ネットワークデバイスを使用している場合, LoRaWAN の使用例を一度は聞いたことがあるかもしれません。. これは長距離ネットワークプロトコルです. 低エネルギー消費で、長距離であってもインターネットによるモノのネットワーク化を可能にします。. これにより、モノのインターネット内のアプリケーションがこれまで直面してきた大きな問題の 1 つが解決されます。. バッテリー寿命は最長 5 年で、センサー ネットワークのメンテナンス コストが低い, LoRaWAN はさまざまな新しいアプリケーションに使用できます.
これは、LoRaWAN ソリューションで何ができるかの簡単な概要を示しています。. 記事上で, 私たちは建築を見ます, コアテクノロジーの主な特徴, LoRaWAN が使用される最新のユースケース.
LoRaWANテクノロジーとは?
このテクノロジーの優れた点は、オープンスタンダードに基づいていることです。. ISM 周波数帯域の一部としてライセンスのないスペクトルを使用します。 (“工業用, 科学的, と医療”, ドイツ人: 業界, 科学と医学). ヨーロッパで, LoRaWANは 868 MHz周波数範囲, アメリカにいる間 915 MHz周波数帯域が解放されます. ライセンス不要のスペクトルを使用する, 独自のネットワークをセットアップして使用するのは非常に簡単です. 多くの電気通信事業者は、すでに LoRaWAN のユースケースから恩恵を受けているか、世界中の多くの国でサービス提供の一部としてこのテクノロジーを提供しています。. コムキャスト, KPN, オレンジ, SK Telecom や他の多くのプロバイダーは、市場で大規模な立ち上げを積極的に実施しています。. これにより、LoRaWAN はさまざまな通信事業者のネットワークと互換性があるため、テクノロジーとしてさらに興味深いものになります。 – 大きいものと小さいもの.
LoRaWAN 標準は LoRa Alliance によって監視されています, それは順番に 500 プロトコルをサポートし、コンポーネントの多くを調整するメンバー, 製品, LoRaWANでのサービス. これらには、次のような企業が含まれます。 モコスマート, 腕, シスコ, マイクロチップ, とST.
何が違うのか LoRa LoRaWANから?
LoRaの定義から始めましょう – 正確には何ですか? LoRaWAN との違いは何ですか?? LoRa は、Wi-Fi や WLAN などのより一般的なテクノロジーに似たワイヤレス テクノロジーです。, ブルートゥース, LTE, とZigbee. しかしながら, 多くの場合、テクノロジーはすべての要件をカバーしていない, つまり、ユーザーは妥協を受け入れなければなりません. LoRa は低コストの需要に応えます, 長距離にわたってデータを送信できるバッテリー駆動のデバイス. しかしながら, LoRa は、広い帯域幅でのデータ送信には適切なソリューションではありません. LoRaは送信するデータを電磁波に変換する技術です. この技術はチャープスペクトル拡散としても知られています。， 何十年にもわたって軍事および宇宙通信で使用されてきました. これは通信距離が長く、干渉を受けにくいためです。.
LoRaWAN, 一方, モノのインターネットに基づく高性能 LoRa ノードのネットワーク用の MAC プロトコルです, 長距離をカバーし、エネルギー要件が低い. 前述の LoRa の利点を利用し、LoRa ノードのバッテリー寿命とサービス品質を最適化します。. プロトコルは完全に双方向です, 信頼性の高いメッセージ送信を保証します (確認). セキュリティとデータ保護の目的でエンドツーエンドの暗号化が提供されます, 文末脚注とマルチキャスト機能の無線登録. この規格は、世界中の LoRaWAN ネットワークとの互換性も保証します。.
LoRaWAN アーキテクチャ
LoRaWAN アーキテクチャは主に 4 つの要素で構成されます:
• エンドノード
•ゲートウェイ (基地局/ルーター)
• ネットワークサーバー
• アプリケーション・サーバー
エンドノード
エンドノードはセンサー機能を備えた物理的なハードウェアデバイスです, 一定量の計算能力と、データを無線信号に変換するための無線モジュール. これらのエンドデバイスは、ゲートウェイにデータを送信したり受信したりできます。. 小さなバッテリーでも, エネルギー消費を最適化するためにディープスリープモードにすれば、数年間使用できます。.
