เอกสารประกอบการเรียน ep2

เอกสารประกอบการเรียน หลกั สูตรประกาศนยี บตั รวชิ าชีพชัน้ สูง (ปวส.) พุทธศกั ราช 2563 30204-2104 อนิ เทอรเ์ น็ตสรรพส่ิง สาหรับธรุ กจิ ดจิ ิทลั หนว่ ยที่ 2 : โครงสรา้ งพื้นฐาน และ สถาปัตยกรรมของ IoT อ.สาธติ จันทร์อู่ วทิ ยาลยั เทคโนโลยเี กวลินบริหารธุรกจิ

แผนการเรยี นรู้รายวชิ า ชอื่ รายวิชา อินเทอร์เนต็ สรรพส่ิงสาหรบั ธุรกจิ ดจิ ิทลั รหัสวิชา 30204-2104 ระดับชนั้ ปวส. หนว่ ยกติ 3 ภาคเรยี นที่ 2 ปกี ารศกึ ษา 2564 จุดประสงค์รายวชิ า เพ่อื ให้ 1. มคี วามรู้ความเข้าใจเกย่ี วกับสถาปตั ยกรรม IoT แบบต่างๆ การเลือกใช้อุปกรณ์และการ ใชง้ าน IoT สำหรับธุรกจิ ดจิ ทิ ัล 2. สามารถติดตั้งระบบเขียนโปรแกรม ควบคุมอุปกรณ์ และให้บริการ IoT สำหรับธุรกิจ ดจิ ทิ ลั 3. มเี จตคตแิ ละกจิ นิสยั ท่ดี ใี นการปฏิบตั ิงานดว้ ยความรบั ผดิ ชอบ ซื่อสัตย์ ละเอียด รอบคอบ สมรรถนะรายวชิ า 1. แสดงความรเู้ กีย่ วกบั การเลอื กใช้ IoT สำหรบั ธุรกจิ ดิจทิ ัล 2. เลอื กใช้อุปกรณ์ IoT ให้เหมาะสมกับสำหรับธรุ กจิ ดจิ ิทัล 3. สามารถออกแบบเขียนโปรแกรมควบคุมและตดิ ตง้ อุปกรณ์ IoT ที่เหมาะสมกบั เครอื ขา่ ย internet สำหรบั ธุรกจิ ดจิ ทิ ัล 4. สามารถนำ IoT ไปประยกุ ต์ใชใ้ นงานธุรกจิ คำอธบิ ายรายวิชา ศึกษาและปฏิบตั เิ กี่ยวกับอินเทอร์เน็ตสรรพส่ิง (IoT) สำหรับธุรกิจดจิ ิทัล โครงสร้างพ้ืนฐาน สำหรับ IoT สถาปัตยกรรม IoT อุปกรณ์ IoT การเลือกอุปกรณ์ IoT ที่เหมาะสมกับงานนวัตกรรม ดา้ น IoT สำหรบั ธรุ กิจดิจิทัล การเลือกแพลตฟอร์ม IoT ท่เี หมาะสมกบั ธุรกิจดจิ ทิ ัล การประยุกต์ใช้ เทคโนโลยี IoT เพ่ือสร้างสรรคผ์ ลติ ภัณฑ์และธุรกจิ ดจิ ทิ ัล

หน่วยท่ี 2 : โครงสร้างพื้นฐานและสถาปัตยกรรมของ IoT แนวคิด Internet of Things เดิมมาจาก Kevin Ashton บิดาแห่ง Internet of Things ในปี 1999 ในขณะที่ทํางานวิจัยอยู่ท่ี มหาวิทยาลัย Massachusetts Institute of Technology หรือ MIT เขาได้ถูกเชิญให้ไปบรรยายเรื่องนี้ให้กบั บริษัท Procter & Gamble (PG) เขาได้นําเสนอโครงการที่ชื่อว่า Auto-ID Center ต่อยอดมาจากเทคโนโลยี RFID ที่ในขณะนั้นถอื เป็นมาตรฐานโลกสําหรับการจับสัญญาณเซ็นเซอร์ตา่ งๆ (RFID Sensors) ว่าตัวเซ็นเซอร์ เหลา่ นัน้ สามารถทําให้มนั พดู คุยเชือ่ มต่อกันได้ผ่านระบบ Auto-ID ของเขา โดยการบรรยายใหก้ ับ P&G ในคร้ัง น้นั Kevin ก็ได้ใช้คาํ ว่า Internet of Things ในสไลด์การบรรยายของเขาเปน็ ครัง้ แรก โดย Kevin นิยามเอาไว้ ตอนนั้น ว่าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใดๆ ก็ตามที่สามารถสื่อสารกันได้ก็ถือเป็น “internet-Like” หรือพูดง่ายๆ คืออุปกรณ์ อิเล็กทรอนิกส์ที่สื่อสารแบบเดียวกันกับระบบอนิ เตอร์เน็ตนั่นเอง โดยคําว่า “Things” ก็คือคําใช้ แทนอุปกรณ์ อิเลก็ ทรอนิกสต์ า่ งๆ เหลา่ น้ัน

