การวิเคราะห์อย่างละเอียดเกี่ยวกับโปรโตคอลการสื่อสารของอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (IoT)

เนื่องจากจำนวนอุปกรณ์ IoT เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง การสื่อสารหรือการเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์เหล่านี้จึงกลายเป็นหัวข้อสำคัญที่ต้องพิจารณา การสื่อสารเป็นเรื่องธรรมดาและสำคัญมากสำหรับอินเทอร์เน็ตของสิ่งต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นเทคโนโลยีการส่งสัญญาณไร้สายระยะสั้นหรือเทคโนโลยีการสื่อสารเคลื่อนที่ ล้วนส่งผลต่อการพัฒนาอินเทอร์เน็ตของสิ่งต่างๆ ในด้านการสื่อสาร โปรโตคอลการสื่อสารมีความสำคัญเป็นพิเศษ โปรโตคอลเหล่านี้เป็นกฎและข้อตกลงที่ฝ่ายต่างๆ ต้องปฏิบัติตามเพื่อให้การสื่อสารหรือบริการเสร็จสมบูรณ์ บทความนี้จะแนะนำโปรโตคอลการสื่อสาร IoT ที่มีอยู่หลายแบบ ซึ่งมีประสิทธิภาพ อัตราการส่งข้อมูล การครอบคลุม พลังงาน และหน่วยความจำที่แตกต่างกัน โดยแต่ละแบบมีข้อดีและข้อเสียแตกต่างกันไป โปรโตคอลการสื่อสารบางแบบเหมาะสำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนขนาดเล็กเท่านั้น ในขณะที่บางแบบสามารถใช้ในโครงการเมืองอัจฉริยะขนาดใหญ่ได้ โปรโตคอลการสื่อสารของอินเทอร์เน็ตของสิ่งต่างๆ แบ่งออกเป็นสองประเภท คือ โปรโตคอลการเข้าถึงและโปรโตคอลการสื่อสาร โปรโตคอลการเข้าถึงโดยทั่วไปมีหน้าที่ในการสร้างเครือข่ายและการสื่อสารระหว่างอุปกรณ์ภายในเครือข่ายย่อย ในขณะที่โปรโตคอลการสื่อสารส่วนใหญ่เป็นโปรโตคอลการสื่อสารระหว่างอุปกรณ์ที่ทำงานบนโปรโตคอล TCP/IP ของอินเทอร์เน็ตแบบดั้งเดิม และมีหน้าที่ในการแลกเปลี่ยนข้อมูลและการสื่อสารระหว่างอุปกรณ์ผ่านทางอินเทอร์เน็ต

1. โปรโตคอลชั้นกายภาพและชั้นเชื่อมโยงข้อมูล

1. การสื่อสารเคลื่อนที่ทางไกล

(1) โปรโตคอลการสื่อสาร 2G/3G/4G หมายถึงโปรโตคอลระบบการสื่อสารเคลื่อนที่รุ่นที่สอง รุ่นที่สาม และรุ่นที่สี่ ตามลำดับ

(2) NB-IoT

อินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่งแบบแถบความถี่แคบ (NB-IoT) ได้กลายเป็นสาขาสำคัญของอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง NB-IoT สร้างขึ้นบนเครือข่ายเซลลูลาร์และใช้แบนด์วิดท์เพียงประมาณ 180kHz เท่านั้น สามารถติดตั้งได้โดยตรงบนเครือข่าย GSM, เครือข่าย UMTS หรือเครือข่าย LTE เพื่อลดต้นทุนการติดตั้งและทำให้การอัปเกรดราบรื่น NB-IoT มุ่งเน้นไปที่ตลาดอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (IoT) ที่ใช้พลังงานต่ำและครอบคลุมพื้นที่กว้าง (LPWA) และเป็นเทคโนโลยีเกิดใหม่ที่สามารถใช้งานได้อย่างกว้างขวางทั่วโลก มีคุณสมบัติเด่นคือ ครอบคลุมพื้นที่กว้าง เชื่อมต่อได้หลายอุปกรณ์ ความเร็วสูง ต้นทุนต่ำ ใช้พลังงานต่ำ และมีโครงสร้างที่ยอดเยี่ยม

