LoRaWAN テクノロジーとは何ですか、またどのように機能しますか

LoRaWAN テクノロジーとは何ですか、またどのように機能しますか
LoRaWAN テクノロジーとは何ですか、またどのように機能しますか

LoRaWAN を IoT ソリューションに統合することを検討していますか?? 急速に進歩するIoT技術の領域で, LoRaWAN は、LPWAN 分野における強力なプレーヤーとして際立っています. 産業用またはエンタープライズ アプリケーション向けの LoRaWAN ネットワーク ソリューションを検討している場合, このプロトコルの複雑さを掘り下げることが重要な最初のステップです. 記事上で, LoRaWAN テクノロジーのすべての重要な側面を詳しく説明します。. 要点を確認しながらご参加ください, IoT ベンチャーのために情報に基づいた意思決定を行うための洞察を提供します.

LoRaWANテクノロジーとは

LoRaWAN は Long Range Wide Area Network の略です. これは、ワイヤレスのバッテリー駆動の物や資産向けに設計された低電力 WAN プロトコルです。. LoRaWAN ネットワークは通常、433MHz や 900MHz 帯域などのライセンスのないスペクトルを使用して、デバイスを長距離にわたってワイヤレスでインターネットに接続します。.

このテクノロジーは、と呼ばれる物理層に基づいています。 LoRa, チャープスペクトル拡散変調を使用します. この方法では信号をより広い帯域幅に拡散します。, 干渉に強く、長距離特性を備えています。. Semtech は元々 LoRa 変調技術を開発し、それを維持しています.

LoRaWAN はネットワーク層プロトコルを追加して、エンドデバイスとゲートウェイ間の双方向通信を可能にします. その後、ゲートウェイは IP 経由で中央ネットワーク サーバーに接続します。. このアーキテクチャにより、適応型データ レートなどの機能が可能になります, デバイスのアドレス指定, 安心, ローミングなど. 大規模な展開を可能にする.

LoRaアライアンス, を監督する公開の非営利団体です。 LoRaWAN規格 世界的な導入を促進します. もう終わりました 500 デバイスメーカーを超えた世界中のメンバー, 演算子, 導入を進めるソリューションプロバイダー.

の違い LoRaおよびLoRaWAN

簡単に言えば, LoRa は、長距離通信を可能にする物理変調技術または信号エンコード方式のみを指します。. チャープスペクトル拡散変調と前方誤り訂正の概念を使用して、400 以上のカバー範囲を達成します。 10 田舎の環境で数マイル、 3 都市でのマイル数.

LoRaWAN プロトコルは LoRa 変調の上で実行され、データ通信を管理します, 双方向の交換を可能にし、ネットワークセキュリティ機能を実装します. これには、データ レートの最適化などの機能が含まれます。, アドレス指定スキーム, AES-128暗号化の実装とデバイスとゲートウェイ間のデータ交換の管理.

つまり、LoRa は長距離シグナリングを可能にする物理層変調方式です, 一方、LoRaWAN は通信プロトコルと標準を定義します。. LoRa を、車両が長距離を高速で移動できるようにする高速道路と考えてください。, 一方、LoRaWAN は、高速道路上での秩序ある安全な交通を管理する交通標識および制御装置です。.

LoRaWAN テクノロジーの仕組み

LoRaWAN アーキテクチャには、センサーを備えたエンドデバイス/ノードが含まれます, ゲートウェイ, ネットワークサーバー, およびアプリケーションサーバー.

LoRa と LoRaWAN の動作アーキテクチャ

エンドポイントは、建物などの屋外に展開されたゲートウェイと LoRa リンクを介して接続します。, 塔, 等. WiFi などのゲートウェイ インターフェイスのバックホール接続, イーサネットまたはセルラー. 0.3kbps ~ 50kbps の間で適応するデータレートで、数マイルの長距離をカバーできます。.

ゲートウェイは、潜在的に数百万台のデバイスからのメッセージを中央ネットワーク サーバーに転送します。. セキュリティなどの重要な機能を管理します, アドレッシング, デバイスプロファイル, ルール, データレートの適応など. また、メッセージの重複を排除し、アプリケーションとデバイス間の確認済み配信を制御します。.