デバイスがゲートウェイにメッセージを送信するとき, これはとして知られています “アップリンク”. 端末がゲートウェイから受け取る応答は と呼ばれます。 “ダウンリンク”. これに基づいて, 3 種類のエンドデバイスが区別されます。:
• クラスA
• クラスB
• クラスC
クラス A デバイスは、他の 2 つのクラスと比較してエネルギー消費が最も低くなります。. しかしながら, これらはアップリンクを送信した場合にのみダウンリンクを受信できます. クラス A デバイスは、時間ベースの間隔でのデータ送信に適しています。 (例えば. 毎日 15 分) またはイベントに基づいてデータを送信するデバイスの場合 (例えば. 温度がそれ以上に上昇した場合 21 度またはそれを下回る 19 度).
クラス B エンド ノードでは、クラス A よりも多くのダウンリンクのメッセージ スロットが許可されます。. これによりメッセージの遅延は短縮されますが、エネルギー効率も低くなります。.
最後に, クラス C には進行中の受信ウィンドウがあり、デバイスがアップリンク メッセージを送信する場合にのみ閉じられます。. したがって, これはエネルギー効率が最も低いバージョンです, 多くの場合、動作するには定電流源が必要です.
ゲートウェイ
ゲートウェイはモデムまたはアクセス ポイントとも呼ばれます. ゲートウェイは、エンドデバイスからすべての LoRaWAN メッセージを受信するハードウェア デバイスでもあります。. これらのメッセージは、従来の IP ネットワーク経由で送信できるビット配列に変換されます。. ゲートウェイは、すべてのメッセージを送信するネットワーク サーバーにリンクされています。.
ゲートウェイは透過的であり、コンピューティング能力には限界があります. より複雑なタスクはネットワーク サーバーで実行されます. 用途や種類に応じて, ゲートウェイには 2 つのバージョンがあります:
屋内用ゲートウェイ, 例えば. MKGW2-LW, モコスマート.
ネットワークサーバー
ゲートウェイからのすべてのメッセージはネットワーク サーバーに転送されます. ここで、より複雑なデータ処理プロセスが行われます。. ネットワークサーバーが担当するのは、:
1. メッセージを適切なアプリケーションにルーティング/転送する;
2. ダウンリンク メッセージに最適なゲートウェイの選択. この決定は通常、リンク品質インジケーターに基づいて行われます。, これは RSSI を通じて計算されます。 (受信信号強度の表示) そしてSNR (信号対雑音比) 以前に受信したパケットの数;
3. 複数のゲートウェイで受信した場合の重複メッセージの削除;
4. エンドノードから送信されたメッセージの復号化とノードに返送されたメッセージの暗号化;
5. ゲートウェイは通常、暗号化されたインターネット プロトコルでネットワーク サーバーに接続します。 (IP) リンク. ネットワークには通常、ゲートウェイのコミッショニングと、ネットワークプロバイダーがゲートウェイを管理できるようにする監視インターフェイスが含まれます。, 障害を修復する, アラームを監視する, 等. …
アプリケーション・サーバー
アプリケーション サーバーは IoT アプリケーションが配置される場所です – これは、エンドデバイスを使用してキャプチャされたデータに特に役立ちます. ほとんどの場合, プライベートまたはパブリック クラウド経由で実行されるアプリケーション サーバー, LoRaWAN ネットワーク サーバーに接続され、アプリケーション固有の処理を処理します。. アプリケーションサーバーとのインターフェースはネットワークサーバーによって制御されます.
LoRaWAN機能
- 双方向通信
端末は設定に従ってゲートウェイにデータを送信したり、受信したりすることができます. これらの設定はアプリケーション内でも呼び出すことができます.
- ローカリゼーション
LoRaWAN の興味深い機能は、GPS を必要としない位置特定です。. これはバッテリー効率が高く、従来の方法よりも安価に維持できるため、追跡システムやセンサーに特に役立ちます。.
- スケーラビリティ
LoRaWAN は、数千のデバイスが管理可能な数のゲートウェイでネットワーク接続される大規模な IoT 導入向けに設計されました。. これらのゲートウェイは、複数のチャネルを監視し、複数のメッセージを同時に処理できます。.