ตัวอย่างการใช้งาน: ตัวอย่างการใช้งานที่เกิดจากเครือข่าย NB-IoT ได้แก่ ระบบจอดรถอัจฉริยะ ระบบป้องกันอัคคีภัยอัจฉริยะ ระบบน้ำประปาอัจฉริยะ ไฟถนนอัจฉริยะ จักรยานร่วมใช้ และเครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้านอัจฉริยะ

(3)5G

เทคโนโลยีการสื่อสารเคลื่อนที่ยุคที่ 5 (5G) เป็นเทคโนโลยีการสื่อสารเคลื่อนที่แบบเซลลูลาร์รุ่นล่าสุด เป้าหมายด้านประสิทธิภาพของ 5G ได้แก่ อัตราการรับส่งข้อมูลสูง ลดความหน่วง ประหยัดพลังงาน ลดต้นทุน เพิ่มขีดความสามารถของระบบ และเชื่อมต่ออุปกรณ์ได้จำนวนมาก

ตัวอย่างการใช้งาน: เทคโนโลยี AR/VR, อินเทอร์เน็ตของยานยนต์, การผลิตอัจฉริยะ, พลังงานอัจฉริยะ, การดูแลทางการแพทย์ไร้สาย, ความบันเทิงภายในบ้านไร้สาย, โดรนเชื่อมต่อ, การถ่ายทอดสดความละเอียดสูงพิเศษ/แบบพาโนรามา, ผู้ช่วย AI ส่วนบุคคล และเมืองอัจฉริยะ

2. การสื่อสารทางไกลที่ไม่ใช้เครือข่ายโทรศัพท์มือถือ

(1) อินเตอร์เน็ตไร้สาย

เนื่องจากการใช้งานเราเตอร์ WiFi ในบ้านและสมาร์ทโฟนได้รับความนิยมอย่างรวดเร็วในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา โปรโตคอล WiFi จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านบ้านอัจฉริยะ ข้อดีที่สำคัญที่สุดของโปรโตคอล WiFi คือสามารถเข้าถึงอินเทอร์เน็ตได้โดยตรง เมื่อเทียบกับ ZigBee โซลูชันบ้านอัจฉริยะที่ใช้โปรโตคอล WiFi ไม่จำเป็นต้องใช้เกตเวย์เพิ่มเติม และเมื่อเทียบกับโปรโตคอล Bluetooth ก็ไม่จำเป็นต้องพึ่งพาอุปกรณ์พกพา เช่น โทรศัพท์มือถือ

การครอบคลุมของ WiFi เชิงพาณิชย์ในสถานที่สาธารณะ เช่น ระบบขนส่งสาธารณะในเมืองและห้างสรรพสินค้า ได้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพของ WiFi เชิงพาณิชย์ในการใช้งานในสถานการณ์ต่างๆ อย่างไม่ต้องสงสัย

(2) ซิกบี

ZigBee เป็นโปรโตคอลการสื่อสารไร้สายสำหรับการส่งข้อมูลความเร็วต่ำและระยะทางสั้น เป็นเครือข่ายการส่งข้อมูลไร้สายที่มีความน่าเชื่อถือสูง คุณสมบัติหลักคือ ความเร็วต่ำ การใช้พลังงานต่ำ ต้นทุนต่ำ รองรับโหนดออนไลน์จำนวนมาก รองรับโทโพโลยีออนไลน์หลายแบบ ความซับซ้อนต่ำ รวดเร็ว น่าเชื่อถือ และปลอดภัย เทคโนโลยี ZigBee เป็นเทคโนโลยีใหม่ที่เพิ่งปรากฏขึ้นเมื่อไม่นานมานี้ โดยส่วนใหญ่ใช้เครือข่ายไร้สายในการส่งข้อมูล สามารถทำการเชื่อมต่อไร้สายในระยะทางสั้นๆ และเป็นเทคโนโลยีการสื่อสารเครือข่ายไร้สาย

ข้อดีโดยธรรมชาติของเทคโนโลยี ZigBee ทำให้มันค่อยๆ กลายเป็นเทคโนโลยีหลักในอุตสาหกรรมอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (IoT) และถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรม การเกษตร บ้านอัจฉริยะ และสาขาอื่นๆ

