เครือข่าย LoRa กับการประยุกต์ใช้ ......ม...

บรรยายโดยผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.กิตติพงษ์ สวุรรณราช

kitti@psru.ac.thและนายสชุิน เขียวเนตร

suchin@psru.ac.th

ศนูย์เทคโนโลยีสารสนเทศมหาวิทยาลยัราชภฏัพิบลูสงคราม พิษณโุลก

เครือข่าย LoRa กับการประยุกต์ใช้งานใน Smart University

Agenda

• Internet of Things• IoTs Problems (Distance , wiring)• Introduction to LoRa• LoRa Device/Node and Gateway• LoRa Standard• LoRa vs NB-IoT• LoRa in Thailand • LoRa Case Study• LoRa for Smart University

https://www.gartner.com/smarterwithgartner/gartner-top-10-strategic-technology-trends-for-2018/

https://smarttech.smartsme.co.th/content/1902

What is IoT?

• The Internet of Things (IoT) is the network of

physical objects—devices, vehicles, buildings and

other items embedded with electronics, software,

sensors, and network connectivity—that enables

these objects to collect and exchange data.

“อินเทอร์เน็ตส าหรับสรรพสิ่ง”

Where is IoT?

It’s everywhere!

Smart

Appliances

Healthcare

Education – Partnership – Solutions

Information SecurityOffice of Budget and Finance

Wearable Tech

Education – Partnership – Solutions

Information SecurityOffice of Budget and Finance

IoTs Problems

• Distance (ภายนอกอาคาร)– สว่นใหญ่ IoTs จะใช้ในพืน้ท่ีใกล้ๆ ภายในอาคาร หรือระยะไมเ่กิน 100 เมตร หรืออาจจะไกลมากขึน้โดยใช้เครือข่ายอินเทอร์เน็ตท่ีสามารถเข้าถงึได้

• Cable wiring– ความยุง่ยากในการเดินสายสญัญาณ

– ระยะทางจ ากดั อาจจะไมเ่หมาะส าหรับการท างานในพืน้ท่ีกว้าง เช่น Smart Farm

Introduction to LoRa

LoRa® and LoRaWAN™. Low–Power, Wide-Area Networks (LPWAN) are projected to support a major portion of the billions of devices forecasted for the Internet of Things (IoT). LoRaWAN™ is designed from the bottom up to optimize LPWANs for battery lifetime, capacity, range, and cost. A summary of the LoRaWAN™ specification for the different regions will be given as well as high level comparison of the different technologies competing in the LPWAN space.

LoRa Gateway

LoRaWAN Architecture

Resources : livelession

LoRa กบัเทคโนโลยอ่ืีนๆ

LoRa Device/Node and Gateway

No. Freq.

1. 433 Mhz.

2. 868 Mhz.

3. 915 Mhz.

LoRa Gateway

LoRa Node (ESP32+OLED+LoRa+WiFi)

vs

• LoRa contains only the link layer protocol and is perfect to be used in P2P communications between nodes. LoRa modules are a little cheaper that the LoRaWAN ones.

• LoRaWAN includes the network layer too so it is possible to send the information to any Base Station already connected to a Cloud platform. LoRaWAN modules may work in different frequencies by just connecting the right antenna to its socket.

• These modules are based on the same modulation technology (the same PHY layer): LoRa™, developed by Semtech. The LoRa module implements a simple link protocol, created by Libelium. However, the LoRaWAN module runs the LoRaWAN protocol, a much richer and more advanced protocol, created by the LoRa Alliance.

• The LoRa module and the LoRaWAN module are not compatible because the protocols are different.

http://www.libelium.com/development/waspmote/documentation/lora-vs-lorawan/

LoRa Network Architecture

LoRa Regional Summary

LoRa Standard

การประยกุตใ์ชง้าน LoRa

คา่ RSSI จะเป็นตวับอกระยะหา่งจากต้นทาง

LoRA in Thailand

• ลงประกาศในราชกิจจานเุบกษา เรียบร้อย ปลดลอ็คยา่นความถ่ี 920-925 MHz ส าหรับ LoRa

• http://www.ratchakitcha.soc.go.th/DATA/PDF/2560/E/289/47.PDF

• http://www.ratchakitcha.soc.go.th/DATA/PDF/2560/E/289/51.PDF

• http://www.ratchakitcha.soc.go.th/DATA/PDF/2560/E/289/50.PDF

สรุป (ร่าง) ประกาศ กสทช.ฯ ท่ีเก่ียวขอ้งกบั LPWAN

• ในประกาศฯ LPWAN นัน้จะอยู่ในส่วนท่ี (2) กรณีเคร่ืองวิทยคุมนาคมประเภทสื่อสารข้อมลูทัว่ไป ที่ไมใ่ช่ RFID (Non-RFID) สามารถสรุปสาระส าคญัดงันี ้

• ให้ใช้คลื่นความถ่ี ๙๒๐-๙๒๕ เมกะเฮริตซ์• ถ้ามีก าลงัสง่ไมเ่กิน ๕๐๐ มิลลิวตัต์ ได้รับยกเว้น ไมต้่องได้รับใบอนญุาตให้ มี ใช้ และน าออก ซึง่เคร่ือง

วิทยคุมนาคมและใบอนญุ าตให้ตัง้ สถานีวิทยคุมนาคม แตไ่มไ่ด้รับยกเว้น ใบอนญุาตให้ท าน าเข้า และค้าซึง่เคร่ืองวิทย ุคมนาคม