LoRaWAN のもう 1 つの重要な特性は、データの送信速度です。. 送信に使用できるさまざまなデータレートがあります. これらは拡散係数とも呼ばれます (SF). 送信速度が遅いほど、より長く信頼性の高い通信距離が可能になります.
例えば, 非常に近い人と話していると想像してください. この状況では非常に早く話すことができ、相手はあなたの言うことをすべて理解します。. 遠くにいる人と話すとき, 理解するにはもっとゆっくり話さなければなりません. この原則は LoRaWAN プロトコルにも適用されます.
- 適応型データレート
LoRaWAN を使用する, ネットワークは、デバイスがデータを送信する速度を自動的に最適化することもできます。. この機能はアダプティブ データ レートと呼ばれます。 (またはADR) LoRaWAN ネットワークの容量を増やすために特に重要です. ADR を使用すると、別のゲートウェイを追加することでネットワークを簡単に拡張できます. このゲートウェイのせいで, 多くのエンドデバイスが拡散率を自動的に調整するようになりました. 結果として, 個々のデバイスは短くなります “放送中”, これはネットワークの容量が増えることを意味します.
適応型データレート (略語: ADR) 以下のルールに従ってデータレートを調整する単純なメカニズムです。:
電波強度が (とも呼ばれている “リンクバジェット”) は高い, データレートを上げることができます;
リンクバジェットが低い場合, データレートを下げることができる.
- 安全性
すべての LPWAN で包括的なセキュリティ ソリューションを使用することが重要です. LoRaWAN は 2 つのレベルのセキュリティを使用します: 1 つはネットワーク用、もう 1 つはアプリケーション用. ネットワーク セキュリティにより、ネットワーク内のエンド デバイスの信頼性が保証されます。, 一方、アプリケーション レベルでは、ネットワーク オペレータがエンド ユーザーのアプリケーション データにアクセスできないようにします。. キー交換には AES 暗号化が使用されます.
ネットワークレベルはノードを識別する責任があります. メッセージが本当に特定のデバイスから送信されたものであるかどうかを確認し、整合性チェックともみなされます。. MACコマンドも暗号化できる.
アプリケーション レベルはペイロードの復号化と暗号化に使用されます。.
どちらのキーも暗号化されています 128 ECB モードのビット AES.
LoRaWAN ユースケースのシナリオ
LoRaWAN は、アプリケーションと適用分野の点で市場での地位を確立しました. そのユニークな特性のおかげで, LoRaWAN は次のようなシナリオに最適です:
1. 電気へのアクセス (電気) 制限されている、または制限されている;
2. 物理的にアクセスが難しい場所、または非常に離れた場所にある;
3. 従来の携帯電話接続と比較して、エンドデバイスの数が大幅に増加;
4. エンドデバイスはメッセージを継続的に送信する必要はありません.
LoRaWAN のユースケースはいくつありますか
-
資産管理
多くの業界では、計画と運用を改善するために、貴重な機器の場所と状態を追跡する必要があります。. LoRaWAN センサーは資産の速度を測定します, ロード, 温度と湿度, ポジション, 振動やその他のデータを収集し、リアルタイム データと履歴データを組み合わせて、問題が発生する前にメンテナンスを推奨します。. 資産パフォーマンスデータへのアクセス, 生産スケジュールを最適化できると同時に、資産が盗まれたり、意図された範囲を超えたりしたときに通知を受け取ることができます。.
-
逆流防止装置監視
すべての工業用水の顧客は水道の入口に逆流防止装置を必要とします, 水を反対方向ではなく一方向に流すことで汚染を防ぎます。. LoRaWAN ベースのライン モニターで逆流の存在を感知し、施設管理者に SMS または電子メールでアラートを即座に送信できることは、作業員と製造システムの健康と安全にとって重要です。.
-
コールドチェーンモニタリング
LoRaWAN は、生鮮食品分野や医療分野のコールド チェーン アプリケーションに最適です. LoRaWAN コールド チェーン ソリューションの使用, 製品の温度と湿度の状態を追跡し、製品の状態が異常な場合は温度と湿度の状態をシステムに報告することができます, 製品の機能の喪失や故障を防ぐ.