(3) โลรา

LoRa (LongRange, ระยะไกล) เป็นเทคโนโลยีการมอดูเลชั่นที่ให้ระยะการสื่อสารที่ไกลกว่าเทคโนโลยีที่คล้ายคลึงกัน LoRa ถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในเกตเวย์ เซ็นเซอร์ควัน การตรวจสอบระดับน้ำ การตรวจจับอินฟราเรด การระบุตำแหน่ง ปลั๊กไฟ และผลิตภัณฑ์ IoT อื่นๆ ในฐานะที่เป็นเทคโนโลยีไร้สายแบบแถบความถี่แคบ LoRa ใช้ความแตกต่างของเวลาในการรับสัญญาณเพื่อระบุตำแหน่งทางภูมิศาสตร์ ตัวอย่างการใช้งานการระบุตำแหน่งด้วย LoRa ได้แก่ เมืองอัจฉริยะและการตรวจสอบการจราจร การวัดและการขนส่ง การตรวจสอบตำแหน่งทางการเกษตร

3. การสื่อสารระยะใกล้

(1) RFID

RFID เป็นคำย่อของ Radio Frequency Identification หลักการคือการสื่อสารข้อมูลแบบไร้สัมผัสระหว่างเครื่องอ่านและแท็ก เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการระบุเป้าหมาย RFID มีการใช้งานอย่างแพร่หลาย ตัวอย่างการใช้งานทั่วไป ได้แก่ ชิปสำหรับสัตว์ ชิปสัญญาณเตือนภัยรถยนต์ ระบบควบคุมการเข้าออก ระบบควบคุมที่จอดรถ ระบบอัตโนมัติในสายการผลิต และการจัดการวัสดุ ระบบ RFID ที่สมบูรณ์ประกอบด้วยสามส่วน ได้แก่ เครื่องอ่าน (Reader) แท็กอิเล็กทรอนิกส์ (Tag) และระบบจัดการข้อมูล

(2)เอ็นเอฟซี

ชื่อเต็มภาษาจีนของ NFC คือ เทคโนโลยีการสื่อสารระยะใกล้ (Near Field Communication Technology) NFC พัฒนาขึ้นบนพื้นฐานของเทคโนโลยีการระบุตัวตนด้วยคลื่นความถี่วิทยุแบบไร้สัมผัส (RFID) และผสานรวมกับเทคโนโลยีการเชื่อมต่อไร้สาย ทำให้เป็นวิธีการสื่อสารที่ปลอดภัยและรวดเร็วมากสำหรับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ ซึ่งกำลังได้รับความนิยมมากขึ้นในชีวิตประจำวันของเรา คำว่า "ระยะใกล้" ในชื่อภาษาจีนของ NFC หมายถึงคลื่นวิทยุที่อยู่ใกล้สนามแม่เหล็กไฟฟ้า

ตัวอย่างการใช้งาน: ใช้ในการควบคุมการเข้าออก การบันทึกเวลาเข้างาน ผู้เยี่ยมชม การลงทะเบียนเข้าร่วมประชุม การลาดตระเวน และด้านอื่นๆ NFC มีฟังก์ชันต่างๆ เช่น การโต้ตอบระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์ และการโต้ตอบระหว่างเครื่องจักรด้วยกัน

(3) บลูทูธ

เทคโนโลยีบลูทูธเป็นมาตรฐานสากลแบบเปิดสำหรับการสื่อสารข้อมูลและเสียงแบบไร้สาย เป็นเทคโนโลยีการเชื่อมต่อไร้สายระยะสั้นแบบพิเศษที่สร้างสภาพแวดล้อมการสื่อสารสำหรับอุปกรณ์แบบอยู่กับที่และแบบเคลื่อนที่โดยอาศัยการเชื่อมต่อไร้สายระยะสั้นที่มีต้นทุนต่ำ