ความสำคญั ของอนิ เทอรเ์ น็ตของสรรพสิง่ (IoT) ปัจจุบันเทคโนโลยีเข้ามามีบทบาทกับการดำเนินชีวิตเราในปัจจุบันมาก ไม่ว่าจะเป็น คอมพิวเตอร์ สมาร์ทโฟน เป็นต้น ซึ่งเทคโนโลยีส่วนมากที่เราใช้กันในชีวิตประจำวันจะมีการเชื่อมต่อกันบนเครือข่าย อนิ เตอร์เนต็ ทำใหก้ ารติดต่อสือ่ สารหรอื การทำงานของเทคโนโลยนี ัน้ เพิม่ ประสทิ ธภิ าพมากขึน้ ความสำคญั ของ IoT ในดา้ นการทำงาน ในการทำงานต่างๆนั้นไม่วา่ จะเป็นการทำธุรกรรมทางการเงนิ หรอื การส่งเอกสาร IoT นัน้ จะมบี ทบาท อย่างมากเพราะจะช่วยในเรื่องของเวลาในการส่งข้อมูลที่รวดเร็ว มีความแม่นยำสูง ต่างจากการทำงานของ มนุษย์ ซึง่ การทำงานของมนษุ ยน์ น้ั อาจเกิดข้อผิดพลาดในด้านต่างๆได้ เช่น ดา้ นเวลา สถานที่ หรือ ปัญหาด้าน การส่งข้อมลู IoT น้ันจึงมีความสำคัญเปน็ อยา่ งมากในด้านการทำงาน ความสำคญั ของ IoT ในดา้ นความปลอดภยั ยกตัวอย่างง่ายๆในชีวิตประจำวัน กล้องวงจกปิดก็ถือว่าเป็น IoT ที่ใช้สำหรับรักษาความปลอดภัยซ่ึง ประโยชน์ของกล้องวงจรปิดน้ันมมี ากมายไม่ว่าจะเป็นในเรื่องของการ กันขโมย สามารถเฝ้าบ้านให้เราได้ ลด การทำลายทรัพย์สนิ สาธารณะ เปน็ ตน้ ซึ่งกล้องวงจรปดิ นนั้ สามารทำงานได้ 24 ช่ัวโมง ต่างจากมนุษย์ท่ีต้องมี การพักผ่อน หรือจะเป็นการรักษาความปลอดภัยบนสมาร์ทโฟนซึ่งสมาร์ทโฟนนั้นจะมีระบบรักษาความ ปลอดภัยทีต่ อ้ งใช้การยืนยันตัวตนไม่ว่าจะเปน็ รหัส ลายน้วิ มอื หรือ รปู หน้า เพอื่ เข้าใชง้ าน เป็นตน้

ความสำคัญของ IoT ในดา้ นการแพทย์ IoT นั้นคือ การเชื่อโยงอุปกรณ์ต่างๆเข้าด้วยกันผ่านเครือข่าย อินเตอร์เน็ตซึ่งเป็นประโยชน์ต่อ การแพทย์มากในเรือ่ งของการตดิ ตอ่ สื่อสารกันระหว่างคนไข้หรอื แพทย์ ท่สี ามารถตดิ ต่อกันได้อย่างเรว็ เช่น การ ฝังชปิ ไวใ้ นตวั คนไข้ในกรณีเกดิ เหตฉุ กุ เฉนิ จะสามารถติดต่อแพทย์ไดท้ ันท่วงที ความสำคัญของ IoT ในด้านการศึกษา เมื่อเราอยู่ในยุคมีการนำ IoT ที่เน้นการเชื่อมต่อสื่อสารกับของสิ่งของต่างๆ (Physical objects) ท่ี สามารถคดิ เองได้ ผา่ นระบบเครอื ขา่ ยอนิ เทอร์เน็ต มามีสว่ นรว่ มกบั การดำเนินชีวิตประวันของเราทำให้พวกเรา นั้นมีความสะดวกสบายในการดำเนินชีวิตมากขึ้น รวมถึงการนำ IoT มาประยุกต์กับการศึกษาด้วยนั้น ทำให้ นักเรียน นักศึกษาสามารถขยายขอบเขตของการเรียนรู้ได้มากขึ้น ท้ังในด้านการใช้ประโยชน์ของข้อมูลท่ี กระจายอยทู่ ตี่ ่างๆและ การเชือ่ มโยงขอ้ มลู แบบไรข้ ้อจำกัดผ่านเครือข่ายอินเทอรเ์ น็ต หรอื เครอื ข่ายไร้สายอื่นๆ ในอนาคต สำหรับหลักการใช้งานของ IoT ด้านการศึกษาน้ัน นักเรียน นักศึกษาสามารถเข้าถึงบทเรียนได้ทุกที่ และทกุ เวลาโดยใชส้ มารต์ โฟน เพอื่ ศกึ ษาและทบทวบเน้ือหาของตัวเองได้