-
土壌の温度と湿度の監視
農業および造園用, 適切な灌漑が作物を改良する鍵です. 異なる地域の土壌には異なる量の水が必要です, LoRaWAN 温度および湿度検出器を使用すると、測定された土壌の温度と湿度に基づいて、より多くの情報に基づいた意思決定を行うことができます。, 生産量の増加と水の無駄の削減.
-
漏れ検出
地球の資源が, 水などの, ガスまたは化学物質, 不足しています, このジレンマを解決する鍵は、リソースの漏洩を可能な限り回避することです. 産業施設の内外の水は、LoRaWAN Water Leak Detection と浸水センサーによって監視されます。. 障害が発生したり異常が検出された場合、システムは施設管理者に警告を発し、迅速な対応と解決を図ります。.
-
物流と輸送
LoRaWAN テクノロジーにより、サプライ チェーンおよび物流組織は、長距離輸送が必要な資産をリアルタイムで追跡できるようになります。. このテクノロジーの長距離および低消費電力特性により、広い地理的エリアや過酷な環境にわたって車両と貨物をリアルタイムで簡単に監視できます。, GPSフリーの地理位置情報だけでなく. LoRaWAN ネットワークに接続されたフリート追跡システムにより、フリートをより長く現場に留まらせることができます, それによりコストを削減, 安全性の向上, メンテナンスの問題を可視化する, 全体的な業務効率の向上.
-
駐車場の監視
空いている駐車スペースを見つけると二酸化炭素排出と交通渋滞が促進されることが証明されています. LoRaWANセンサーを駐車スペースに導入することで, 正確な車両数と駐車場出入口の検知が可能. リアルタイムの駐車データを取得することで、自治体および商業の収入源が増加し、全体的な駐車スペースの利用率が向上します.
-
害虫管理
施設や人々を汚染から守る必要がある, ダメージ, そしてげっ歯類. しかしながら, 手動検査は時間がかかり、物的資源と人的資源を大量に消費します. LoRaWAN の接続された害虫管理ソリューションにより可視性が向上し、どこからでもリアルタイム監視が可能になります. 防水, 頑丈なトラップは殺鼠剤の安全な選択肢を提供します. シンプルなモバイルアプリとウェブのペアリング, サービスが必要なときのリアルタイムのアラート, 屋外および屋内のげっ歯類駆除プログラムの効率を向上させ、コストを削減します。.
-
環境モニタリング
沿岸都市の多くは、中潮から高潮の間、長期にわたる洪水に見舞われ、幹線道路や近くの道路が水没して通行不能になる傾向があります。. これらの問題は、空気の質を監視することで解決できます, 降水量およびその他の環境要因. 橋や電柱の上に設置された耐候性太陽光発電ユニットは、LoRaWAN 技術と超音波センサーを使用して陸上または水域の水位を遠隔測定します。. これらのリアルタイム環境監視システムは、地域外の気象レベルと大気質を測定して洪水を予測し、危険な状況を住民に知らせます。.
-
公安
統合されたセキュリティと安全性のソリューションは、ほぼすべての業界で必要とされています. IoT 公共安全ソリューションは、リスクを軽減し個人の安全を向上させる革新的なテクノロジーを緊急対応者に提供します. LoRaWAN テクノロジーは ID タグなどのパーソナルウェアラブルに統合されており、即時 SOS やユーザーの位置情報を送信する緊急ボタンが装備されています。. これらのソリューション, 企業や大学のキャンパスに導入, 1 秒の攻撃間隔と 7 秒の攻撃間隔に対処するように設計されています。 911 携帯電話ベースのソリューションの通話間隔.
-
スペース利用
従業員のモバイル化はますます進み、急速にモバイル環境に移行しています。 “いつでも, どこでも” 仕事の哲学. 結果として, オフィススペースが空いているか、オーバーブッキングされる可能性がある, 予測できない従業員と訪問者の動線に応じて. スペースを最大限に活用することが企業にとって物流上の課題となっている. LoRaWAN センサーから取得された占有データは推測を排除し、職場の実践を強化するための実用的なインテリジェンスをチームに提供します。, 従業員の生産性を向上させます.
