้น
2.3) สามารถรองรับการเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ IoT ได้เป็นจำนวนมาก (มากกว่าล้านอุปกรณ์ต่อสถานีฐาน)
2.4) เหมาะสำหรับการใช้งานอุปกรณ์ IoT ที่ต้องการความเร็วในการส่งสัญญาณไม่เกิน 1 Mbps
2.5) สามารถใช้ใน application แบบติดตามตำแหน่งอุปกรณ์ได้เป็นอย่างดี
2.6) ในระยะยาวอุปกรณ์จะมีราคาถูกกว่าอุปกรณ์ที่ใช้ 2G/3G/4G

3) นอกจาก NB-IoT และ LTE-M (Cat-M1) แล้ว ยังมีอีกหนึ่งเทคโนโลยีใน 3GPP standards นั่นคือ Extended Coverage GSM (EC-GSM) ซึ่งอยู่ในกลุ่มเทคโนโลยีสื่อสารระยะไกลแบบใช้พลังงานต่ำเช่นกัน แต่เนื่องจากเทคโนโลยีนี้เป็นการพัฒนาต่อยอดจากระบบ GSM (2G) จึงขอไม่กล่าวรายละเอียดในเอกสารฉบับนี้

จะเห็นได้ว่า NB-IoT และ LTE-M (Cat-M1) เป็นเทคโนโลยีที่รองรับการใช้พลังงานต่ำ สามารถครอบคลุมพื้นที่ให้บริการได้กว้าง และยังสามารถรองรับการเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ IoT เป็นจำนวนมาก (massive IoT) จึงเป็นเทคโนโลยีที่ตอบโจทย์ LPWA IoT applications เพื่อก้าวไปสู่ 5G Massive IoT ในอนาคต

References
[1] Ericsson White Paper, “Cellular Networks for Massive IoT”, January 2016.
[2] Nokia Networks White Paper, “LTE-M Optimizing LTE for the Internet of Things”.