ความสำคญั ของ IoT ในดา้ นอุตสาหกรรม ในโรงงานอุตสาหกรรมขนาดใหญก่ ารดแู ลบำรงุ รักษาอุปกรณ์ด้วยวิธีการระบบการตรวจสอบ และเฝ้า ระวัง (Condition monitoring maintenance) มีส่วนสำคัญอย่างมาก ซึ่งสามารถช่วยให้การดูแลและ ตรวจสอบอุปกรณ์เป็นไปได้ง่ายมากขึ้น พร้อมทั้งยังสามารถ Online condition monitoring ได้อย่างรวดเร็ว ชดั เจนและถูกตอ้ ง โครงสรา้ งพ้นื ฐานของอินเทอร์เนต็ ของสรรพสงิ่ 1. สรรพส่ิง 2. เชอื่ มต่อ 3. การประมวลผล 4. กำลงั ไฟ 5. ความปลอดภยั 6. แหล่งเกบ็ ขอ้ มูล

1. สรรพสง่ิ IoT ขึ้นอยู่กับวัตถุและอุปกรณ์ที่รู้จักกันว่า \"สรรพสิ่ง\" ที่เชื่อมต่อผา่ นอินเทอร์เน็ตประกอบ ไปด้วยเซนเซอร์ ซอฟต์แวร์ และเทคโนโลยีอื่น ๆ ที่ช่วยให้ส่ง และรับข้อมูลไปและจากสิ่งอ่ืน ๆ และระบบ วัตถุประสงค์หลัก ของ IoT คือการทำให้สิ่งต่าง ๆ เป็นไดนามิกและสะดวกยิ่งข้ึน โครงสร้างพื้นฐานที่ใช้สำหรับระบบ IoT ในอุตสาหกรรมและ แอปพลิเคชันต่าง ๆ ได้แก่ เซนเซอร์ โซลูชันแบบมีสายและไร้ สาย เสาอากาศ แบตเตอรี่ และตัวเชื่อมต่อที่มีขนาดเล็กและ สว่ นประกอบแบบพาสซีฟซง่ึ ใช้พลงั งานต่ำ การเชื่อมต่อระหว่าง กัน และสรรพสิ่งอัจฉริยะของระบบนิเวศ เซนเซอร์เหล่าน้ี รวบรวมขอ้ มูลทีม่ ีความละเอียดอ่อนอยา่ งมาก และเชื่อมช่องวา่ งระหว่างโลกทางกายภาพและโลกดิจิทัล พวก มันแปลงข้อมูลที่มีค่าจากโลกแหง่ ความเป็นจริงเป็นข้อมูลดิจิทัล จากนั้นจะผ่านการประมวลผลและวิเคราะห์ เพ่อื ทำสง่ิ ท่ีมีประโยชน์ ยกตวั อย่างเชน่ เพือ่ ยกระดับผลิตภณั ฑแ์ ละบริการที่มอบให้แกผ่ ้ใู ช้อปุ กรณ์ที่ใชง้ าน IoT 2. การเชื่อมต่อ แอปพลเิ คชัน IoT มีความแตกต่างกันอย่างมาก แต่แอปสว่ นใหญ่ต้องใชเ้ ซนเซอร์จำนวนมากให้ กระจายอยูท่ ่ัวพนื้ ทข่ี นาดใหญ่ มีเทคนิคการสือ่ สารท่แี ตกต่างกนั มากมายในการเช่ือมต่ออุปกรณ์ เซนเซอรเ์ หล่านี้ และอปุ กรณ์แต่ละเครื่องสามารถใช้โปรโตคอลในการับส่งขอ้ มูลที่แตกต่างกันได้ เซนเซอร์ เกต เวย์ เราเตอร์ ซอฟต์แวร์ แพลตฟอร์ม และระบบอื่น ๆ ทั้งหมดเชื่อมโยงกันอยูภ่ ายในระบบนิเวศ IoT วิธีการที่ ระบบเหล่านี้เชื่อมต่อซึ่งกันและกัน เรียกว่า เครือข่าย IoT โดยทั่วไปมักหมายถึงโซลูชันเครือข่ายต่าง ๆ ที่ แตกต่างกนั ในแง่ของการใช้พลงั งาน ช่วง และความสามารถของแบนดว์ ดิ ธ์ อุปกรณ์เซนเซอรแ์ ละทรานสดวิ เซอร์ เชื่อมต่อกับเครือข่ายโดยผ่านอุปกรณ์เครือข่ายต่าง ๆ เช่น ฮับ เกตเวย์ เราเตอร์ บริดจ์เครือข่าย และสวิตช์ ขึ้นอย่กู ับการใชง้ าน การเลอื กวธิ ีการเชอื่ มตอ่ IoT

