LoRa について知っておくべきこと – 私たちから見えるもの

抽象的な

LoRa は、モノのインターネットの低電力広域無線ネットワークの新しいソリューションです. LoRa チップセットはセンサーをクラウドに接続します, 効率と生産性の向上に使用できるリアルタイムのデータと分析の接続を可能にします。. LoRa デバイスは、地球上で最も差し迫った問題のいくつかに対処するスマート IoT アプリケーションを提供します, エネルギー管理も含めて, 天然資源の保全, 公害防止, インフラストラクチャの効率性. 例えば, 屋外工業団地には大規模な接続が必要であり、ケーブルのレイアウトの問題に直面することになる. LoRaWAN テクノロジーの利点の 1 つとして、, キロメートル単位で測定できる広いカバーエリアを持っています, ケーブルの密度と IoT デバイスの導入を削減します。. LoRaWAN デバイス 他のネットワークと比較して非常に低コストです, エンドデバイスの無線も低コストです. LoRaWanは大気汚染監視に広く応用可能, 農業加工品, 動物追跡, 火災検知, フリート追跡, ホームセキュリティ, および工業用温度監視.

LoRaWAN オープン仕様は低電力です, 広域ネットワーク (LPWAN) 産業用の無許可無線電波を利用する Semtech の LoRa デバイスに基づく標準, 科学的, と医療 (ISM) バンド. LoRa アライアンス®, 非営利団体であり、急速に発展している技術提携, LoRaWAN 標準の標準化と世界的な調和を担当します。. LoRaWAN 標準は効率的な機能を提供します。, フレキシブル, 農村部や屋内のユースケースにおける現実世界の問題に対する費用対効果の高いソリューションを提供します。 セルラー, Wi-Fi, そして Bluetooth 低エネルギー (BLE) ネットワークが標準に達していない. LoRa デバイスと LoRaWAN 標準により、さまざまな重要な分野で幅広いアプリケーションが可能になります, スマート農業を含む, 建物, 都市, 環境, 健康管理, ハウジング, 産業用制御, サプライチェーン, およびロジスティクス, ユーティリティ, 公安など.

LPWAN とその速度とは?

LoRa™ は LPWAN 用の無線周波数変調技術です, LoRa とは何かについて説明する前に, LPWANについて話さなければなりません. LPWAN (低電力広域ネットワーク), LPWAとしても知られています (低電力広域エリア), またはLPN (低電力ネットワーク, 低電力ネットワーク), 低ビットレートで長距離通信できるバッテリー駆動のセンサーIoTワイヤレスネットワークです。. 低電力要件, 低いビットレート, LPWAN とワイヤレス WAN を区別するには、使用のタイミングを使用できます。, ビジネスやユーザーをつなぐように設計されたもの, より多くのデータを転送しますが、より多くの電力を消費します. LPWAN の各チャネルの伝送速度は比較的遅い, Zigbee や NB-IoT よりも遅い, それは間にあります 0.3 kbit/sと 50 キロビット/秒. LPWAN を使用してプライベート無線センサー ネットワークを構築できます。, ただし、サードパーティが提供するサービスまたはインフラストラクチャである場合もあります, これにより、センサーの所有者は、ゲートウェイのデバイス構築に投資することなくセンサーを直接展開できます。.

LoRaとは?

LoRa は Semtech によって開発された LPWAN プロトコルです, 長距離通信を提供する: まで 3 マイル (5 キロメートル) 都市部と 10 マイル (15 キロメートル) 田舎ではそれ以上 (視線). 他の LPWAN プロトコルには、Sigfox や Weightless などがあります。. LoRa は、チャープスペクトル拡散から派生したスペクトル拡散変調技術に基づいています。 (CSS) テクノロジー. 元々はグルノーブルの Cycleo によって開発されました。, フランス, その後Semtechに買収されました, LoRa Alliance の創設メンバー. 他のIoTネットワークとの比較, LoRaには5つの特徴があります, 長距離, 低いデータレート, 長いバッテリー寿命, 低コスト, そして大容量. LoRa ベースのソリューションの主な特徴は、超低電力要件です。, これにより、最大持続時間のバッテリー駆動デバイスの作成が可能になります。 10 年. オープン LoRa プロトコルに基づくネットワークは、スター トポロジで展開され、多くの低電力デバイスと少量のデータを収集するデバイス間での長距離通信または屋内奥深くの通信を必要とするアプリケーションに最適です。.

LoRa の利点には長距離が含まれますが、これに限定されません。, 屋内を深くカバー, 拡張しやすいスター型トポロジ設計, 長いバッテリー寿命, 大容量, 低コスト, 屋内および屋外の正確な測位, 暗号化されたセキュリティ.

3 つの違い

LPWAN

LPWAN は、低帯域幅の接続を行う無線広域ネットワーク技術です。, 長距離でも低ビットレートのバッテリー駆動の IoT デバイス. LPWAN ネットワークの構築にはさまざまな可能性があります, しかし、LoRaWAN と NB-IoT テクノロジーは最も急速な成長を示しており、将来的には LPWA 市場で最高のシェアを獲得すると予想されます。.