บลูทูธสามารถใช้ในการแลกเปลี่ยนข้อมูลแบบไร้สายระหว่างอุปกรณ์ต่างๆ มากมาย รวมถึงโทรศัพท์มือถือ PDA หูฟังไร้สาย แล็ปท็อป และอุปกรณ์ต่อพ่วงอื่นๆ การใช้เทคโนโลยี "บลูทูธ" สามารถลดความซับซ้อนของการสื่อสารระหว่างอุปกรณ์ปลายทางในการสื่อสารเคลื่อนที่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และยังสามารถลดความซับซ้อนของการสื่อสารระหว่างอุปกรณ์กับอินเทอร์เน็ต ทำให้การส่งข้อมูลรวดเร็วและมีประสิทธิภาพมากขึ้น ขยายขอบเขตของการสื่อสารไร้สายให้กว้างขึ้น


4. การสื่อสารแบบมีสาย

(1)ยูเอสบี

USB ซึ่งเป็นคำย่อของ Universal Serial Bus ในภาษาอังกฤษ คือมาตรฐานบัสภายนอกที่ใช้ในการกำหนดมาตรฐานการเชื่อมต่อและการสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ภายนอก เป็นเทคโนโลยีอินเทอร์เฟซที่ใช้ในด้านพีซี

(2) โปรโตคอลการสื่อสารแบบอนุกรม

โปรโตคอลการสื่อสารแบบอนุกรมหมายถึงข้อกำหนดที่เกี่ยวข้องซึ่งระบุเนื้อหาของแพ็กเก็ตข้อมูล ซึ่งรวมถึงบิตเริ่มต้น ข้อมูลหลัก บิตตรวจสอบ และบิตหยุด ทั้งสองฝ่ายจำเป็นต้องตกลงกันในรูปแบบแพ็กเก็ตข้อมูลที่สอดคล้องกันเพื่อส่งและรับข้อมูลได้อย่างปกติ ในการสื่อสารแบบอนุกรม โปรโตคอลที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ RS-232, RS-422 และ RS-485

การสื่อสารแบบอนุกรมหมายถึงวิธีการสื่อสารที่ส่งข้อมูลทีละบิตผ่านสายส่งข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ต่อพ่วงและคอมพิวเตอร์ วิธีการสื่อสารนี้ใช้สายส่งข้อมูลน้อยกว่าและสามารถประหยัดค่าใช้จ่ายในการสื่อสารทางไกลได้ แต่ความเร็วในการส่งข้อมูลจะต่ำกว่าการส่งข้อมูลแบบขนาน คอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่ (ไม่รวมแล็ปท็อป) มีพอร์ตอนุกรม RS-232 สองพอร์ต การสื่อสารแบบอนุกรมยังเป็นโปรโตคอลการสื่อสารที่ใช้กันทั่วไปสำหรับอุปกรณ์และเครื่องมือวัดอีกด้วย

(3) อีเธอร์เน็ต

อีเธอร์เน็ตเป็นเทคโนโลยีเครือข่ายท้องถิ่นสำหรับคอมพิวเตอร์ มาตรฐาน IEEE 802.3 ขององค์กร IEEE ได้กำหนดมาตรฐานทางเทคนิคของอีเธอร์เน็ต ซึ่งระบุเนื้อหาต่างๆ รวมถึงการเดินสายในระดับกายภาพ สัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ และโปรโตคอลในระดับการเข้าถึงสื่อ

(4) เอ็มบัส

ระบบอ่านมิเตอร์ระยะไกล MBus (symphonic mbus) เป็นบัส 2 สายมาตรฐานของยุโรป ซึ่งส่วนใหญ่ใช้สำหรับเครื่องมือวัดการบริโภค เช่น มิเตอร์วัดความร้อนและมิเตอร์วัดน้ำ

2. ชั้นเครือข่ายและโปรโตคอลการส่งข้อมูล

1、ไอพีเวอร์ชัน 4

โปรโตคอลการสื่อสารทางอินเทอร์เน็ตเวอร์ชัน 4 (IPv4) คือเวอร์ชันปรับปรุงครั้งที่สี่ในกระบวนการพัฒนาโปรโตคอลอินเทอร์เน็ต และเป็นเวอร์ชันแรกที่ใช้งานอย่างแพร่หลาย IPv4 เป็นหัวใจหลักของอินเทอร์เน็ตและเป็นเวอร์ชันของโปรโตคอลอินเทอร์เน็ตที่ใช้กันมากที่สุด