3. การประมวลผล 4 องค์ประกอบหลักของ IoT คือ: เซนเซอร์ เครือข่าย การ ประมวลผลข้อมูล และอินเทอร์เฟซผู้ใช้ ในกรณีส่วนใหญ่ กระบวนการจะเป็นไปตามวงจรที่ประกอบด้วย 3 ขั้นตอนง่าย ๆ ได้แก่ อนิ พตุ การประมวลผล และเอาต์พุต อยา่ งแรก ข้อมูลเซนเซอรด์ ิบท่ีตรวจจับ ได้ต้องผ่านการล้างข้อมูลและประมวลผลก่อน การประมวลผลจะบรรลุผลได้ โดยใช้เทคนิคขอ้ มูลต่าง ๆ เช่น การลดสัญญาณรบกวนข้อมูล การคาดคะเน ข้อมูล และการตรวจจับข้อมูลผิดจากพวก การรวบรวมข้อมูล และเทคนิค การจัดการข้อมูลอื่น ๆ (การจัดประเภท การเรียงลำดับ และการคำนวณ) การรวมขอ้ มูลหรอื การรวมเซนเซอรเ์ ป็นกระบวนการรวมแหลง่ ขอ้ มูลตง้ั แต่สองแหล่งขึ้นไป ซงึ่ ช่วยในการสร้าง ระบบไดนามกิ ที่แม่นยำและสม่ำเสมอมากข้ึนโดยมผี ลลพั ธใ์ นการใชง้ านทีห่ ลากหลาย 4. กำลังไฟ การใช้งานอุปกรณ์ IoT หลายพันล้านเครื่องที่เชื่อมต่อกับอินเทอร์เนต็ จำเปน็ ต้องใชพ้ ลงั งานจำนวนมาก ซึง่ อาจนำไปสูก่ ารสูญเสยี พลงั งานทาง อิเล็กทรอนิกส์ได้ค่อนข้างมาก เนื่องจาก IoT ได้รับการปรับให้เหมาะสมเพ่ือ ประสิทธิภาพในการใช้พลังงาน เครือข่าย IoT ทตี่ ่างกนั ซึ่งมีองค์ประกอบการคำนวณที่ หลากหลายจึงสามารถปรับให้เหมาะสมสำหรับงานตา่ ง ๆ ได้ 5. ความปลอดภัย แอปพลเิ คชัน IoT เกอื บท้งั หมดท่ีได้รับการปรับใช้หรืออยู่ใน ขั้นตอนของการปรับใช้จำเป็นต้องมีความปลอดภัยใน ระดับสูง เนื่องจาก IoT ยังคงเข้าครอบคลุมการใช้งานจำนวนมาก จึงมีความ ท้าทายด้านความปลอดภัยมากมาย เช่น ความเป็นส่วนตัวของข้อมูล ความ ปลอดภัยของข้อมูล และความหลากหลาย ซึ่งทั้งหมดนี้ต้องทำให้แน่ใจว่า ระบบ IoT ทำงานอยา่ งปลอดภยั 6. แหล่งเก็บขอ้ มูล Cloud Computing ใช้การแชร์ทรัพยากร ซึ่งเป็นส่ิง สำคัญสำหรับแพลตฟอร์ม IoT ในกระบวนการ Cloud Computing มีการรวบรวมข้อมูลจำนวนมากจากอุปกรณ์ IoT และ จัดเก็บไว้ในเซิร์ฟเวอร์เช่าภายนอก ผู้ใช้สามารถเข้าถึงบริการคลาวด์ได้ จากทุกทผี่ า่ นอุปกรณ์ใดกไ็ ด้ทมี่ กี ารเช่ือมต่ออนิ เทอรเ์ นต็