LoRaWAN

LoRaWAN ネットワークの通信プロトコルとシステム アーキテクチャを指定します, 一方、LoRa 物理層は長距離通信リンクを可能にします. プロトコルとネットワーク アーキテクチャがバッテリー寿命に最も大きな影響を与えます, ネットワーク容量, サービスの質, 安全, ネットワークによって提供されるアプリケーションの範囲.

ロラ

LoRa は、チャープを使用した無線信号伝送技術です。, 情報を伝達するための複数のシンボルデータ. 本質的に, これらは、LoRa を使用して無線周波数をビットに変換できる通常の ISM 帯域無線チップです。 (またはFSKなどの他の変調タイプ) コーディングの必要なし. LoRaテクノロジーは、広域通信以外のさまざまなアプリケーションで使用される下位物理層テクノロジーです。.

ロラワンネットワークアーキテクチャ

LoRaWAN は通信プロトコルとシステム アーキテクチャを定義します. LoRa 物理層は長距離通信リンクをサポートします. ノードのバッテリ寿命を決定するプロトコルとネットワーク アーキテクチャのペア, ネットワーク容量, サービスの質, 安全, Webサービスのさまざまなアプリケーションだけでなく、.

LoRaWAN スペクトラム拡散変調方式は、チャープ スペクトラム拡散変調方式の一種です. LoRaWAN 物理層は、任意の MAC 層と組み合わせて使用​​できます。; しかし, LoRa は、単純なスター トポロジでネットワークを運用する現在推奨されている MAC です. 事前に決定された時刻の Windows ゲートウェイとビーコンを使用してエンドデバイスの時刻を同期します. 最大の受信スロットを持つエンドデバイス: これらのノードは常にリッスンしているため、, 電池駆動には適していません. 場合によっては, 電力供給された強力なゲートウェイデバイスを備えたスターネットワークはオプションです.

メッシュ ネットワーク アーキテクチャは多くの既存のネットワークで使用されています. メッシュ ネットワーク内の個々のエンドノードは、他のノードから情報を送信して、ネットワークの通信範囲とセル サイズを拡張します。. これにより射程が向上しますが、, 複雑さも加わります, ネットワーク容量を制限する, また、ノードは自分たちに無関係である可能性が高い他のノードからデータを受信および転送するため、バッテリー寿命が短くなります。. 長距離接続が可能な場合, 長距離スター型デザインはバッテリー寿命を維持するのに最も合理的です.

LoRaWAN ネットワーク内のノードは単一のゲートウェイにリンクされていません. その代わり, ノードによって送信されたデータは通常、多数のゲートウェイを介して受信されます. いくつかのバックホールを通じて, 各ゲートウェイは受信したパケットをエンドノードからクラウドベースのネットワークサーバーに転送します。 (携帯電話のいずれか, イーサネット, 衛星, またはWi-Fi).

ネットワークサーバーはインテリジェンスと複雑さを受け取り、ネットワークを維持します, 冗長な受信パケットのフィルタリング, セキュリティチェックを行っています, 最適なゲートウェイを介した確認応答のスケジュール設定, 適応型データレートの実行, とりわけ. ノードがモバイルまたは移動している場合、ゲートウェイからゲートウェイへのハンドオーバーの必要はありません。, これは、IoT の重要な対象アプリケーション領域である資産監視アプリケーションにとって重要な特性です。.

バッテリー効率と消費電力

LoRaWAN ネットワークではバッテリー寿命は非常に有望に見えます. そのノードは非同期です, ブロードキャストするデータがある場合にのみ通信する, イベント主導型か計画的か. アロハ・テクニックはこの種のコミュニケーションに付けられた名前です. メッシュ ネットワークや携帯電話などの同期ネットワーク内のノードは、頻繁に「ウェイクアップ」する必要があります。’ ネットワークと同期してメッセージを確認する. この同期には大量のエネルギーが消費され、バッテリー寿命の低下の主な原因となります。. 最近の GSMA の調査では、LPWAN 市場に対応するさまざまなテクノロジーを比較しました。, LoRaWAN は、他のすべての代替テクノロジよりも優れたパフォーマンスを発揮しました。 3 に 5 時代.