ネットワーク サーバーは、IP 接続を介してデータをアプリケーション サーバーに受け渡します。. ここに IoT アプリケーションとビジネス ロジックが存在します。, センサーデータをデコードしてダッシュボードに接続する, 分析, クラウドサービスなど.

LoRaWAN デバイス クラス A, B, & C

LoRaWAN には、幅広いアプリケーションで発生するさまざまなニーズを満たすために、3 つの異なるタイプのエンド デバイスが含まれています。:

クラスA: 最低電力, および双方向エンドデバイス

これは、エンドポイントがいつでもアップリンクを送信できるようにするデフォルトのクラスです。, 続いて 2 つの短いダウンリンク受信ウィンドウが続きます. アップリンク通信は非同期であり、ダウンリンクはアップリンクのタイミングに従うため, デバイスはスリープ状態になり、バッテリー寿命を最大限に延ばすことができます. ダウンリンクメッセージはサーバーにバッファリングされます.

クラスB: 決定的なダウンリンク遅延を持つ双方向端末デバイス

クラス B デバイスは、ネットワークと同期してスケジュールされた間隔で追加の受信ウィンドウを開きます. これにより、消費電力が高くなりますが、ダウンリンクの遅延を短縮できます。. 決定的な遅延は長期間にわたってプログラム可能です 128 秒なのでバッテリー駆動に適しています.

クラスC: 最小遅延, 双方向端末機器

クラスAをベースに構築, クラス C は、送信しない限り受信機を継続的にオープンに保ちます。. これにより、サーバーはいつでもほぼ遅延なくダウンリンクできるようになります。. しかしながら, 連続リスニングは 50mW 以上を消費する可能性があります, したがって、クラス C は主電源アプリケーションに適しています. 一時的な切り替えが可能.

LoRaWAN デバイス クラス A, B, & C

LoRaWAN との比較. その他の LPWAN テクノロジー

LPWAN スペース, IoT接続市場の中で急速に成長している部分, SigFoxを含む, LoRaWAN, NB-IoT, LTE-M, リンクラボ, そして無重力. LTE-CAT Mなどの他のプロトコル, IEEE P802.11AH, と Dash7 も LPWAN エコシステムで重要な役割を果たします. このセクションで, 主に前述のテクノロジーについて詳しく説明します.

LPWAN エコシステムにおける LoRaWAN と他のテクノロジーの比較

 

  • LoRaWAN

LoRaWAN, LoRa Alliance によって管理される, 多様な業界アライアンスのサポートによるオープンスタンダードのネットワーク層が特徴です. LoRaチップ上で動作, コード化されたパケットの効率的な分散により、アップリンクのみのアプリケーションで優れています。, 衝突と干渉を軽減する. オープンスタンダードであるにも関わらず、, LoRaWAN のフルスタック実装における Semtech のチップへの依存により、独占性の層が追加されます.

  • シグフォックス

シグフォックス, に設立されたフランスの会社 2009, 遅い変調レートによって実現される範囲の拡大が特徴です. 独自技術として, SigFox は、頻繁ではない小規模なデータ バーストを必要とするアプリケーションに適しています。, スマートゴミ箱やパーキングセンサーなど. しかしながら, ダウンリンク機能の制限と信号干渉の影響を受けやすいため、特定の使用例に課題が生じる.

  • NB-IoTとLTE-M

NB-IoT と LTE-M が LPWAN 領域に登場しつつある, 標準の LTE 接続を利用する. エネルギー効率とコストパフォーマンスに優れたNB-IoT, スマートシティ用途に最適です, LTE-M はより高いデータ速度を提供します. 2 つのどちらを選択するかは、特定のアプリケーションによって異なります; NB-IoTはスマートメーターに最適, 一方、ドローンや車両にとっては LTE-M の方が有利である可能性があります。.

