ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายในอุตสาหกรรม
ระบบไร้สายสำหรับภาคอุตสาหกรรมมีศักยภาพในการพัฒนาอย่างมหาศาล
ผลการวิจัยล่าสุดจาก เอชเอสเอ็ม เครือข่าย แสดงให้เห็นว่าตลาดเครือข่ายอุตสาหกรรมยังคงขยายตัวอย่างต่อเนื่อง โดยคาดว่าจะเติบโต 7% ในปี 2024 เป็นที่น่าสังเกตว่าเทคโนโลยีไร้สายเติบโตอย่างต่อเนื่องในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา แม้ว่าอัตราการเติบโตจะชะลอตัวลงเล็กน้อยตามรายงานต่างๆ เมื่อพิจารณาตามประเภทเครือข่าย โซลูชันไร้สายยังคงครองส่วนแบ่ง 7% ของตลาดโดยรวม ตลาดมีการนำเสนอผลิตภัณฑ์ที่รองรับระบบไร้สายสำหรับอุตสาหกรรมมากขึ้นเรื่อยๆ และการยอมรับโซลูชันไร้สายในสภาพแวดล้อมโรงงานก็เพิ่มขึ้น กรณีการใช้งานทั่วไป ได้แก่ การทดแทนสายเคเบิล การเข้าถึงเครื่องจักรแบบไร้สาย และการเชื่อมต่อกับอุปกรณ์อุตสาหกรรมเคลื่อนที่
เอกสารไวท์เปเปอร์ด้านการวิจัยและพัฒนาอุตสาหกรรม 4.0 ของเยอรมนี และกลยุทธ์การนำไปใช้และสถาปัตยกรรมอ้างอิงอุตสาหกรรม 4.0 ของเยอรมนี ต่างก็มองว่าเทคโนโลยีไร้สายเป็นองค์ประกอบสำคัญของการวิจัยและนวัตกรรมเทคโนโลยีการสื่อสารเครือข่ายในอุตสาหกรรม 4.0
เหตุผลที่อุตสาหกรรม 4.0 ของเยอรมนีและอินเทอร์เน็ตอุตสาหกรรมของอเมริกาให้ความสำคัญอย่างยิ่งต่อการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีไร้สายในอุตสาหกรรมนั้น เป็นเพราะเครือข่ายไร้สายมีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนเหนือกว่าเครือข่ายแบบใช้สายในอุตสาหกรรมที่มีอยู่เดิม
● ลดต้นทุนการก่อสร้างและบำรุงรักษาเครือข่ายได้อย่างมาก เครือข่ายไร้สายสามารถติดตั้งได้อย่างรวดเร็ว และสายเคเบิลและอุปกรณ์ป้องกันที่เกี่ยวข้องสามารถวางแบบไร้สายได้ในสถานที่ต่างๆ เช่น โรงงาน อู่ซ่อมรถ และสภาพแวดล้อมอื่นๆ ต้นทุนการติดตั้งและบำรุงรักษาจึงลดลง
● เพิ่มความยืดหยุ่นให้กับสายการผลิต เทคโนโลยีไร้สายช่วยให้สามารถเคลื่อนย้ายอุปกรณ์ภาคสนามได้อย่างสะดวก และช่วยให้สามารถปรับเปลี่ยนสายการผลิตได้อย่างยืดหยุ่นและรวดเร็วตามความต้องการในการผลิตและการใช้งานของอุตสาหกรรม
● สามารถใช้งานได้ในสภาพแวดล้อมที่หลากหลาย เนื่องจากเทคโนโลยีไร้สายได้ก้าวข้ามข้อจำกัดของการติดตั้งแบบใช้สาย และมีสถาปัตยกรรมเครือข่ายที่หลากหลาย เช่น แบบตาข่ายและแบบดาว จึงสามารถติดตั้งได้อย่างรวดเร็วในสถานการณ์ทางอุตสาหกรรมต่างๆ
เทคโนโลยีไร้สายที่เกี่ยวข้องกับเครือข่ายอุตสาหกรรม
ตามระยะการสื่อสารไร้สาย เทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายสามารถแบ่งออกเป็นเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายระยะสั้นและเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายระยะไกล:
● เทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายระยะสั้น: รวมถึงเทคโนโลยีการสื่อสารระยะสั้นแบบดั้งเดิม เช่น ไวล์แลน, บลูทูธ, ซิกบี และ ไรดิกราฟ ตลอดจนเทคโนโลยีการสื่อสารระยะสั้นเฉพาะสำหรับงานอุตสาหกรรม เช่น ไวร์เลสฮาร์ท, ISA100.11a, WIA-พีเอ เป็นต้น
● เทคโนโลยีการสื่อสารเครือข่ายบริเวณกว้าง: รวมถึงเทคโนโลยีโทรศัพท์มือถือ 2G/3G/4G/5G และเทคโนโลยี แอลพีดับเบิลยูเอ, หมายเหตุ-อินเทอร์เน็ตของสิ่งต่างๆ (IoT) และ อีเอ็มทีซี เป็นเทคโนโลยีคลื่นความถี่ที่ได้รับอนุญาต ในขณะที่ โลรา และ ซิกฟ็อกซ์ เป็นเทคโนโลยีคลื่นความถี่ที่ไม่ต้องขออนุญาต
