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LoRaWANソリューションは、現在最も多くの種類と数のセンサーを備えています。さらに、5Gエコシステムに先駆けて登場し、現在利用可能なエンドツーエンドソリューションの中で最も信頼性の高いソリューションとなっています。LoRaWANソリューションは、世界140カ国以上で導入されています。加えて、IoTの専門家やアナリストは、今後10年間でLoRaWANソリューションがLPWAN市場の80%以上を占めるようになると予測しています。この記事では、LoRaWANが支配的なトレンドとなるのか、それとも5Gと共存するのかを探っていきます。
開発 ロラワン ソリューション
LoRaWANは、長距離、無線、低消費電力の無線ネットワークに非常に効果的です。ライセンス不要の周波数帯域で動作するため、容易に導入できます。そのため、フットプリントの小さいデバイスでも、大規模な他のフレームワークやデバイスと通信することがより簡単かつ便利になります。
LoRaWANソリューションは理解しやすいものです。スター型ネットワークの通信は、教室での会話に似ています。ゲートウェイはノードと通信でき、ノードも自由に通信できます。
LoRaWANソリューションにノード1台とゲートウェイ4台があると仮定しましょう。この場合、ノードは無線スペクトルにランダムに送信します。送信を受信できるゲートはそれをキャッチし、クラウドに転送します。すべてのゲートウェイがメッセージを受信してクラウドに転送する可能性は十分にあります。これにより、通信リンクの弱さやあらゆる種類の干渉によるデータ損失のリスクが排除されます。
メッセージがクラウドに到達すると、システムは確認応答（ACK）を生成します。ただし、このプロセスは自動ではありません。この処理が機能するためには、LoRaWANソリューション内のノードが確認応答（ACK）を要求する必要があります。ノードが確認応答を要求すると、クラウドは一定間隔後に応答するゲートウェイを8つ選択します。これにより、品質保証のレイヤーがさらに強化されます。ほぼすべてのLPWANシステムには複数の受信チャネルがあり、LoRaWANも例外ではありません。LoRaWANソリューションは、異なる周波数チャネルを介して最大XNUMXつのメッセージを同時に受信できます。
5G開発における課題
他の新興技術と同様に、5Gも開発中にいくつかの課題に直面しています。このセクションでは、これらの課題のいくつかを見ていきます。
- 製造コストと小売価格
5Gネットワークの構築には高度なリソースが必要となるため、費用がかさみます。既存のネットワーク上に新たなレイヤーを構築するほど単純ではないため、5G計画は初期費用が高額になります。これは、5Gが全く異なる技術であるためです。市場アナリストによると、5Gへの総支出は、実用的なソリューションが市場に投入されるまでに88億ドルに達すると予想されています。そのため、製造コストの高さが大きな障壁となっています。
- 制限された周波数帯域
現在のLTEは6GHz未満の周波数帯域で運用されています。しかし、5Gでは最大3000GHzの周波数帯域が必要になります。これらの帯域は容量が大きく、より高速な通信が期待できますが、ライセンス取得は大きな課題です。これらの帯域のライセンス取得は、それぞれの5Gソリューションを展開する前に入札が行われる可能性が高いでしょう。米国だけでも、28GHz帯の入札額は690年末までに2018億XNUMX万ドルに達しました。
- デバイスサポートの不足
5G対応のスマートフォンやその他のデバイスの製造については、多くの議論が交わされています。しかし、それらの普及は、5Gがどれだけ早く実用化されるか、そして製造コストがどの程度になるかに左右されます。そのため、今後数年間は、5G対応デバイスがそれほど多く登場することはないでしょう。
- カバレッジと展開
5Gは帯域幅と速度を大幅に向上させます。しかし、通信範囲には限りがあります。そのため、広範囲に展開するにはインフラ整備が不可欠です。周波数が高いほど、電波の指向性も高くなり、標的を定めやすくなります。この技術はビームフォーミングと呼ばれ、悪用される危険性があります。
もう一つの課題は、5Gアンテナはより多くのデータを処理できる一方で、カバー範囲が狭いことです。基地局とアンテナは小型化していますが、住宅や建物に設置する必要があります。スマートシティでは、電波をより広範囲に拡散させるために、追加の中継器を設置する必要があります。これにより、人口密集地域でも安定した伝送速度を維持できます。したがって、5Gネットワークの成熟にはある程度の時間がかかることは明らかです。