2、ไอพีเวอร์ชัน 6

โปรโตคอลอินเทอร์เน็ตเวอร์ชัน 6 (IPv6) เนื่องจากปัญหาใหญ่ที่สุดของ IPv4 คือทรัพยากรที่อยู่เครือข่ายที่มีจำกัด ซึ่งจำกัดการใช้งานและการพัฒนาของอินเทอร์เน็ตอย่างร้ายแรง การใช้ IPv6 ไม่เพียงแต่แก้ปัญหาเรื่องจำนวนทรัพยากรที่อยู่เครือข่ายเท่านั้น แต่ยังแก้ปัญหาอุปสรรคในการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตของอุปกรณ์หลายประเภทอีกด้วย

3、ทีซีพี

โปรโตคอลควบคุมการส่งข้อมูล (TCP) เป็นโปรโตคอลการสื่อสารระดับชั้นการขนส่งแบบเชื่อมต่อที่เชื่อถือได้ และใช้สตรีมไบต์เป็นพื้นฐาน TCP ถูกออกแบบมาเพื่อรองรับลำดับชั้นของโปรโตคอลที่รองรับแอปพลิเคชันเครือข่ายหลายประเภท TCP ถูกใช้เพื่อให้บริการการสื่อสารที่เชื่อถือได้ระหว่างคู่ของกระบวนการในคอมพิวเตอร์โฮสต์ที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายการสื่อสารคอมพิวเตอร์ที่แตกต่างกันแต่เชื่อมต่อถึงกัน TCP สันนิษฐานว่าสามารถรับบริการดาตาแกรมแบบง่ายๆ ซึ่งอาจไม่น่าเชื่อถือได้จากโปรโตคอลระดับล่าง

4、6ต่ำWPAN

6LoWPAN เป็นมาตรฐานเครือข่ายส่วนบุคคลไร้สายความเร็วต่ำที่ใช้ IPv6 โดยเฉพาะอย่างยิ่ง IPv6 บนมาตรฐาน IEEE 802.15.4

3. โปรโตคอลเลเยอร์แอปพลิเคชัน

1、ระบบ MQTT

MQTT (Message Queue Telemetry Transport) ซึ่งแปลเป็นภาษาจีนแล้ว เป็นโปรโตคอลการส่งข้อมูลทางไกล โดยมีโหมดการส่งข้อความหลักสองโหมด คือ การสมัครรับข้อมูลและการเผยแพร่ มีลักษณะที่เรียบง่าย น้ำหนักเบา และใช้งานง่าย เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการกระจายข้อความในสภาพแวดล้อมที่มีข้อจำกัด (แบนด์วิดท์ต่ำ ความหน่วงของเครือข่ายสูง และการสื่อสารเครือข่ายไม่เสถียร) และเป็นโปรโตคอลการส่งข้อมูลมาตรฐานสำหรับอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (Internet of Things)

ในหลายกรณี รวมถึงในสภาพแวดล้อมที่มีข้อจำกัด เช่น การสื่อสารระหว่างเครื่องจักร (M2M) และอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (IoT) เทคโนโลยีนี้ถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในเซ็นเซอร์การสื่อสารผ่านดาวเทียม อุปกรณ์ทางการแพทย์สำหรับการโทรออกเป็นครั้งคราว บ้านอัจฉริยะ และอุปกรณ์ขนาดเล็กบางชนิด

2、ระบบ CoAP

CoAP (Constrained Application Protocol) เป็นโปรโตคอลที่คล้ายกับเว็บในโลกของอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (IoT) เหมาะสำหรับเซ็นเซอร์ขนาดเล็กที่ใช้พลังงานต่ำ สวิตช์ วาล์ว และส่วนประกอบที่คล้ายกัน ซึ่งจำเป็นต้องควบคุมหรือตรวจสอบจากระยะไกลผ่านเครือข่ายอินเทอร์เน็ตมาตรฐาน เซิร์ฟเวอร์ไม่จำเป็นต้องตอบสนองต่อประเภทที่ไม่รองรับ

3、การตั้งค่า REST/HTTP

RESTful คือรูปแบบสถาปัตยกรรมซอฟต์แวร์แบบอิงทรัพยากร ทรัพยากรที่ว่านี้คือสิ่งต่างๆ บนเครือข่าย หรือข้อมูลเฉพาะบนเครือข่าย รูปภาพหรือเพลงก็ถือเป็นทรัพยากร RESTful API คือการใช้งานที่อิงตามโปรโตคอล HTTP (HTTP เป็นโปรโตคอลระดับแอปพลิเคชัน ซึ่งเรียบง่ายและรวดเร็ว)