คุณสมบัติของเทคโนโลยีไร้สาย
การประยุกต์ใช้เครือข่ายไร้สายในภาคอุตสาหกรรมนั้นต้องการการออกแบบเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในระดับที่แตกต่างกันไปตามลักษณะการใช้งานและบริการที่ให้บริการ นอกจากนี้ ความเร็วในการสื่อสารไร้สายยังสามารถแบ่งออกเป็น การสื่อสารความเร็วสูงและการสื่อสารความเร็วต่ำ ตารางแสดงตัวอย่างสถานการณ์การใช้งานเทคโนโลยีไร้สายทั่วไป
หมวดหมู่ | ระยะทางการสื่อสาร | การสื่อสาร ประเมิน | การใช้งานทั่วไป |
บลูทูธ | 10 เมตร | 20 เมตร | การสื่อสารระยะสั้น, การสตรีมเสียง, การซิงโครไนซ์ไฟล์ |
ไวไฟ | 50 เมตร | 200 เมตร | เครือข่ายภายในบ้านหรือที่ทำงาน วิดีโอออนไลน์ เกมขนาดใหญ่ และการดาวน์โหลดไฟล์ ฯลฯ |
ซิกบี
| 200 เมตร | 250kbps | ย่านความถี่ 2.4G ความเร็วต่ำและใช้พลังงานต่ำ เหมาะสำหรับอุปกรณ์ อินเทอร์เน็ตของสิ่งต่างๆ (IoT) เช่น การสื่อสารข้อมูลจากเซ็นเซอร์ และการควบคุมเครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้านจากระยะไกล |
ไวร์เลสฮาร์ท | 200 เมตร | 250kbps
| ย่านความถี่ 2.4G ความเร็วต่ำ ใช้พลังงานต่ำ และมีความน่าเชื่อถือสูง มีการปรับปรุงทางเทคนิคมากมายสำหรับโรงงานอุตสาหกรรมในด้านความน่าเชื่อถือ รับประกันการป้องกันการรบกวนและการหน่วงเวลา |
โลรา
| 1-20 กม.
| 0.3-5kbps
| แถบความถี่ ซับจี ที่ได้รับอนุญาตฟรี, เกษตรกรรมอัจฉริยะ, อาคารอัจฉริยะ การติดตามโลจิสติกส์ จำเป็นต้องสร้างเครือข่ายของคุณเอง |
เอ็นบี-ไอโอที
| 1-20 กม.
| <250kbps
| แถบความถี่ ซับจี ที่ได้รับอนุญาต, มิเตอร์น้ำ, ที่จอดรถ, การติดตามสัตว์เลี้ยง เครื่องตรวจจับควันไฟ ทำงานผ่านเครือข่ายผู้ให้บริการ |
5G
| 500 เมตร
| 1Gbps
| ความเร็วสูง, ความหน่วงต่ำ, จำนวนการเชื่อมต่อมาก, ความน่าเชื่อถือสูง การขับขี่อัตโนมัติ, โดรน, วีอาร์/อาร์, โรงงานอัจฉริยะ และการดูแลทางการแพทย์อัจฉริยะ |
แนวโน้มการพัฒนาของเครือข่ายไร้สายส่วนใหญ่จะเป็นการซ้อนทับและการเสริมด้วยการบูรณาการ
ระบบควบคุมอุตสาหกรรมเป็นระบบแบบครบวงในตัวเอง โดยยึดหลักความเสถียรและความน่าเชื่อถือเป็นสำคัญ ดังนั้นบริษัทอุตสาหกรรมจึงระมัดระวังเป็นอย่างมากในการดัดแปลงแก้ไข โดยเฉพาะอย่างยิ่งสถานประกอบการด้านการผลิตและบริการอุตสาหกรรมที่มีความต้องการข้อมูลเกี่ยวกับอุปกรณ์การผลิต สภาพแวดล้อม เครื่องมือการผลิต ฯลฯ อย่างเร่งด่วน นอกจากนี้ การติดตั้งระบบแบบใช้สายไฟนั้นมีค่าใช้จ่ายสูงและยุ่งยาก จึงได้นำวิธีการวางซ้อน (โอเวอร์เลย์) มาใช้ในการติดตั้งเครือข่ายไร้สาย
วิธีการวางซ้อนเครือข่าย หมายถึงการสร้างเครือข่ายไร้สายภายนอกเครือข่ายโรงงานที่มีอยู่เดิม เพื่อรวบรวมข้อมูลอุปกรณ์และผลิตภัณฑ์ และควบคุมอุปกรณ์ทั้งแบบเรียลไทม์และไม่เรียลไทม์ในบางสถานการณ์ บางบริษัทกำลังพยายามนำวิธีการแบบผสานรวมมาใช้ในการติดตั้งเครือข่ายไร้สาย กล่าวคือ ใช้เครือข่ายไร้สายค่อยๆ ทดแทนอุปกรณ์ปลายทางเครือข่ายควบคุมอุตสาหกรรมที่มีอยู่เดิม (เช่น ฟิลด์บัสและเครือข่ายขนาดใหญ่) เพื่อให้สามารถรวบรวมและควบคุมข้อมูลแบบไร้สายได้