  • リンクラボ

Link Labs は LoRa チップを利用していますが、Symphony Link と呼ばれるプライベート MAC レイヤーを導入しています。. Symphony Link は、LoRaWAN を介していくつかの重要な接続機能を追加します, 保証されたワイヤレス ファームウェア アップグレードを含む, メッセージ受信, リピーター機能, ダイナミック レンジとデューティ サイクル制限の撤廃.

  • 無重力

Weightless SIG の使命は、LPWAN テクノロジの標準化です。. 真にオープンな唯一の標準として, Weightless は、サブ 1 GHz の免許不要スペクトルで動作しています. 3 Weightless のバージョンはさまざまな目的に使用できます:

無重力w: 空白を活用する (認可されたテレビ帯域の未使用のローカル スペクトル)

無重力n: NWave テクノロジーから派生したライセンス不要のスペクトラム狭帯域プロトコル

無重力p: M2COMMのプラタナス技術から派生した双方向プロトコル

Weightless N と P は、Weightless W のバッテリー寿命が短いため、より一般的な選択肢です。.

LoRaWAN テクノロジーの利点

LoRaWAN テクノロジーによってもたらされる顕著な利点をいくつか紹介します。:

  • 超低消費電力: LoRaWAN デバイスは低電力モードで動作でき、バッテリーは数年間持続します。.
  • 卓越した範囲: までの長距離をカバー 10 田舎のマイルと 1-3 都市環境でのマイル数
  • 屋内の深い浸透: LoRaWAN ネットワークは屋内の深いカバレッジを提供できます, 高層ビルを簡単にカバー.
  • 無料スペクトラムライセンス: LoRaWAN テクノロジーは無料で動作します (無免許) 周波数, 追加のスペクトルライセンス料なし.
  • 大容量: ゲートウェイのカバレッジごとに 100 万台を超えるデバイスをサポートするネットワーク容量.
  • パブリックおよびプライベートの展開: 同じソフトウェアとハ​​ードウェアを使用して、プライベートとパブリックの両方の LoRaWAN ネットワークを簡単に展開できます (エンドデバイス, ゲートウェイ, アンテナ).
  • エンドツーエンドのセキュリティ: 強い 128 ビット AES 暗号化によるエンドツーエンドの堅牢なセキュリティ.
  • 低価格: デバイスと運用のコストが非常に低いため、大規模なデバイスの導入に最適です
  • 生態系: LoRaWAN にはデバイス メーカーの非常に大規模なエコシステムがあります, アプリケーション開発者, ネットワークサービスプロバイダー, およびソリューションベンダー.

LoRaWAN テクノロジーの使用例

LoRaWAN に最適な有望なユースケース カテゴリをいくつか紹介します。:

LoRaWAN テクノロジーの使用例

スマートシティ & ユーティリティ

都市はメーターなどの都市インフラを効率的に接続できる, ゴミ箱, 街路灯, 汚染モニター. 車両やバスの追跡も可能で、スマートな交通手段を実現します. 電力会社向け, 大規模なスマートメータリングは実現可能性が高く、ガス全体にわたる, 電気と水道のメーター.

サプライチェーン & ロジスティクス

物流会社は位置を追跡できる, コンテナの状態と動き, 複数の拠点間および輸送中のパレット. コールドチェーンは生鮮食品の完全性を保証します. 港湾業務でクレーンを追跡できる, 車両, 貨物など.

スマート農業 & 農業

LoRaWAN センサーはファーム全体に増殖する可能性がある, 果樹園やブドウ園の土壌水分の監視, 作物環境, バッテリーセンサーによる年間を通じての保管状況. 動物の健康と位置情報のウェアラブルも登場.

資産運用管理 & 追跡

設備などの貴重な資産, デバイスは温度などのパラメータを複数の場所で監視できます, 衝撃, モーションなど. 安全性の向上, 使用率と寿命. LoRaWAN タグ付きパレット, ボックスは倉庫を合理化します.

産業用IoT & センサーモニタリング

工場は信頼性の高い導入が可能, 資産を追跡するための長距離センサー, 配線やバッテリーの交換を必要とせずに、フロア全体の安全指標と製品品質指標を実現. パイプラインのような遠隔地でも, リグなど. 測定できる.

