LoRaおよびLoRaWAN®技術の理解
LPWANとは何か?
LPWANはLow Power Wide Area Network(低電力広域ネットワーク)の略称です。広域にわたる低電力IoTデバイス間の長距離通信をサポートするために設計された無線通信ネットワークの一種です。LPWANは、低データレート、長寿命バッテリー、長距離接続を必要とするアプリケーション向けに最適化されています。
LoRaとは?
LoRa(Long Rangeの略称)は、Semtech Corporationが開発した変調技術および物理層技術です。低消費電力デバイス間での長距離無線通信を実現します。LoRa変調は特にIoTおよびM2M(Machine-to-Machine)通信向けに設計されており、デバイスが最小限の電力消費で長距離にわたり少量のデータを送信する必要がある場合に適しています。
LoRaWAN®とは?
LoRaWAN®(Long Range Wide Area Network)は、LoRa(Long Range)技術の上に構築された通信プロトコルおよびネットワークアーキテクチャです。IoTデバイス間の低電力・広域無線通信に必要なネットワークインフラを提供します。LoRaWAN®は、IoTアプリケーション向けに長距離通信、効率的なバッテリー使用、安全なデータ伝送を実現するよう設計されています。
LoRaとLoRaWAN®の違いは?
LoRaは長距離無線通信のための物理層技術を提供する一方、LoRaWAN®はネットワークと通信プロトコルスタックを定義し、IoTデバイスがゲートウェイに接続し、長距離で安全かつ効率的にデータを交換することを可能にします。これらを組み合わせることで、長距離接続性と低消費電力が求められるIoTアプリケーションを展開するための包括的なソリューションが形成されます。
LoRAWANゲートウェイ、LoRaWAN®センサー、 およびネットワークサーバー[NS]
❶LoRaWAN®ゲートウェイ
LoRaWAN®ゲートウェイ(単にゲートウェイとも呼ばれる)は、LoRaWAN®ネットワークインフラストラクチャにおける重要な構成要素です。LoRaベースのIoTデバイスと中央ネットワークサーバー間の橋渡し役として機能し、これらのデバイスとバックエンドシステム間の通信を可能にします。
LoRaWAN®ゲートウェイは、IoTデバイスとバックエンドシステム間の長距離・低電力通信を実現する上で重要な役割を果たします。LoRaベースのIoTデバイスにとってインターネットへのゲートウェイとして機能し、広域にわたる接続性とデータ交換を可能にします。
❷LoRaWAN®センサー
LoRaWAN®センサーは、物理環境からデータを収集しLoRaWAN®プロトコルを用いて無線伝送するセンサーを搭載したIoTデバイスです。これらのセンサーは温度、湿度、空気質、動作、光、圧力など様々な環境パラメータを監視できます。収集されたデータはLoRaWAN®ゲートウェイに送信され、処理と分析のために中央ネットワークサーバーへ転送されます。
LoRaWAN®センサーは、物理環境からの遠隔監視とデータ収集を可能にすることで、IoTアプリケーションにおいて重要な役割を果たします。農業、スマートシティ、産業監視、資産追跡など幅広い産業分野において、組織が情報に基づいた意思決定を行い、業務を最適化するための貴重な環境パラメータに関する知見を提供します。
➌LoRaWAN®ネットワークサーバー[NS]
LoRaWAN®サーバー(ネットワークサーバーとも呼ばれる)は、LoRaWAN®ネットワークインフラストラクチャにおける重要な構成要素です。LoRaWAN®デバイスとゲートウェイの中央管理・制御ポイントとして機能し、デバイス、ゲートウェイ、アプリケーションサーバー間の通信を促進します。
LoRaWAN®サーバーは、LoRaWAN®デバイスとアプリケーションサーバー間の安全で信頼性の高い通信を実現する中心的な役割を担います。LoRaWAN®ネットワークの効率的な運用を確保し、デバイス管理を促進し、様々な業界におけるIoTアプリケーションの開発を可能にします。
LoRaWAN®技術の主な利点
ロングレンジ
LoRaWAN®技術は長距離通信を実現し、都市部や農村地域といった困難な環境下においても、IoTデバイスが数キロメートルにわたってデータを送信することを可能にします。この長距離接続性により、大規模なインフラ整備の必要性が低減され、IoTアプリケーションが広大な地理的範囲をカバーできるようになります。