将来的には、Wi-Fiルーターとモデムを5Gスモールセルに置き換える予定です。これにより、家庭や小規模事業所に5G接続を導入できるようになります。つまり、従来の有線インターネット接続を置き換えることになります。そのため、地方への5Gアクセスの普及は大きな課題です。
- プライバシーとセキュリティ
セキュリティとプライバシーの確保は、あらゆるデータ駆動型テクノロジーにおいて大きな課題です。しかし、5Gでは、高度なサイバー脅威だけでなく、標準的なサイバー脅威への対策も確実に講じる必要があります。認証と鍵合意（AKA）は、ネットワーク間の信頼を確立するためのシステムであり、5Gはこれに該当します。これにより、スマートデバイスの位置情報から近くにいる人を追跡することが可能になり、通話中の盗聴さえも可能になります。
したがって、5G開発者は顧客のデジタルセキュリティを確保し、プライバシーを保護する責任を負います。データ速度が現在のレベルよりも高速になるにつれて、接続性は確実に向上します。したがって、データ仮想化サービスとクラウドサーバーは、万全のセキュリティを確保し、ユーザーのプライバシーと個人データを保護する必要があります。しかし、ユーザーは機密データを共有する際には、より慎重に行動する必要があります。
5Gを介したLoRaWANソリューションの利点
5GよりもLoRaWANの利点は次のとおりです。
- 費用対効果が高く経済的
LoRaWANの導入は非常に経済的で費用対効果に優れています。これは、消費電力が非常に少なく、バッテリー駆動時間が長いためです。さらに、サイズも非常に小型であるため、設置コストとメンテナンスコストが大幅に削減される傾向があります。
- 無免許周波数帯域
LoRaWANはライセンス不要の周波数帯域で動作します。そのため、ライセンス料がかからず、導入が容易で便利です。さらに、プラットフォーム間のサポートが向上し、アクセシビリティも向上します。
- 広範なサポート
LoRaWANは、様々な種類のセンサーやデバイスに幅広く対応しています。シンプルなノードで動作するため、複雑なフレームワークは必要ありません。そのため、大規模な導入や大規模なIoT実装にも活用できます。
- 長距離カバレッジ
LoRaWANは単体でも長距離通信をサポートしていますが、クラウドサービスと連携することで、その有効範囲をさらに拡大できます。これにより、LoRaWANは短距離だけでなく長距離でも効率的に通信できるようになります。LoRaWANネットワーク内のノードは、まず最も近いゲートウェイに送信し、そのゲートウェイがデータをクラウドサーバーに転送することで通信を行います。LoRaWANゲートウェイはデータパケットを効率的に受信するため、干渉やノイズが発生する可能性は非常に低くなります。さらに、確認応答という形でセキュリティをさらに強化できます。これらの確認応答により、データパケットがスムーズに送信されていることを確認できます。
- プライバシー
LoRaWANは、パブリックとプライベートを融合させたネットワークの構築を可能にします。これにより、機密データや情報へのユーザーアクセスを制御できます。悪意のある攻撃を回避するためのフィルターを考案し、スクリーニングメカニズムを実装することも可能です。つまり、LoRaWANは、ネットワークのプライバシーレベルを幅広く制御することを可能にします。
LoRaWANと5Gの現状と将来動向
5Gユースケースの奥深さと複雑さは、5Gの高度化が特定のネットワークにとって「過剰」であることを意味します。これは、市場の既存アプリケーションをサポートするための「適正規模のテクノロジー」の必要性につながります。IoTの専門家は、5G LTEは優れたパフォーマンスを提供するものの、特定の重要なパラメータを犠牲にしていると主張しています。そして、これらの重要なパラメータはLoRaWANソリューションによって十分にカバーされています。専門家は、LoRaWANが5Gのこの限界を突いて、それを最大限活用しようとすると予測しています。アナリストは、5Gがテクノロジーギャップをある程度縮める可能性があると予測しています。しかしながら、LoRaWANのような高度にターゲットを絞った特化型ソリューションには、常に余地があります。
LoRaWAN ソリューションはどのように普及するのでしょうか?