スマートヘルスケア & 医療

病院は、LoRaWAN を使用して医療機器と車椅子などの資産を効率的に接続し、追跡と利用を改善できます。. 入院中の患者のリストバンドは、動きを監視することでワークフローに役立ちます. 介護付き生活施設でも、位置情報と転倒検出機能により安全性が向上します。.

アプリケーション向けの MOKOSmart LoRaWAN センサー

MOKOSmart は、多くの長距離低電力 IoT アプリケーションに最適な、LoRaWAN 対応のさまざまなセンサーを提供します. 役立つ可能性のある MOKOSmart LoRaWAN センサーには次のようなものがあります。:

LoRaWANPIRモーションセンサー: 動きを検知し、占有監視に使用可能, 侵入者警報, 自動化トリガー, もっと.

LoRaWANGPSトラッカー: 資産のリアルタイムの位置を追跡し、温度や動きも監視できます. フリート管理に便利, 資産管理, そして盗難防止.

LoRaWAN温度湿度センサー: 周囲の温度と湿度レベルを監視します. コールドチェーン物流に最適, HVAC監視, ストレージユニットの追跡, および環境分析.

LoRaWANパニックボタン: 押すと担当者に問題を通知したり、緊急対応システムを起動したりできる緊急警報ボタン.

LoRaWAN パーキングセンサー: 駐車スペース内の車両の存在を検出します. スマート駐車アプリケーションと分析を可能にする.

LoRaWAN スマートバッジ: 職員のリアルタイムの位置を追跡し、警報を送信するための緊急ボタンとしても機能します. 従業員管理に最適, アクセス制御, および安全アプリケーション.

LoRaWAN テクノロジーの使用を開始する方法

導入するには LoRaWANソリューション 概念実証から大規模展開まで, 主な手順は通常、次のとおりです。:

  • LoRaWAN が信頼性を満たしているかどうかを調査する, 航続距離とバッテリー寿命
  • 公共ネットワーク経由のカバレッジ オプションを理解する, コミュニティ ネットワークまたはプライベート展開
  • LoRa モジュールや LoRaWAN センサーなどのハードウェアを選択します
  • ローカル ネットワーク サービス プロバイダーの可用性を確認するか、独自のゲートウェイを展開します
  • エンドデバイスのハードウェアをゲートウェイ経由で LoRaWAN ネットワーク サーバーに接続する
  • クラウド サービスと統合したデバイス アプリケーションおよび IoT アプリケーションの開発
  • 予想される導入条件全体でのテスト範囲とセンサーのパフォーマンス

LoRaWAN のカバレッジとデバイスのオプションが急速に拡大, 今こそ、独自の革新的な LoRaWAN の使用例を検討する絶好の機会です.

によって書かれた -
フィオナ・クアン
フィオナ・クアン
フィオナ, MOKOSMART のテクニカル ライター兼編集者, 以前に費やした 10 IoT企業でプロダクトエンジニアとして長年勤務. 当社に入社してから, 彼女はセールスと緊密に協力してきた, プロダクトマネージャーとエンジニア, 顧客のニーズを洞察する. 深い業界経験と顧客が最も望んでいることを理解することを融合, Fiona は IoT の基本にわたる魅力的なコンテンツを執筆しています, 詳細な技術資料と市場分析 - IoT スペクトル全体で視聴者とつながる.
フィオナ・クアン
フィオナ・クアン
フィオナ, MOKOSMART のテクニカル ライター兼編集者, 以前に費やした 10 IoT企業でプロダクトエンジニアとして長年勤務. 当社に入社してから, 彼女はセールスと緊密に協力してきた, プロダクトマネージャーとエンジニア, 顧客のニーズを洞察する. 深い業界経験と顧客が最も望んでいることを理解することを融合, Fiona は IoT の基本にわたる魅力的なコンテンツを執筆しています, 詳細な技術資料と市場分析 - IoT スペクトル全体で視聴者とつながる.
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