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JAWS-UG 金沢 | これだけ知っていれば LPWA

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JAWS-UG 金沢
これだけ知っていれば LPWA

株式会社ソラコム
テクノロジー・エバンジェリスト
松下 享平

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JAWS-UG 金沢 | これだけ知っていれば LPWA

  1. 1. これだけ知っていれば LPWA LoRaWAN ハンズオン by SORACOM ✕ I-O DATA ✕ JAWS-UG金沢 Mar. 21, 2018 /アイ・オー・データ機器 本社ビル 株式会社ソラコム テクノロジー・エバンジェリスト 松下 享平
  2. 2. 自己紹介 株式会社ソラコム / テクノロジー・エバンジェリスト 松下 享平 (まつした こうへい) “max” • 静岡県民 🗻 • 前職: 東証二部ハードウェア・メーカーで IoT事業のコーディネート • 好きなソラコムサービス • SORACOM Air メタデータサービス • SORACOM Funnel • soracom-cli • Facebook, Twitter: ma2shita NEW!!!
  3. 3. 目次 LPWA 概要 • 分類や適用箇所 アンライセンス系 LPWA • Sigfox と LoRaWAN ライセンス系 LPWA • LTE Cat.1 / Cat.M1 / Cat.NB1 無線通信の選び方 • LPWA と セルラー、 Sigfox と LoRaWAN なぜ SORACOM なのか?
  4. 4. クラウドネットワーク センサー/デバイス “モノ” モノやコトをデジタル化する技術
  5. 5. お客様事例:AGC旭硝子様 グローバルで製造現場を 見える化。作業のデータ収集 から分析までの一連の通信の 流れにSORACOM 作業者(スマートウォッチ、スマホ、ス マートグラス)の作業データをリアルタ イムに収集、蓄積、分析までを自動化し、 カイゼン活動に活用。 (協力パートナー:シーイーシー様)
  6. 6. お客様事例:トーア紡コーポレーション様 工場のPLCから電力使用量を 取得しクラウドへ送信 工場内ダッシュボードとスマホで 見える化 現場主導の省エネ対策を実現 工場の電力使用量を オンデマンドで見える化
  7. 7. お客様事例: チカク様 スマホで撮った 子どもの写真・動画を 実家のテレビへ配信 お年寄りをターゲット。テレビにつなぐだけ。 難しい通信設定は不要で不具合時も電源 の入れなおし。
  8. 8. お客様事例: ダイドードリンコ株式会社様 SORACOM Funnelを活用し 安全かつ容易にデータを送信 毎日、明日が楽しみになる。 未来型自販機!
  9. 9. IoTの基本要素とネットワークの課題 近距離 無線通信 スマートフォン等 接続の方法や設備 人向け通信プラン 通信の管理、セキュリティ 中・長距離 無線通信
  10. 10. 2015年9月30日発表 1日10円〜 1回線~ モノ向け通信サービス SORACOM Air for セルラー
  11. 11. IoT向け通信プラットフォーム SORACOM 近距離 無線通信 スマートフォン等 便利なモバイル(3G/LTE)通信 1日10円、1回線からのIoT向け 回線管理やセキュリティも 中・長距離 無線通信 Raspberry Pi 等 モデム付きマイコン等
  12. 12. for LoRaWAN 1デバイス~ LoRaWAN通信サービス IoT/M2M向け無線データ通信サービス SORACOM Air for Sigfox 1デバイス~ 1回線~ Sigfox通信サービス for セルラー 1日10円〜 1回線~ セルラー(3G/LTE)通信サービス Japan / Global
  13. 13. LPWA Low Power Wide Area-network
  14. 14. センサー素子 マイコン ゲートウェイ 基地局 クラウド アプリケーションモノ ネットワーク I2C SPI UART 1-wire 接点 近距離無線通信 ~1km 中・長距離無線通信