-
スチームトラップ監視
蒸気はさまざまな産業で広く使用されています. 工場の蒸気加熱プロセスは発電所のタービンを駆動します. スチームトラップは、不凝縮ガスと凝縮蒸気を逃がさずに濾過します。. スチームトラップは平均して失敗します 10 に 30 年間パーセント, 無駄とコストのかかる非効率性をもたらす. スチーム トラップ テストは労働集約的なプロセスであり、通常は 1 年に 1 回手作業で行われます。. LoRaWAN トラップ監視システムを使用すると、企業はトラップ数を頻繁にクエリして障害を検出できます。. データはオンラインの建物管理システムに安全に送信されます, 修復が必要なトラップがあるかどうかを示すダッシュボードレポートの提供.
-
タンク監視
燃料レベルを監視する信頼性の高いシステムが不可欠です. 燃料配送会社は、燃料の枯渇が有害となる可能性があるスマート産業サプライチェーン運用の主要パートナーです。. 燃料レベルを遠隔で測定する手段がない, トラック配送は非効率なことが多い, 運用コストが上昇し、顧客サービスの提供が複雑になる. タンクレベルやその他の貴重なデータは、供給会社が使用するタンク監視ソリューションにネットワーク経由で送信できます。. しかも, 産業運営により燃料使用量を正確に予測できる. この方法では, トラックロールとその二酸化炭素排出量を削減できる.
-
温度監視
貴重な資産を適切な温度に維持することは医療にとって重要です, 食品サービス, および他の産業. 温度変化は壊滅的な製品損失につながる可能性があります. 資源へのダメージに加えて、, こうした出来事はブランドを引き起こす可能性もあります, 評判, 企業に対する世間のイメージやその他の損失. 低電力センサーを搭載, LoRaWAN の温度と湿度のリモート監視により、企業はコンプライアンス監査のために測定値と履歴ログを取得できるようになります。. 複数のしきい値設定により、セキュリティ対策とコスト効率の高い保護が提供されます.
-
水資源管理
商業ビル, 食品および飲料加工工場, ホテル, スーパーマーケット, 洗車ではすべて、こぼれによる水の無駄が発生します。, リーク, および機器の損傷. 即時通知と応答は、コストを削減しながらコンプライアンス リスクを軽減する鍵となります. LoRaWAN 計測システムを導入して、労働集約的な時代遅れのプロセスを置き換えることによって, 水管理ソリューション, LoRaWANセンサーで構成される, 自治体に詳細な水の総使用量を提供します. スマート水道メーター ソリューションにより、使用量データと請求先アカウントへのリモート アクセスが可能になります, 業務効率を改善し、追加のサービス収益を生み出す.
-
ゴミ箱の監視
システムは自動的に位置を感知して監視します, ビンの充填レベル, と抽出周波数, フリートオペレーターが作業指示のステータスをリアルタイムで管理できるようにする, 人件費の削減. LoRaWAN ベースの廃棄物監視ソリューションにより、収集の費用と時間が削減されます. 自動通知アラートにより、ゴミ箱が事前定義されたしきい値に達したときに収集サービスプロバイダーにスマートなルート計画を提供し、エンドユーザーの不要なアクセスやゴミ箱のオーバーフローを排除します。.
LoRaWAN ユースケースを適用する利点
- 超低消費電力, バッテリー寿命は10年以上に達することもあります
- 多くの LoRaWAN ユースケースで, データやデータ転送は一定ではありません, 帯域幅が狭いため、実際の IoT 導入に最適です。
- 接続コストが低い, シンプルな構造のため、セットアップが簡単で、迅速に導入できます。
- AES 暗号化層により、ネットワーク セキュリティのリスクを心配することなく LoRaWAN を安全に使用できるようになります
- オープンテクノロジーアライアンス, オープンで無料の標準
- LoRaWAN のリモート通信とカバー範囲は、他のテクノロジーとの大きな違いの 1 つです。.
- LoRa ゲートウェイによって数千のエンドポイントを接続可能, 大容量であるため
LoRaWAN のユースケース MOKOSmart が提供するもの
MOKOSmart は提供に重点を置いています LoRaWANソリューション 10年以上の経験を持つ. 当社の LoRaWAN ユースケースには主に次のようなものがあります。. もちろん, もっと多くの解決策があります, 詳細についてはお問い合わせください.
- Bluetoothの場所
- 資産追跡ソリューション
- 屋内GPSソリューション
- すべての業界向けのウェアラブルIoT
- IoTスマートメーター
- コールドチェーンソリューション
