was successfully added to your cart.

6LowPan over BLE ( Bluetooth Low Energy ) หนึ่งในเทคโนโลยี IoT เชื่อมต่อผ่าน IP ที่ไม่ได้มีแค่ WiFI และสายแลน ( ตอนที่ 1 เกริ่นนำ )

By May 10, 2015RaspberryPI

เริ่มต้นแนะนำ 6LowPan Over BLE เทคโนโลยี IoT เชื่อมต่อผ่าน IP ที่ไม่ได้มีแค่ WiFI และสายแลน

Screen Shot 2558-05-10 at 11.55.24 PMรูปประกอบจาก nordicsemi.com


Bluetooth Low Energy  ( BLE ) การเชื่อมต่อสื่อสารแบบไร้สายถูกออกแบบโดย Bluetooth Special Interest Group ( BT-SIG ).
เทคโนโลยีการสื่อสารไร้สาย BLE  ถูกนำไปใช้งานในอุปกรณ์หลากหลายตั้งแต่ สมาร์ทโฟน คอมพิวเตอร์โน็ตบุ้ค หูฟัง เป็นต้น
 เทคโนโลยี BLE ได้ถูกพัฒนามาอย่างต่อเนื่อง

ในปัจจุบันเริ่มมีการนำไปใช้งานทางด้าน Internet of thing ( IoT ) มากขึ้นข้อดีคือ ประหยัดพลังงาน และสามารถเชื่อมต่อกับอุปกรณ์อื่นเช่น สมาร์ทโฟนได้ทันที เทคนิคที่จะทำให้ BLE สามารถสื่อสารกับอุปกรณ์อื่นผ่าน Internet ได้นั้นแม้จะอุปกรณ์นั้นจะไม่ได้ใช้ BLE ก็ตามจะใช้วิธีทำผ่าน IPV6 และใช้เทคนิคในการติดต่อสื่อสารที่เรียกว่า 6LowPan ที่ออกแบบมาสำหรับงานทางด้าน Low power เข้ามาช่วย

nRF51-DK_Image.jpg.250x250_q85.jpg.pagespeed.ce.4COEv1mAyU

ตัวอย่างที่เราจะยกมาเป็นเทคโนโลยีของบริษัท Nordic Semi ให้ดูกันทั้งภาคซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์ โดยฮาร์ดแวร์จะอ้างอิงชิบของ Nordic ในตระกูล nRF51x22 ซึ่งเป็น ARM CortexM0 รวมภาคการสื่อสารไร้สายแบบ Multiprotocol ไว้ บอร์ดที่เราใช้ทดลองชื่อว่า nRF51-DK  เป็น reference platform ของ Nordic ราคาอยู่ที่ ~3000 THB ( แต่ตัวชิบพร้อมโมดูลจาก 3rd party มีราคาค่อนข้างถูก การนำไปใช้งานจริงราคาจึงไม่ใช่ปัญหาใหญ่) โดยชุดพัฒนาของ nRF51-DK นี้จะได้ทั้ง Segger JTAG อยู่บนบอร์ดพร้อมทั้งซัพพอร์ตการใช้งานแบบแพลตฟอร์ม mbed

การพัฒนาซอฟต์แวร์ 6LowPan บน BLE ของ Nordic จำเป็นจะต้องเข้าใจที่มาที่ไปของซอฟต์แวร์สแต็ก 6LowPan Over BLE ที่ใช้งานดังต่อไปนี้

IPv6onNRF51-2

รูปประกอบจาก nordicsemi.com

 

จากภาพประกอบเมื่อเทียบกับ OSI Model จะเห็นจะว่าลำดับชั้นบนสุดคือ Application เราสามารถใช้โพรโตคอลมาตรฐานทางด้าน IoT มาประยุกต์เข้ากับระบบได้เช่น CoAP, MQTT ทำให้การออกแบบการเชื่อมต่อสื่อสารระหว่างอุปกรณ์ทำได้ง่ายขึ้น โดยทั้ง CoAP และ MQTT ถูกแบบมาสำหรับงานทางด้าน M2M ( machine to machine ) อยู่แล้วทำให้การจัดการเรื่องแบนวิดท์และการประยุกต์ใช้งานจริงได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ลำดับชั้นรองลงมา ( Transport Layer ) การติดต่อสื่อสารผ่าน 6LowPan Over BLE จะทำผ่าน UDP หรือ TCP แล้วแต่การเรียกใช้ของ Application Layer ในที่นี้ CoAP จะใช้ UDP และ MQTT จะใช้ TCP เป็นต้น

ลำดับชั้นที่เหลือจริงๆ แล้วรวมอยู่ในเรื่องของ 6LowPan ทั้งหมดเป็นการคอมเพลสทราฟฟิก การค้นหาเส้นทาง การค้นหาเพื่อนร่วมเครือข่าย โดยทั้งหมดจะต้องผ่าน Adaptation layer ( BLE 6LowPan ) ซึ่งเป็นหัวใจสำคัญเพื่อสุดท้ายแปลงออกทาง Physical ที่เป็น BLE ในที่นี้เนื่องจาก nRF51422 สามารถเชื่อมต่อได้หลากหลายโพรโตคอลทำให้ต้องถูกกำหนดโดยซอฟต์แวร์ที่เรียกว่า SoftDevice

ลำดับชั้นของ Physical and Link Layer จะมีผลถึงเรื่อง 6LoWPAN Border Router และ 6LowPan Border Node ที่เราจะพูดถึงในบทสถาปัตยกรรมการเชื่อมต่ออีกด้วย

จากบทนี้จะสรุปได้ว่าเราสามารถทำให้อุปกรณ์ที่เชื่อมต่อผ่าน Bluetooth ในอนาคตก็คุยผ่านระบบ IP ได้เหมือนกัน ทำให้ซอฟต์แวร์สามารถทำงานกันได้ง่ายขึ้น รวมทั้ง BLE ก็ประหยัดพลังงานมากกว่า WiFI ทำให้เหมาะกับอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานผ่านแบตเตอรี่มากกว่าอีกด้วย

ตอนต่อไปสถาปัตยกรรมการเชื่อมต่อและ 6LowPan Over BLE and Raspberry PI

FullSizeRender 4
Screen Shot 2558-05-11 at 12.19.03 AM

6LowPan Over BLE ตอนที่ 2

Join the discussion One Comment

Leave a Reply

*