佐鳥電機株式会社 「ワイヤレス&エンベデッドソリューション」Webサイト

LPWA無線モジュール

LPWAとは

最近IoT/M2M用途として注目を集めている無線通信技術がLPWA(Low Power Wide Area)です。その名の通り、「低消費電力・広範囲」が特徴になります。
特定の技術やサービスを指すものではなく、前述の特徴をもつ無線通信技術の総称でです。
代表的なものにLoRa(LoRaWAN)、Sigfox、NB-IoTなどがあります(Wi-SUNもLPWAに分類されますが、佐鳥電機では920MHz帯オリジナルモジュールとしてシリーズ化してるのでここでは取り上げません)。

周波数帯 無線通信速度 サービス提供事業者
LoRa
(LoRaWAN)
SubG帯 0.073~22kbps※1 事業者多数
独自設置
Sigfox SubG帯 上り:100bps
下り:600bps
KCCS※2
NB-IoT LTEと同帯域 上り:62kbps
下り:21kbps
携帯電話事業者

※1 対応範囲は製品によって異なります
※2 京セラコミュニケーションシステム株式会社

各種LPWA
図. 各種LPWA

LPWAの適用範囲

IoT/M2Mでは、センサからのデータ収集が主要な用途となる場合が多く、高速・大容量の通信でなくても目的を達することが可能です。
また、広範囲からのデータ収集が必要だったり、電源を確保できない場所への設置が必要なアプリケーションも多く存在しますし、LPWAの適用範囲といえます。
つまり「高速通信が不要で、広範囲で通信でき、低消費電力が求められる」アプリケーションです。

図. 主なLPWA適用範囲

佐鳥電機取扱製品

佐鳥電機では、韓国PLNetworks製LoRaソリューションを中心に取扱っております。韓国ではSKテレコムが全国にLoRaWAN網を構築してすでにサービスを開始しています。PLNetworks製品は、このネットワークへの接続実績がありますので、安心してご使用いただけます。

種類 品名 Pirvate LoRaWAN
モジュール PLM100
モデム PLS100
リレー PLR100 ×
トラッカー PLS110 ×
GW PLG150 ×
評価ボード PL-EVK-1

その他のLPWA関連製品につきましては、下記よりお問い合わせください。

https://www2.satori.co.jp/wireless/contact_us.html

LoRaとLoRaWAN

LPWAにおいて、一般に「LoRa」といった場合には”LoRaWAN”を指す場合が多いと思います。”WAN”がつかない”LoRa”と”LoRaWAN”の違いは何でしょうか。実は単純に”LoRa”といった場合には、正確にいうと無線の変調方式のことになります(LoRa変調)。LoRaWANは主にLoRa変調を用いたMAC層の通信プロトコル及びアーキテクチャです。

Private LoRa

図. Private LoRaネットワーク例

LoRa変調を使用してMAC層を独自に規定して使用することも可能です。こうした通信方式は通称Private LoRaと呼ばれます。ノード同士通信可能で自由度の高い無線ネットワークが構築可能になります。ただし、ネットワークトポロジの設計やのノードの管理はシステム開発者またはユーザにより行う必要があります。

LoRaWANは、LoRa Allianceにより規定されているオープンな規格になります。LoRaWANでは物理層としてFSKも使用可能ですが、エンドデバイス/GW双方での対応が必要になります。LoRaWANで定義されている使用波数帯は、各国で使用可能なISMバンドで、日本では920MHz帯になります。

図. LoRaWANレイヤ構造

LoRaWANでは、エンドデバイス(センサ等)はGWを介してサーバにデータを送信します。サーバには2種類あってネットワークを管理するサーバとアプリケーションが動作するサーバになります。

図. LoRaWAN論理データフロー

LoRaWANプロトコルでは、エンドデバイスはデータを2重に暗号化します。ネットワークサーバとセッションおよびアプリケーションとのセッションです。GWはデータをIPパケットに変換してネットワークサーバに送信します。ネットワークサーバでは、該当するセッションに関する復号化を行いその結果(アプリケーションデータ)をアプリケーションサーバに送信します。アプリケーションサーバでは、アプリケーションデータの復号化が行われ利用可能なデータが取り出されます。