แอปพลิเคชันหรือการออกแบบที่ตรงตามข้อกำหนดของ REST เรียกว่า RESTful API และ API ที่ออกแบบตามข้อกำหนดของ REST เรียกว่า RESTful API

4. โปรโตคอล ท.บ

DDS (Data Distribution Service) คือโปรโตคอลมิดเดิลแวร์สำหรับบริการกระจายข้อมูลแบบเรียลไทม์แบบกระจายศูนย์ เปรียบเสมือน "TCP/IP" ในเครือข่ายแบบเรียลไทม์แบบกระจายศูนย์ ใช้เพื่อแก้ปัญหาการเชื่อมต่อระหว่างโปรโตคอลเครือข่ายในเครือข่ายแบบเรียลไทม์ หน้าที่ของมันเทียบเท่ากับ "บัสบนบัส"

5、ระบบ AMQP

AMQP หรือ Advanced Message Queuing Protocol เป็นโปรโตคอลการจัดคิวข้อความขั้นสูงระดับแอปพลิเคชันมาตรฐานที่ให้บริการการส่งข้อความแบบครบวงจร เป็นมาตรฐานเปิดสำหรับโปรโตคอลระดับแอปพลิเคชันและได้รับการออกแบบมาสำหรับมิดเดิลแวร์ที่เน้นการส่งข้อความ ไคลเอนต์และมิดเดิลแวร์ที่ใช้โปรโตคอลนี้สามารถส่งข้อความได้โดยไม่ถูกจำกัดด้วยผลิตภัณฑ์ไคลเอนต์/มิดเดิลแวร์ที่แตกต่างกัน ภาษาการพัฒนาที่แตกต่างกัน ฯลฯ ตัวอย่างการใช้งานใน Erlang ได้แก่ RabbitMQ เป็นต้น

6、XMPP อินพุต

XMPP เป็นโปรโตคอลที่ใช้ XML ซึ่งเป็นส่วนย่อยของ Standard Universal Markup Language (VIL) ทำให้มีความยืดหยุ่นในการพัฒนาในสภาพแวดล้อม XML ดังนั้น แอปพลิเคชันที่ใช้ XMPP จึงมีความสามารถในการปรับขนาดได้สูง หลังจากได้รับการขยายแล้ว XMPP สามารถรองรับความต้องการของผู้ใช้โดยการส่งข้อมูลเพิ่มเติม และแอปพลิเคชันต่างๆ เช่น ระบบเผยแพร่เนื้อหาและบริการตามที่อยู่ สามารถสร้างขึ้นบน XMPP ได้

4. การเปรียบเทียบโปรโตคอลการสื่อสารบางประเภท

1. การเปรียบเทียบระหว่างโปรโตคอล NB-IoT และโปรโตคอล LoRa

ประการแรก เรื่องแถบความถี่ LoRa ทำงานในแถบความถี่ที่ไม่ต้องขออนุญาตซึ่งต่ำกว่า 1GHz และไม่จำเป็นต้องเสียค่าธรรมเนียมเพิ่มเติมในการใช้งาน ในขณะที่ NB-IoT และการสื่อสารผ่านเครือข่ายมือถือใช้แถบความถี่ต่ำกว่า 1GHz ซึ่งได้รับอนุญาตตามข้อกำหนด 2113 และต้องเสียค่าใช้จ่าย

ประการที่สอง อายุการใช้งานแบตเตอรี่ โมดูล LoRa มีคุณสมบัติเฉพาะตัวในการจัดการกับสัญญาณรบกวน การทับซ้อนของเครือข่าย ความสามารถในการขยายขนาด ฯลฯ แต่ไม่สามารถให้คุณภาพการบริการได้เท่ากับโปรโตคอลเซลลูลาร์ ด้วยเหตุผลด้านคุณภาพการบริการ NB-IoT จึงไม่สามารถให้แบตเตอรี่ใช้งานได้นานเท่ากับ LoRa