低消費電力
LoRaWAN®デバイスは低電力で動作するよう設計されており、頻繁な電池交換を必要とせずに、長期間(多くの場合数年)にわたり電池駆動が可能です。この低消費電力特性は、電源が限られているか、あるいはアクセスが困難な遠隔地やアクセス困難な場所に展開されるIoTアプリケーションにおいて極めて重要です。
スケーラビリティ
LoRaWAN®ネットワークは、単一のネットワークインフラストラクチャ内で数千台のデバイスに対応できるよう拡張可能です。この拡張性により、LoRaWAN®はスマートシティ、産業環境、農業などにおける大規模IoT展開に適しています。スター・オブ・スターズ型ネットワークアーキテクチャは、ネットワークが拡大してもデバイスとゲートウェイ間の効率的な通信を可能にします。
費用対効果の高い導入
LoRaWAN®は免許不要の周波数帯で動作するため、スペクトルライセンスに関連するコストを削減します。さらに、LoRaWAN®デバイスの最小限のインフラ要件と長寿命バッテリーは、セルラーベースの技術と比較して導入コストの低減に寄与します。この費用対効果の高さにより、LoRaWAN®は予算制約のあるIoTアプリケーションにとって魅力的な選択肢となっています。
柔軟なデータレート
LoRaWAN®は適応型データレートをサポートしており、デバイスが距離、信号強度、ネットワーク輻輳などの要因に基づいて通信パラメータを動的に調整することを可能にします。この柔軟性により、厳しい導入環境においても最適なパフォーマンスとネットワークリソースの効率的な利用が保証されます。
堅牢性と信頼性
LoRaWAN®技術は堅牢で干渉に強く、電波環境が雑音の多い場所や建物・植生などの障害物がある地域に展開されるIoTアプリケーションに適しています。LoRaWAN®の堅牢性により、厳しい設置環境下でもデバイスとゲートウェイ間の信頼性の高い通信が保証されます。
安全な通信
LoRaWAN®は、ネットワーク経由で送信されるデータの機密性、完全性、真正性を保護するための堅牢なセキュリティ機構を備えています。これらのセキュリティ機能には、エンドツーエンド暗号化、メッセージ完全性チェック、デバイス認証が含まれ、機密性の高いIoTデータが送信および処理中に安全に保たれることを保証します。
関連記事
LoRaについて
LoRaWAN仕様:2 LoRaWANオプションバッテリー駆動のエンドデバイス向けに最適化されたLoRaWAN™ネットワークプロトコルについて説明します。これらのデバイスは移動型または固定設置型のいずれかとなります。
LoRaWAN®とは何か:年間41%成長する37億ドル規模のIoTプロトコルLoRaWANがビジネスに重要な理由を理解するため、その本質・仕組み・Milesightによる実世界での応用事例を検証しましょう。
LPWAN、LoRa、およびLoRaWAN®LoRaとは? LoRa(Long Range)は、フランス・グルノーブルのCycleo社が開発した […]
LoRaWAN仕様:6 端末のアクティベーションLoRaWANネットワークに参加するには、各エンドデバイスをパーソナライズし、1311 アクティベートする必要があります。
LoRaWAN仕様:5 MACコマンドネットワーク管理においては、ネットワークサーバーとエンドデバイス上のMAC層との間で、MACコマンドのセットが専ら交換される場合があります。MAC層コマンドは、アプリケーションやアプリケーションサーバー、あるいはエンドデバイス上で動作するアプリケーションには決して表示されません。
LoRaWAN仕様:3 物理メッセージ形式LoRaの用語では、アップリンクメッセージとダウンリンクメッセージを区別します。
LoRaWAN仕様:1 概要バッテリー駆動のエンドデバイス向けに最適化されたLoRaWAN™ネットワークプロトコルについて説明します。これらのデバイスは移動型または固定設置型のいずれかとなります。
LoRaWAN仕様:4 MACメッセージフォーマットすべてのLoRaアップリンクおよびダウンリンクメッセージは、 1オクテットのMACヘッダー(MHDR)で始まり、MACペイロード(MACPayload)¹が続き、 4オクテットのメッセージ完全性コード(MIC)で終わるPHYペイロード(Payload)を伝送します。