WirelessHART เทคโนโลยีไร้สายสุดมหัศจรรย์ ทันสมัย

คำว่า Wireless ถ้าให้แปลตรงตัวมันก็คือ ไร้สาย ถ้าผมพูดว่าอุปกรณ์นี้เชื่อมต่อกันแบบ Wireless มันก็หมายความว่าเวลาเชื่อมต่อกันอาจจะใช้สัญญาณจำพวก Wi-Fi, Bluetooth หรือคลื่นวิทยุต่าง ๆ นานา แต่ประเด็นคือคำว่า WirelessHART มันมีความแตกต่างพิเศษอะไรจากคำว่า Wireless เฉย ๆ

ก่อนอื่นเราจะต้องรู้ถึงคุณสมบัติพื้นฐานของเทคโนโลยี Wireless กันก่อนครับ มี 3 คุณสมบัติหลักที่เราต้องคำนึงถึงเทคโนโลยี Wireless ก็คือ ระยะทาง ความเร็ว และพลังงาน แน่นอนครับว่ายิ่งสื่อสารได้ไกลแค่ไหนยิ่งเป็นเรื่องที่ดี ส่วนความเร็วถ้าเราอยากให้เร็ว ต้องทำให้คลื่นปริมาณการส่งข้อมูลมีความกว้าง และพลังงานที่ดีนั้นจะขึ้นอยู่กับ Battery Life ของอุปกรณ์นั้นครับ

ทีนี้เรามาเข้าเรื่องกันครับว่า WirelessHART มันคืออะไรกันแน่?? ถ้าเอาหลักทฤษฎีก่อนก็คือ เป็นเครือข่ายทางเทคโนโลยีที่มีการทำงานขึ้นอยู่กับ HART Protocol ด้วยความถี่ 2.4GHz Radio band ส่วนใหญ่จะใช้กับอุปกรณ์ที่มีมาตรฐาน IEEE 802.15.4 สามารถส่งข้อมูลไปได้หลายช่องทางเครือข่ายแบบ Packet และมักจะประจำการทำงานอยู่ที่ ISO/OSI Model ใน Data link Layer, Network Layer และ Physical Layer และผมจะเปรียบเทียบการสรุปเป็นหลักภาษาพูดทั่วไปนะครับ

WirelessHART คือการเชื่อมโยงอุปกรณ์เข้าด้วยกันแบบหลายเครือข่ายโดยใช้ Protocol

ซึ่งการเชื่อมโยงอุปกรณ์แบบหลายเครือข่ายใน Industry 4.0 เราจะเรียกว่า Mesh network communication และในวงการนี้อุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกันส่วนใหญ่จะเป็นพวก Sensor, ปั๊มน้ำ, เครื่องวัดแรงดันลม และอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรมและเราจะเรียกอุปกรณ์จำพวกนี้ว่า Field devices และแน่นอนครับ การใช้งาน WirelessHART จะต้องมีองค์ประกอบ 3 อย่างที่สามารถทำให้เกิดการสื่อสารแบบ WirelessHART อย่างครบถ้วนครับ นั่นก็คือ

Wireless Field Devices อย่างที่บอกไปข้างต้นครับว่ามันประกอบไปด้วยอะไรบ้าง โดยอุปกรณ์พวกนี้ต้องมีการติดตั้งผ่าน WirelessHART เท่านั้นจึงจะสามารถเชื่อมต่อเครือข่ายไปได้หลายช่องทาง
Gateways สำหรับส่วนนี้ไว้ใช้สำหรับเปิดการสื่อสารกันระหว่างอุปกรณ์แต่ละตัว โดยเราต้องหา Hub หลักหรือว่า Host Application ที่จะสามารถเป็นตัวกลางในการสื่อสารกันให้ได้
Network Manager เอาส่วนนี้รับผิดชอบการควบคุมเวลาทำงาน หรือพูดง่าย ๆ คือจัดการการสื่อสารระหว่างกันของ Gateways นั่นก็หมายความว่าเวลาอยากจะให้อุปกรณ์มันสื่อสารกันในรูปแบบ WirelessHART จะต้องจัดการในส่วนของ Network Manager ก่อนเพื่อส่งข้อมูลไปยัง Gateways แล้วต่อไปยัง Wireless Field Devices นั่นเอง

พอผมอธิบายมาถึงตรงนี้แล้วก็ยังทิ้งประเด็นอยู่ครับว่า แบบนี้มันมีอะไรที่มันพัฒนามากขึ้นมาจากใช้ Wireless แบบธรรมดา ทั้ง ๆ ที่ถ้าใช้ Wireless แบบบ้าน ๆ พวก Wi-Fi หรือ Bluetooth มันก็ทำงานได้ แชร์เครือข่ายได้แล้ว

สิ่งที่ WirelessHART สร้างความได้เปรียบจาก Wireless ธรรมดาได้คือ Security ที่หนาแน่นกว่าเดิม

เพราะอะไร? ทำไมถึง Security ถึงหนาแน่น? ผมจะเปรียบเทียบกับ Wireless ธรรมดาอย่าง Wi-Fi ดูนะครับ