ประการที่สาม ต้นทุนอุปกรณ์ สำหรับอุปกรณ์ปลายทาง โปรโตคอล LoRa นั้นง่ายกว่า NB-IoT พัฒนาได้ง่ายกว่า และใช้งานได้จริงและเข้ากันได้กับไมโครโปรเซสเซอร์มากกว่า ในขณะเดียวกัน โมดูล LoRa ราคาประหยัดและเทคโนโลยีค่อนข้างสมบูรณ์ก็มีวางจำหน่ายในตลาดแล้ว และจะมีเวอร์ชันที่ได้รับการอัปเกรดออกมาเรื่อยๆ

ประการที่สี่ การครอบคลุมเครือข่ายและตารางการติดตั้งใช้งาน มาตรฐาน NB-IoT ได้รับการประกาศในปี 2016 นอกเหนือจากการติดตั้งเครือข่ายแล้ว การนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์และการสร้างห่วงโซ่อุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องจะต้องใช้เวลานานและต้องใช้ความพยายามมากขึ้นในการสำรวจ ห่วงโซ่อุตสาหกรรมทั้งหมดของ LoRa ค่อนข้างเป็นผู้ใหญ่แล้ว และผลิตภัณฑ์ของมันก็ "พร้อมสำหรับการเปิดตัว" ในขณะเดียวกัน หลายประเทศทั่วโลกกำลังดำเนินการหรือได้ดำเนินการติดตั้งเครือข่ายทั่วประเทศเสร็จสิ้นแล้ว

2. การเปรียบเทียบโปรโตคอล Bluetooth, WiFi และ ZigBee

ในปัจจุบัน ข้อดีของ WiFi คือการใช้งานอย่างแพร่หลายและได้รับความนิยมในครัวเรือนนับพัน ข้อดีของ ZigBee คือการใช้พลังงานต่ำและเครือข่ายที่จัดระเบียบตัวเอง ข้อดีของเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายแบบไร้คลื่นความถี่ UWB คืออัตราการส่งข้อมูลสูง และข้อดีของ Bluetooth คือการเชื่อมต่อเครือข่ายที่ง่าย อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีทั้งสามนี้ก็มีข้อเสียของตัวเอง และไม่มีเทคโนโลยีใดที่สามารถตอบสนองความต้องการทั้งหมดของบ้านอัจฉริยะได้อย่างสมบูรณ์

การเกิดขึ้นของเทคโนโลยีบลูทูธทำให้การสื่อสารไร้สายในระยะสั้นเป็นไปได้ แต่โปรโตคอลที่ซับซ้อน การใช้พลังงานสูง และต้นทุนสูง ทำให้ไม่เหมาะสมสำหรับการควบคุมทางอุตสาหกรรมและเครือข่ายภายในบ้านที่ต้องการต้นทุนต่ำและการใช้พลังงานต่ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง อุปสรรคที่ใหญ่ที่สุดของบลูทูธคือระยะการส่งสัญญาณที่จำกัด โดยทั่วไปแล้ว ระยะการส่งสัญญาณที่มีประสิทธิภาพอยู่ที่ประมาณ 10 เมตร ปัญหาต่างๆ เช่น ความสามารถในการต้านทานการรบกวนที่อ่อนแอ และปัญหาด้านความปลอดภัยของข้อมูล ก็เป็นปัจจัยหลักที่จำกัดการพัฒนาและการใช้งานในวงกว้างต่อไป

WiFi เป็นเทคโนโลยีการส่งสัญญาณไร้สายระยะสั้นที่สามารถเข้าถึงสัญญาณไร้สายได้ตลอดเวลา มีความคล่องตัวสูงและเหมาะสำหรับการใช้งานในสำนักงานและที่บ้าน อย่างไรก็ตาม WiFi ก็มีข้อเสียที่สำคัญเช่นกัน เนื่องจาก WiFi ใช้เทคโนโลยีคลื่นความถี่วิทยุในการส่งและรับข้อมูลผ่านอากาศ และใช้คลื่นวิทยุในการส่งสัญญาณข้อมูล จึงมีความไวต่อการรบกวนจากภายนอกมากกว่า