  15. 15. 無線通信各方式の位置付け 消費電流 通信距離 セルラー 3G, LTE Wi-Fi PAN BLE, Zigbee, Wi-SUN LPWA LoRaWAN, SigFox Cat.0, M1, NB-IoT 100mA 10m 30m 1km 10km 20mA 通信速度 100bps 1kbps 1Mbps 10Mbps 450Mbps NFC RFID
  16. 16. LPWA 分類 LPWA ライセンス系 (セルラー系) LTE Cat.M1 (LTE-M) LTE Cat.NB1 (NB-IoT) アンライセンス系 LoRaWAN Sigfox その他 サブギガ帯通信
  17. 17. #3GPP Low Power Wide Area Technologies – GSMA WHITE PAPER LPWA 活用の市場
  18. 18. LPWA: アンライセンス系方式 • kmレンジの長距離通信 • 安価な通信モジュール • 低消費電力だが、低速度 消費電流を抑止しつつも長距離通信が可能 LoRaトランシーバー SX1276 セルラーモデム UC20 参考: 発光ダイオード (LED) 消費電流 20~30 mA ※送信時 500 mA ※通信時 20 mA
  19. 19. LPWA: アンライセンス系方式 #http://www.kccs.co.jp/sigfox/ Sigfox • フランスSigfox社 • 920MHz(UNBによる狭帯域通信:100Hz) • 広域通信(~20km) • 低消費電力 • Device 起点の通信 1日Max140回の上り通信 • データレート:最大100bps • マルチホップ機能なし LoRaWAN • LoRa Alliance • 920MHz(チャープ拡散ベース) • 広域通信(~10km) • 低消費電力 • 基本的には Device 起点の通信 • IPではなくDev Address (32bit)で管理 • データレート:最大250kbps • マルチホップ機能なし #LoRa Alliance
  20. 20. LoRaWAN における標準的な システム構成 LoRaWAN デバイス LoRaWAN ゲートウェイ LoRaWAN ネットワークサーバ ユーザ自身の アプリケーション ユーザが全て準備・構築する必要がある
  21. 21. LoRaWAN デバイスの例 LoRa Arduino 開発シールド AL-050 Arm Coretex-M0+ 搭載 LoRa開発ボード STマイクロエレクトロニクス社 B-L072Z-LRWAN1 LoRa/GPS トラッカー GISupply社 LT-100
  22. 22. Sigfox クラウド利用時の標準的な システム構成 Sigfox が提供 Sigfox のビジュアライズアプリケーション Sigfox クラウド API WebHook ユーザ自身のアプリケーション Sigfox 基地局 Sigfoxデバイス ユーザが準備ユーザが準備
  23. 23. Sigfox デバイスの例 Sigfox Shield for Arduino 接点入力I/F搭載 オプテックス社 Dry Contact Converter 7種センサー搭載 Sigfoxデバイス Sens’it
  24. 24. LPWA: ライセンス系方式 https://www.ericsson.com/research-blog/cellular-iot-alphabet-soup/ を基に筆者が再構成 LTE Cat.1 LTE Cat.M1 (LTE-M) LTE Cat.NB1 (NB-IoT) 策定時期 Release 8 (2009年3月) Release 13 (2016年3月) スループット(上り/下り) 5 Mbps / 10 Mbps 1 Mbps / 1 Mbps 26 Kbps / 21 Kbps 通信モード 全二重 全二重 / 半二重 半二重 モビリティ性能 移動体通信 移動体通信 定点通信 レイテンシ 5 ミリ秒以下 10 ~ 15 ミリ秒 1.4 ~ 10 秒 省電力技術 DRX PSM, eDRX PSM, eDRX カバレッジ拡張(通信品質向上) 従来のLTE準拠 Repetition Repetition
  25. 25. LTE Cat.1 デバイスの例 LTE Cat.1通信モジュール Quectel社 EC21-J Mini PCIe LTE Cat.1モジュール搭載 Groveセンサー取付け開発ボード Seeed社 Wio LTE LTE Cat.1モジュール搭載 BLEゲートウェイ レンジャーシステムズ社 LTE Cat.1/BLEゲートウェイ