業界の専門家は、5G時代においてもLoRaWANは事実上の無認可規格であり続けると主張しています。彼らは、LoRaWANはバッテリー消費が少なく、パブリック・プライベートのハイブリッドネットワークを可能にするため、大規模導入に適していると主張しています。しかし、5Gの開発はこれまで、クリティカルな通信とブロードバンドサービスに重点を置いてきました。そのため、大規模なIoT展開には効果的に活用できていません。したがって、LoRaWANは、その最適な特性と将来的な特性により、将来のIoTフレームワークにおいて確実に重要な役割を果たすと結論付けることができます。
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LoRaWANソリューションの主な使用例
LoRaWANソリューションは、データ伝送量が少なく、バッテリー消費量が少ないデバイスをインターネットに接続するために設計されています。その機能により、以下のアプリケーションに最適です。
スマートシティ
LoRaWANは最大10マイル（約XNUMXkm）の長距離伝送が可能で、スマートシティの広大なエリアにインフラを構築する機会を提供します。さらに、多数のノードを容易に接続できるため、ネットワークの耐干渉性が非常に高く、測位精度も非常に高くなります。
LoRaWAN は、すぐに使用できるソリューションであり、簡単に導入でき、公共交通機関の予測、環境監視、街路照明、スマート駐車スペースの観点からスマート シティ システムの管理と制御を強化する上で明らかです。
スマートメーターとユーティリティ
スマートユーティリティネットワークは、5Gネットワークのセンサーが届かない場所に設置されることが多いため、この分野におけるLoRaWANの優位性は際立っています。LoRaWANベースのソリューションは、現場技術者による手動介入なしに、必要なアクセスと範囲を確保することで、情報を行動へと変換します。
ドイツの電力会社は、再生可能エネルギー源からの電力と制御可能な新規ユーザーを電力網に統合し、エネルギー転換の持続可能な制御を実現しています。
データ駆動型農業
スマート農業は、LoRaWAN システムとセンサーを使用してデータを収集・分析し、温度や湿度の測定、牛の健康指標の追跡から農機具、作物、家畜の遠隔監視まで、食品生産チェーン全体の効率を向上させます。
Lora ベースのデバイスは、柔軟な展開が可能で、頻繁なバッテリー交換も必要のない、5G インフラストラクチャの低コストの代替手段です。
インテリジェントビル
LoRaWAN は、リモート、低消費電力、低コスト、優れた耐干渉機能、高い信号浸透性により、インテリジェントなビル管理システムの開発に新しい時代をもたらします。
さらに、LoRaベースのソリューションは導入が簡単で、管理業務に支障をきたしません。LoRaWANは、様々な施設管理システムを統合し、集中管理されたインテリジェントな建物管理と監視を実現します。さらに、施設管理者はエネルギー消費量、占有率、環境条件、空気質に関するデータをリアルタイムで監視できるため、コスト効率とリソースの有効活用を向上させることができます。
健康管理
経済の重圧により、多くの若者は仕事に追われ、自宅で高齢者の介護をする時間と体力がありません。一方、病院のスタッフは日々多忙を極めています。そのため、LoRaWANを活用し、バリアフリー医療の実現、患者登録プロセスの簡素化、患者の位置特定、そしてより透明性の高い情報交換を実現することが求められています。
サプライチェーンとロジスティクス
LoRaWANは、サプライチェーンや物流において長距離伝送が可能です。具体的な用途としては、盗難防止、車両管理、資産追跡、運転者状態追跡、予知保全などが挙げられます。
5Gのユースケースとは
5G の低遅延性と高帯域幅の機能は、堅牢でリアルタイムの通信を必要とするデータ集約型のエコシステムに大きな影響を与えます。
コネクテッドカーと自動運転
高度なテレマティクスを搭載し、複数のIoTセンサーやシステム間のリアルタイムの読み取りとデータ転送に大きく依存する車両や交通機関は、5Gソリューションの最適な分野です。車両の温度、位置、速度、交通状況などの大量のデータを取得することで、運転の快適性と安全性を向上させることができます。
スマートカーが急速に変化する交通状況を正確に読み取り、瞬時に反応するには、何千もの IoT デバイス間でシームレスな情報転送を実現するテクノロジが必要です。5G は複数のデバイス間でほぼゼロ遅延の通信を処理できるため、交通データ管理システム、パーキング メーター、街灯など、車両間の直接的なやり取りや、車両とあらゆるもの (V2X) の通信が可能になります。
スマートヘルス5Gソリューション
5G医療システムは、ウェアラブルデバイスのデータをクラウドベースのプロバイダーシステムに接続し、リアルタイムビデオによる高品質な遠隔診療をサポートします。5G対応IoTデバイスは、患者のバイタルサインを継続的にモニタリング・伝送することで、予防医療や個別化医療の効率を大幅に向上させます。世界中の病院や研究機関では、遠隔緊急救助、遠隔手術、オンライン専門診断、モバイル回診、院内モニタリングなど、5Gのユースケースを試験的に導入しています。
GSMA のレポートによると、5 年までに 1.2G は世界中で少なくとも 2025 億の接続を占めることになります。
NB-IoTはどうでしょうか？
一部の LoRa デバイスは、4G および 5G プロトコルを開発した同じ部門によって開発された LPWAN 標準である NB-IoT ネットワークへの接続も選択します。
言い換えれば、LoRaWANを実現するためのセルラー技術の一種であり、4G接続のデバイスで利用されています。5Gが普及すれば、人々はしばらくの間これを利用するでしょう。
Loraと比較して、NB-IoTはより高い帯域幅を備えています。NB-IoTはソフトウェアのみを必要とし、特別なインフラストラクチャは必要ありません。そのため、このタイプのネットワークは数百万台のデバイスを容易にカバーできるほど拡張可能です。しかし、そのようなデバイスの数はLoRaデバイスの数に比べるとまだはるかに少ないです。
しかし、NB-IoTには欠点もあります。主な欠点は、NB-IoTが大量の電力を消費するため、デバイスのバッテリーが非常に早く消耗してしまうことです。
また、NB-IoT は比較的高いセキュリティ要件があり、時代遅れのホップバイホップ暗号化を使用しますが、LoRaWAN は最新のセキュリティ標準メカニズムであるエンドツーエンド暗号化を使用します。
上記の理由により、LoRa は NB-IoT よりも一時的な 5G の代替として優れています。
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