ZigBee เป็นเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายที่ได้รับการยอมรับในระดับสากล พอร์ตเครือข่ายแต่ละพอร์ตสามารถเข้าถึงพอร์ตได้มากถึงกว่า 65,000 พอร์ต ซึ่งเหมาะสำหรับการใช้งานในบ้าน อุตสาหกรรม เกษตรกรรม และสาขาอื่นๆ ในขณะที่อุปกรณ์เครือข่าย Bluetooth และ WiFi สามารถเข้าถึงได้เพียง 10 พอร์ต ซึ่งเห็นได้ชัดว่าไม่เพียงพอต่อความต้องการของครัวเรือน นอกจากนี้ ZigBee ยังมีข้อดีในด้านการใช้พลังงานต่ำและต้นทุนต่ำอีกด้วย

3. การเปรียบเทียบระหว่างโปรโตคอล MQTT และโปรโตคอล CoAP

MQTT เป็นโปรโตคอลการสื่อสารแบบหลายต่อหลาย (many-to-many) ที่ใช้ในการส่งข้อความระหว่างไคลเอ็นต์ต่างๆ ผ่านพร็อกซีตัวกลาง โดยแยกผู้ผลิตและผู้บริโภคออกจากกัน และอนุญาตให้ไคลเอ็นต์เผยแพร่ข้อความ และปล่อยให้พร็อกซีตัดสินใจเกี่ยวกับการกำหนดเส้นทางและการคัดลอกข้อความ แม้ว่า MQTT จะรองรับการจัดเก็บข้อมูลแบบถาวรได้บ้าง แต่ก็เหมาะที่สุดสำหรับการใช้งานเป็นระบบสื่อสารข้อมูลแบบเรียลไทม์

CoAP เป็นโปรโตคอลแบบจุดต่อจุดเป็นหลัก ใช้สำหรับส่งข้อมูลที่มีสถานะระหว่างไคลเอ็นต์และเซิร์ฟเวอร์ แม้ว่าจะรองรับการสังเกตทรัพยากร แต่ CoAP เหมาะที่สุดสำหรับโมเดลการถ่ายโอนข้อมูลที่มีสถานะ และไม่ใช่แบบอิงเหตุการณ์โดยสมบูรณ์

ไคลเอนต์ MQTT สร้างการเชื่อมต่อ TCP ที่มีอายุการใช้งานยาวนาน ซึ่งโดยปกติแล้วหมายความว่าไม่มีปัญหาใดๆ ทั้งไคลเอนต์ CoAP และเซิร์ฟเวอร์ต่างส่งและรับแพ็กเก็ต UDP ในสภาพแวดล้อม NAT สามารถใช้การทำอุโมงค์หรือการส่งต่อพอร์ตเพื่ออนุญาตให้ CoAP ทำงานได้ หรือเช่นเดียวกับ LWM2M อุปกรณ์อาจเริ่มต้นการเชื่อมต่อส่วนหน้าก่อน

MQTT ไม่รองรับแท็กประเภทข้อความหรือเมตาเดตาอื่นๆ เพื่อช่วยให้ไคลเอ็นต์เข้าใจ ข้อความ MQTT สามารถใช้ได้เพื่อวัตถุประสงค์ใดๆ ก็ได้ แต่ไคลเอ็นต์ทั้งหมดต้องรู้จักรูปแบบข้อมูลที่ส่งขึ้นไปเพื่อให้สามารถสื่อสารกันได้ ในทางกลับกัน CoAP ให้การสนับสนุนในตัวสำหรับการเจรจาและการค้นหาเนื้อหา ทำให้เครื่องต่างๆ สามารถตรวจจับกันและกันเพื่อหาวิธีแลกเปลี่ยนข้อมูลได้

ทั้งสองโปรโตคอลมีข้อดีและข้อเสีย และการเลือกใช้โปรโตคอลที่เหมาะสมนั้นขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชันของคุณ

บทความนี้คัดลอกมาจาก "สมาคมการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีอัจฉริยะอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่งแห่งปักกิ่งเพื่อสนับสนุนการคุ้มครองสิทธิ์ในทรัพย์สินทางปัญญา โปรดระบุแหล่งที่มาและผู้เขียนต้นฉบับเมื่อนำไปพิมพ์ซ้ำ หากพบการละเมิดลิขสิทธิ์ โปรดติดต่อเราเพื่อลบออก