ネットワーク容量

LoRaWAN ネットワークでは、ネットワーク容量は非常にスケーラブルで柔軟です. 長距離スター型ネットワークを実現するには、ゲートウェイが多数のノードからのメッセージを受信できる必要があります。. LoRaWAN ネットワーク内, ゲートウェイで適応型データ レートとマルチチャネル マルチモデム トランシーバーを使用することにより、高いネットワーク容量が実現されます。, 多くのチャネルでの同時メッセージングが可能になります. 同時チャンネル数, データレート (放送時間), ペイロードの長さ, ノードがブロードキャストする頻度には、容量に影響を与えるすべての重要な要素が含まれます. LoRa® はスペクトラム拡散変調であるため, 異なる拡散率が使用される場合, 信号は互いにほぼ直交しています. 実効データレートは拡散率によって異なります. ゲートウェイはこの特性を利用して、同じチャネルで多数のデータ速度を同時に受信できるようにします。. 良好なリンクとゲートウェイに近いノードが常に最低のデータ レートを利用し、必要以上に長く利用可能なスペクトルを使い果たす必要はありません。. データレートを上げることで, 放送に費やす時間が短縮される, 他のノードがブロードキャストできる潜在的なスペースを増やす. 適応型データレートにより、ノードのバッテリー寿命も延長されます. 適応型データ レートが機能するには、適切なダウンリンク容量を備えた対称的なアップリンクとダウンリンクが必要です. これらの特性により、LoRaWAN ネットワークのスループットが向上し、同時に拡張性も向上します。. 非常に少ない機器でネットワークをセットアップできる, 容量が必要な場合, さらに多くのゲートウェイを追加できます, データレートをさらに高める, 他のゲートウェイへの傍聴を最小限に抑える, 容量が 6 ～ 8 倍増加します. ダウンリンク帯域幅を制限したり、ダウンリンク範囲がアップリンク範囲と不等になる技術的なトレードオフのため, 他の LPWAN オプションには LoRaWAN の拡張性がありません.

ノードクラス

エンドデバイスはさまざまな目的に使用され、さまざまなニーズがあります. LoRa は、いくつかのデバイス クラスを使用して、エンド アプリケーションのさまざまな特性を最適化します。. デバイス クラスは、ネットワーク ダウンリンク通信の遅延とバッテリー寿命の間でトレードオフを行います。. ダウンリンク通信遅延は、制御またはアクチュエータタイプのアプリケーションでは重要です.

双方向エンドデバイス (クラスA): クラス A エンドデバイスは双方向通信を提供します, 各エンドアップリンクデバイスの送信に続いて 2 つのダウンリンク送信が行われる. ダウンリンクの受信ウィンドウが短い. エンドデバイスによってスケジュールされた送信スロットは、独自の通信要件に基づいています, 時間のランダムな選択の基礎に応じてわずかな変動があります (ALOHAタイプのプロトコル). このクラス A 手順では、使用する電力が最も少なくなります。. エンドデバイスがサーバーへのアップリンク送信を行った直後からダウンリンク通信のみを必要とするアプリケーション向けのエンドデバイス システム ダウンリンク. それ以外のときはいつでも, サーバーからのメッセージは、次に計画されているアップリンクまで待つ必要があります.

計画的な受信スロットを備えた双方向エンドデバイス (クラスb): クラスAのランダム受信ウィンドウに加えて, クラス B デバイスは、あらかじめ決められた周期で追加の受信ウィンドウを開きます. エンドデバイスは、規定の時刻に受信ウィンドウを開くために、ゲートウェイから時刻同期された信号を取得します。. これにより、エンドデバイスがいつリッスンしているかをサーバーに通知します。.

双方向で最大の受信スロットを備えたエンドデバイス (クラスC): クラス C エンドデバイスは、送信中のみ閉じられる受信ウィンドウを実質的に継続的に開く機能を備えています。.

安全

LPWAN にとってセキュリティを統合することは重要です. LoRaWAN には 2 つのセキュリティ層があります: 1 つはネットワーク用、もう 1 つはアプリケーション用. ネットワーク層のセキュリティにより、ネットワーク内のノードが正当であることが保証されます。, 一方、セキュリティのアプリケーション層により、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ことが保証されます。. キー交換では、AES 暗号化と指定された ID が使用されます。. すべてのテクノロジーにはトレードオフがあります, しかし、ネットワーク設計における LoRa の特性, デバイスクラス, 安全, 容量に対する拡張性, モビリティの最適化により、可能な限り幅広い IoT アプリケーションがカバーされます。.

LoRa は依然として強力なプレーヤーである

全体, LoRa 無線は、エネルギー効率が高く、一般的な IoT 無線よりも通信範囲が広いです. さらに, これらのラジオには魅力的な特徴があります, 非侵入的な送信, 例えば. すでに述べたように、ご覧のとおり, LoRa 無線は、複数のレイアウトを使用するより広範なネットワークに導入できます。. 結果として, LoRa のソリューションは、一般的な IoT アプリを構築するための興味深い選択肢です. 有望な未来を切り開く多くの利点を備えた、非常に競争力の高いソリューションを提供します。.

Minnew、LoRaWANテクノロジーの製品ポートフォリオを発売

IoT は拡大を続け、普及が進んでいます. Minew, 大手IoTスマートデバイスの設計者および製造業者, さまざまなネットワークで製品ポートフォリオを充実させるため、新しい分野でのより創造的な可能性に専念します. Minew は現在、開発段階にある LoRa および Bluetooth 製品に取り組んでいます。. 技術用語はまだ確認および発表されていません, しかし, カード形式などで発売される可能性が高いです. 私たちからの発表を期待してください. LoRa と Bluetooth の両方をサポート, 2つの世界の長所を組み合わせたものです, これまでにない可能性をもたらす. パフォーマンスも期待できる. 今後の続報にご期待ください.