สถาปัตยกรรมอนิ เทอรเ์ น็ตในทุกสิ่ง (Internet of Things Architecture) องค์ประกอบหลกั ทโี่ ดยทว่ั ไปจะอ้างองิ ถึงในสถาปัตยกรรมอินเทอร์เน็ตในทกุ ส่ิง  สงิ่ ต่างๆ (Things) อุปกรณท์ ่ีมวี ิธีการในการเชอื่ มต่อ (แบบใช้สายหรอื แบบไรส้ าย) เพื่อเข้าสู่เครอื ข่ายทกี่ วา้ งขวางกว่า  เครือข่าย (Networks) คล้ายกับเราเตอร์ทบ่ี ้านของคุณ ในเครอื ขา่ ยหรือเกตเวยจ์ ะเชอ่ื มต่อสิ่งต่างๆ ไปยังระบบคลาวด์ (Cloud)  ระบบคลาวด์ (Cloud) เซริ ฟ์ เวอร์ระยะไกลในศนู ย์ขอ้ มูลทที่ ำหน้าที่ในการรวมและเก็บข้อมูลของคณุ เอาไวอ้ ย่างปลอดภัย สรุปท้ายบท แนวคิด Internet of Things มาจาก Kevin Ashton บิดาแห่ง Internet of Things ในปี 1999 ได้ นาํ เสนอโครงการทีช่ ื่อวา่ Auto-ID Center โดยคําว่า “Things” ก็คือคําใชแ้ ทนอปุ กรณ์ อิเลก็ ทรอนกิ ส์ ปจั จุบัน เทคโนโลยีเข้ามามีบทบาทกับการดำเนินชีวิตเราในปัจจุบันมาก ซึ่งเทคโนโลยีส่วนมากที่เราใช้กันใน ชีวิตประจำวันจะมีการเชื่อมต่อกันบนเครือข่ายอินเตอร์เน็ตทำให้การติดต่อสื่อสารหรือการทำงานของ เทคโนโลยนี ั้นเพิม่ ประสิทธภิ าพมากขึน้ ไม่ว่าจะเปน็ การทำธรุ กรรมทางการเงิน หรือ การสง่ เอกสาร ชว่ ยในเร่ือง ของเวลาในการสง่ ข้อมูลที่รวดเรว็ มีความแมน่ ยำสูง ตา่ งจากการทำงานของมนุษย์ ซึ่งการทำงานของมนุษย์นั้น อาจเกิดข้อผิดพลาดในด้านตา่ งๆได้ โครงสร้างพื้นฐานของอินเทอร์เน็ตของสรรพส่ิง 1. สรรพส่ิง 2. เช่ือมต่อ 3. การประมวลผล 4. กำลงั ไฟ 5. ความปลอดภัย 6. แหลง่ เก็บข้อมลู องคป์ ระกอบหลกั ทีโ่ ดยทวั่ ไปจะอ้างอิงถึงใน สถาปตั ยกรรมอนิ เทอร์เน็ตในทกุ สง่ิ 1. สง่ิ ต่างๆ (Things) 2. เครือขา่ ย (Networks) 3. ระบบคลาวด์ (Cloud)

แบบทดสอบ หน่วยที่ 2 : โครงสรา้ งพนื้ ฐาน และสถาปัตยกรรมของ IoT ชอ่ื – สกุล ............................................................. สาขา ............................ ระดบั ช้ัน .............. คำช้ีแจง ใหน้ กั ศกึ ษาตอบคาถามดังต่อไปนี้ 1. ใหน้ ักศึกษาอธิบายแนวคดิ Internet of Things มาพอสงั เขป .................................................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................................................. 2. ใหน้ กั ศกึ ษาอธิบายความสาคัญของอนิ เทอรเ์ น็ตของสรรพสงิ่ .................................................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................................................. 3. ใหน้ ักศกึ ษาอธบายโครงสรา้ งพื้นฐานของอนิ เทอรเ์ นต็ ของสรรพส่ิงมอี ะไรบ้าง .................................................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................................................. 4. ใหน้ ักศกึ ษาอธบิ ายสถาปัตยกรรมอินเทอร์เนต็ ในทุกสง่ิ .................................................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................................................. ..................................................................................................................................................................................................................