• ถ้ามีก าลงัสง่สูงกว่า ๕๐๐ มิลลิวตัต์จะต้องได้รับใบอนญุาตวิทยคุมนาคมที่ เก่ียวข้อง และการใช้คลื่นความถ่ีดงักลา่ว จะต้องได้รับอนญุาตให้ใช้คลื่นความถ่ี ตามมาตรา ๔๕ แหง่พระราชบญัญตัิองค์กรจดัสรรคลื่นความถ่ี และ ก ากบัการประกอบกิจการวิทยกุระจายเสียง วิทยโุทรทศัน์ และกิจการโทรคมนาคม พ.ศ. ๒๕๕๓ และจะต้องได้รับ ใบอนญุาตประกอบกิจการโทรคมนาคมแบบที่ สาม

• ไม่ได้รับสิทธิคุ้มครองการรบกวน• จะเหน็วา่ช่วงคลื่นความถ่ีดงักลา่ว เป็นมาตฐาน Unlicense Frequency Band ของ

LoRaWAN ท่ีใช้กนัแพร่หลายอยู่แล้ว ซึง่จากร่าง ประกาศนี ้ก็ท าให้คาดหวงัได้ว่าในปี (2561) อตุสาหกรรม LoRaWAN IoT น่าจะคกึคกัย่ิงขึน้

LoRa in Thailand

LoRa for Smart University

ปี 2017 เร่ิมมีการทดสอบและทดลองใช้ LoRa บนพืน้ท่ีสว่นของการศกึษาหลกั (วิทยาเขต : ทุง่ทะเลแก้ว 997 ไร่) ได้แก่ Solar Smart Bin , Solar Co Station และ GPS Tracking U-bus services ฯลฯ เพ่ือเข้าสูก่ารเป็น Green and Smart University ในอนาคตhttp://itc.psru.ac.th

ESP32 LoRa SX1278 0.96 Inch Blue OLED Display Bluetooth WIFI Lora Kit 32

เป็นอปุกรณ์แรก ๆ และปัจจบุนัท่ีทีมศนูย์ IT เราใช้ทดสอบเครือข่าย LoRaด้วยคณุสมบตัิท่ีครบถ้วน และราคาท่ีถกู ใช้งานง่าย

ทดสอบการรับสง่ข้อความบนอาคารศนูย์ IT ชัน้ 6ไปยงัประตทูางออกที่ 2ด้วยระยะทาง 1.05 กม.

มหาวิทยาลยัราชภฏัพิบลูสงครามพืน้ท่ีสว่นทะเลแก้ว 997 ไร่

ทดสอบด้วยการสง่ข้อความค าวา่ Helloจาก Node A ไปยงั Node B ได้ไกลสดุท่ีประมาณ 1,000 ม. โดยสงัเกตจากค่า RSSI ไมเ่กิน -131

Lithium RechargeableBattery 1000 mAh 3.7v

สามารถท างานได้ประมาณ 7 ชม.

Case Study in PSRU

1. Solar Smart Binถงัขยะท่ีสามารถรายงานปริมาณขยะให้แม่บ้านหรือผู้ เก่ียวข้องทราบได้วา่สถานะใกล้เต็มหรือก่ี %

2. Solar Co Stationสถานีวดัคา่คาร์บอนไดออกไซด์ ส าหรับรถยนต์และจกัรยานยนต์ท่ีผู้ใช้บริการขบัข่ีผา่นจดุส าคญัๆภายในมหาวิทยาลยั

Solar Smart Bin

ESP32 LoRa + WiFiร่วมกบั Ultrasonic sensor

Solar Co Station

ESP32+LoRa+wifiwith Co sensor ,Temp and Humidity

For Green University

NB-IoT

Narrowband IoT (NB-IoT), also known as LTE Cat NB1, is a Low Power Wide Area (LPWA) technology that works virtually anywhere. It connects devices more simply and efficiently on already established mobile networks, and handles small amounts of fairly infrequent 2-way data, securely and reliably. And the best is, it provides:

NB-IoT ( Narrow Band IoT ) ถกูออกแบบโดย 3GPP ท่ีมีหน้าท่ีก าหนดสเปคทางด้านการสื่อสาร 3G, 4G/LTE ทกุวนันี ้ถกูประกาศมาครัง้แรกประมาณ กมุภาพนัธ์ 2015 โดยออกมาพร้อมกบั Release 13 ของมาตรฐาน 3GPP

LoRA NB-IoT

ลดหรือขจดัความพึง่พาผู้ให้บริการเครือข่าย ลงทนุตวัรับ-สง่เอง

จ าเป็นต้องพึง่พาผู้ให้บริการเครือข่าย

รองรับระยะทางประมาณ 15-20KM ในพืน้ท่ีโลง่ (สง่ข้อมลูในอตัราประมาณ 21 Kbps ใน Class A)

รองรับระยะทางได้ครอบคลมุมากกวา่ (ขึน้อยู่กบัพืน้ท่ีให้บริการเครือข่ายโทรศพัท์ 4G)

มีการรักษาความปลอดภยัแบบ AES-128 Security

LTE Data transmission Encryption AES

เหมาะกบังานท่ีเป็นแบบประจ าท่ี มีพืน้ท่ีการท างานชดัเจน

เหมาะกบังานท่ีมีการเคลื่อนท่ี

Battery : 5-10 Years Battery : 5-10 Years

เชิญชวนอบรม !! วันที่ 19 มกราคม 2561

“LoRa Network เทคโนโลยีการสื่อสารระยะไกล”เวลา 9.00-16.00 น.

Workshop โดยทีมนกัวิจยั LoRaจากมหาวิทยาลยัราชภฏัพิบลูสงคราม

คณุโสภณ พินิจกิจเจริญกลุ และทีมวิทยากร