ในส่วนของ Wi-Fi ถ้าเราอยากจะแฮ็คข้อมูลหรือการเข้าถึงอย่างไรได้บ้าง? เอาแบบคร่าว ๆ นะครับ คุณต้องรู้ชื่อผู้ใช้งานกับรหัสผ่านใช่มั้ยครับถึงจะเชื่อมต่อ Wi-Fi ได้ แล้วพอเข้าได้ปุ๊บ คุณก็สามารถเข้าถึง Wi-Fi ได้ทันที แต่ตัวของ WirelessHART ผมจะขอบอกขั้นตอนการใช้สิทธิ์ว่ามันเป็นยังไง แต่ก่อนที่ผมจะบอก ขอให้คุณจินตนาการตัวเองเป็น Hacker ก่อนครับ!!!

Encryption หรือการเข้ารหัสข้อมูล

ขั้นตอนแรกคุณต้องทำการ Encryption ข้อมูลหรือมันก็คือกรอกชื่อผู้ใช้งานกับรหัสผ่านนั่นแหละครับ โดยจำนวนชุดข้อมูลที่คุณอยากติดตั้งหรือสร้างชื่อผู้ใช้งานและรหัสผ่านได้จะมีความจุได้สูงสุดถึง 128 bit หรือก็คืออักษรจำนวนมากนั่นแหละครับ

Verification หรือการยืนยันตัวตน

ในปัจจุบันนี้ปฏิเสธไม่ได้ครับว่า ในการเข้าใช้งานระบบอย่างเช่นอีเมล หรือบัญชีใช้งานธนาคารเวลาเข้ารหัสเสร็จจำเป็นต้องมีการยืนยันตัวตนก่อน อาจจะเป็นรูปแบบกรอกเลข OTP หรือกดปุ่มยืนยันผ่าน Smartphone ซึ่งมันเป็นหลักการเดียวกับการ Verification ใน WirelessHART นั่นแหละครับ ถ้าคุณ Hackรหัสผ่านเสร็จแล้ว คุณต้องมาเจอด่านยืนยันตัวตนอีกครับ

Robust Operation กับความซับซ้อนของข้อมูล

ทำไมผมจึงบอกว่า WirelessHART ใช้สำหรับการเชื่อมต่อเครือข่ายกับอุปกรณ์หลาย ๆ ตัว ก็เพราะว่าถ้าคุณจะเชื่อมต่อกับอุปกรณ์แค่ตัวเดียวผมแนะนำให้ใช้ Wireless ธรรมดาดีกว่าครับ ทีนี้พอมันเชื่อมต่อกันหลาย ๆ ตัวเนี่ย ลองคิดสภาพนะครับ คุณ Hack รหัสผ่านและการยืนยันตัวตนเสร็จ คุณต้องควานหาชุดข้อมูลที่คุณจะ Hack ซึ่งก็ไม่รู้เลยว่ามันไปอยู่ตรงไหน ก็เหมือนกับเดินไปเจอทาง 10 แยกนั่นแหละครับ

Key Management เปรียบเสมือน ร.ป.ภ. ประจำ WirelessHART

ถ้าถึงตรงนี้แล้วคุณจะสู้เพื่อที่จะแฮ็คต่อ ผมขอชื่นชมคุณเลยครับ แต่ระหว่างที่คุณกำลังควานหาเส้นทางอยู่ ส่วนของ Key Management มันอาจจะสงสัยตัวคุณอยู่นะครับ เสร็จแล้วเขาก็จะเชิญตัวคุณออกไปจากระบบ เพราะมันเป็นระบบตรวจจับความผิดปกติและป้องกันไม่ให้อุปกรณ์ภายนอกเข้ามายังเครือข่ายของมันนั่นเองครับ

Authentication ด่านสุดท้ายเสมือน Final Boss

พอเข้าหลักการ ความพยายามอยู่ที่ไหน ความสำเร็จอยู่ที่นั่น ในที่สุดคุณก็เจอที่อยู่อุปกรณ์ที่คุณต้องการจะ Hack แล้ว ถึงแม้จะโดน ร.ป.ภ. ไล่ไปบ้าง แล้วยังไงครับ สุดท้ายระบบ Authentication มันก็ไม่ให้คุณเข้าไป Hack อุปกรณ์อยู่ดีครับ เพราะผู้ใช้งานมีสิทธิ์ที่จะเปิดการไม่อนุญาตให้มีแหล่งข้อมูลอื่นเข้ามาเกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ครับ แล้วก็นั่นแหละครับ เสียเวลาฟรี
สุดท้ายนี้ผมก็หวังว่าการใช้ WirelessHART จะเป็นประโยชน์ให้กับทุกคนที่อยากเพิ่มความปลอดภัยให้กับเครือข่ายหรืออุตสาหกรรมของคุณ สุดยอดเลยใช่มั้ยครับสำหรับหนึ่งในเทคโนโลยี Industry 4.0 ขอให้โชคดีกับการใช้งาน WirelessHART ครับ

Reference: Emerson, WirelessHART, 2013.