การสื่อสารข้อมูล – โปรโตคอลและเครือข่ายสำหรับ Smart Home (Wi-Fi, Zigbee, MQTT)

เคยสงสัยไหมครับว่าทำไมเซ็นเซอร์บางตัวใช้ถ่านก้อนเดียวอยู่ได้เป็นปี แต่บางตัวต้องชาร์จแบตทุกวัน? หรือทำไมเวลาเน็ตหลุด อุปกรณ์บางตัวยังทำงานได้แต่บางตัวตายสนิท? คำตอบอยู่ที่ “ภาษา” และ “ถนน” ที่อุปกรณ์เหล่านี้ใช้สื่อสารกัน ในบทความนี้เราจะลงลึกเรื่อง Communication Protocols เพื่อเลือกใช้ให้ถูกงาน ไม่ให้ระบบล่มเมื่ออุปกรณ์เยอะขึ้น

---

1. ถนนของการสื่อสาร (Network Layer)

สิ่งแรกที่ต้องเลือกคือ “ช่องทาง” ที่จะให้อุปกรณ์เชื่อมต่อกัน ปัจจุบันมี 2 ค่ายหลักที่ต้องรู้:

1.1 Wi-Fi (Star Topology) คือระบบมาตรฐานที่ทุกบ้านมี

• ข้อดี: ส่งข้อมูลได้เยอะและเร็ว (High Bandwidth) ไม่ต้องซื้อ Hub เพิ่ม ต่อเข้า Router บ้านได้เลย
• ข้อเสีย: กินไฟมหาศาล (ไม่เหมาะกับอุปกรณ์ใส่ถ่าน), และถ้าอุปกรณ์เยอะเกิน 20-30 ตัว Router บ้านมักจะแฮงค์
• เหมาะกับ: กล้องวงจรปิด, จอภาพ, ลำโพงอัจฉริยะ (อุปกรณ์ที่เสียบปลั๊กตลอดเวลา)

1.2 Zigbee (Mesh Topology) คือมาตรฐานที่ออกแบบมาเพื่อ IoT โดยเฉพาะ

• ข้อดี: กินไฟน้อยมาก (Low Power) ถ่านก้อนเดียวอยู่ได้ 1-2 ปี, และทำงานแบบ Mesh Network คืออุปกรณ์ช่วยกันทวนสัญญาณกันเอง ยิ่งติดเยอะสัญญาณยิ่งครอบคลุม
• ข้อเสีย: ต้องมี “Gateway/Hub” เป็นล่ามแปลภาษาเพื่อคุยกับ Router บ้าน
• เหมาะกับ: เซ็นเซอร์ประตู, ตัวจับความเคลื่อนไหว, หลอดไฟ, สวิตช์ไฟ

2. ภาษาของการสื่อสาร (Application Layer): MQTT

เมื่อมีถนนแล้ว อุปกรณ์ต้องมี “วิธีการส่งจดหมาย” หากคุณเรียนสายอิเล็กทรอนิกส์หรือเขียนโปรแกรม ESP32 คุณ ต้อง รู้จัก MQTT (Message Queuing Telemetry Transport)

หลักการทำงานของ MQTT (Publish / Subscribe): มันไม่ได้ทำงานแบบ “โทรหา” (Client-Server) แต่ทำงานแบบ “สมัครสมาชิกนิตยสาร”

• Broker (ไปรษณีย์กลาง): เป็นตัวกลางคอยจัดการข้อความ (เช่น Raspberry Pi หรือ Cloud Server)
• Publisher (คนส่ง): เช่น เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ อ่านค่าได้ 25°C ก็ “ประกาศ” (Publish) ออกไปที่หัวข้อ home/livingroom/temp
• Subscriber (คนรับ): เช่น มือถือ หรือ ระบบแอร์ ที่ “กดติดตาม” (Subscribe) หัวข้อ home/livingroom/temp ไว้ ก็จะได้รับค่า 25°C ทันที

ทำไม MQTT ถึงเป็นพระเอก?

1. เบามาก (Lightweight): แพ็กเกจข้อมูลเล็กนิดเดียว ประหยัดเน็ต ประหยัดแบต
2. เร็ว (Fast): การส่งข้อมูลเกิดขึ้นในระดับมิลลิวินาที
3. เชื่อถือได้ (QoS): มีระบบยืนยันว่าข้อความถึงปลายทางจริงไหม

3. ปัญหาโลกแตก: 2.4GHz vs 5GHz

ช่างมือใหม่มักตกม้าตายตรงนี้ อุปกรณ์ Smart Home กว่า 90% ในตลาด รองรับเฉพาะ Wi-Fi คลื่น 2.4GHz เท่านั้น

• ปัญหา: Router สมัยใหม่ชอบรวมชื่อ Wi-Fi (SSID) ของ 2.4GHz และ 5GHz เป็นชื่อเดียวกัน ทำให้เชื่อมต่อหลอดไฟไม่สำเร็จ
• ทางแก้: ต้องเข้าไปตั้งค่า Router ให้แยกชื่อ Wi-Fi ออกจากกัน หรือใช้โหมด IoT Network บน Router รุ่นใหม่ๆ

4. Matter: อนาคตที่กำลังมาถึง

จะไม่พูดถึงไม่ได้เลยคือมาตรฐานใหม่ชื่อ “Matter” ซึ่งเป็นการจับมือกันของยักษ์ใหญ่ (Google, Apple, Amazon) เพื่อสร้างมาตรฐานเดียว ให้เราซื้อของยี่ห้อไหนมาก็ใช้ร่วมกันได้หมด โดยรันอยู่บน Wi-Fi และ Thread (คล้าย Zigbee) ซึ่งในอนาคตวิชานี้อาจจะต้องเปลี่ยนมาสอน Matter เป็นหลักครับ

บทสรุป: เลือกใช้อย่างไร?

• ถ้าจะติดกล้อง CCTV -> ใช้ Wi-Fi
• ถ้าจะติดเซ็นเซอร์รอบบ้าน 20 จุด -> ใช้ Zigbee
• ถ้าจะเขียนโปรแกรมควบคุมเอง -> ใช้ MQTT

ความเข้าใจเรื่องเครือข่ายจะทำให้ระบบที่เราติดตั้งมีความ “เสถียร” (Stability) ไม่ใช่ระบบผีเข้าผีออก เดี๋ยวดีเดี๋ยวร้าย