  26. 26. お客様事例: インベスターズクラウド様 騒音・温湿度・照度などの 物件周辺環境データをLoRaWANを 利用して取得 データ活用による家賃相場や土地 価格との関連性を検証・分析 SORACOM Air for LoRaWAN と SORACOM Beamを利用してAWS上の 分析基盤へデータを転送 (協力パートナー:ウフル様)
  27. 27. 実証実験: ファームノート様 牧場(約2km)をカバー! 牛の動線管理にLoRaWAN
  28. 28. 搾乳舎 放牧地 LoRaWANゲートウェイ
  29. 29. 搾乳舎 放牧地 LoRaWANゲートウェイ 個体毎の移動距離 日陰を好む個体 ↕ 牧草地の中心にいる個体
  30. 30. 実証実験: 九州通信ネットワーク様 (QTNet) 橋梁監視センサーにLoRaWAN
  31. 31. 分散型多目的市民ダム あまみずタンクに取り付けた eTape 3つのeTapeからの水位を 10分ごとに LoRa Shiled経由で送信 Harvesting から取り出したデータ 福岡工業大学 森山聡之 熊本高専 森下功啓 崇城大学 和泉信生 あまみず社会研究会;上水道下水道対応の スマートウオータだけでなく都市の水循環や洪水抑止を目指す あめにわ憩いセンター@樋井川.福岡市 共有GW利用例:福岡工業大学様
  32. 32. トライアスロン地点環境計測 KYOSO様 × STNet様
  33. 33. 温湿度・UV LoRaWANデバイス (3 units) 価格(円) Arduino UNO R3 3600 LoRaシールド 8000 Grove ベースシールド 1100 Grove UV センサー 1270 Grove デジタル温湿度センサー 720 Grove RGBバックライト液晶モジュール 1760 計 16450 水温 LoRaWANデバイス (1 unit) 価格(円) Arduino UNO R3 3600 LoRaシールド 8000 1-wire 水温センサー 1500 計 13100 LoRaWAN デバイス費用 ※電源はモバイルバッテリーを流用 (3000円程度)
  34. 34. 通信距離 通信方向 (1 or 2way) 通信頻度 モビリティ データ量 クラウド 連携 消費電力 IPの有無 どの要素を重要視するか 実際の(想定)ユースケースから 最もマッチする方式を選択するべき
  35. 35. LPWA セルラー ~11Byte 11Byte~ MByte/GByte データ量 1日数~数十回 常時・高頻度通信通信頻度 電池駆動 数カ月~数年駆動 給電あり 電池交換前提 消費電力
  36. 36. LoRaWAN と Sigfox は何が違うのか? 答え: ほとんど同じです
  37. 37. LoRaWAN と Sigfox は何が違うのか? インフラ構築 必要 不要 運用形態 セルフ・プライベートモデル パブリック・キャリアモデル パブリック・キャリアモデル 事業者間ローミング あり あり モジュール価格 安価 (<10 USD) 非常に安価 (<5 USD) ユースケース ・プライベートユース ・屋内ソリューション (オフィス、工場など) ・ネットワークからのページング (設定変更など) ・Nation Wideの広域ユース (動態管理など) ・グローバルサービス展開 (日本⇔海外) 通信技術的な差分でなく、ビジネス・インフラ展開の仕方に差分あり
  38. 38. 【再掲】
  39. 39. SORACOM Air for LoRaWAN 利用時の システム構成 SORACOM が提供 SORACOM Harvest (データ蓄積・可視化サービス) ユーザ自身のアプリケーション LoRaWAN ゲートウェイLoRaWAN デバイス ユーザが準備ユーザが準備 AWS 上の PaaS SORACOM Beam (データ転送・プロトコル変換サービス) HTTP REST等 SORACOM Funnel (クラウドアダプタサービス) 接続先クラウドに合わせた APIへの変換
  40. 40. 【再掲】
  41. 41. SORACOM Air for Sigfox 利用時の システム構成 SORACOM が提供 SORACOM Harvest (データ蓄積・可視化サービス) Sigfox クラウド ユーザ自身のアプリケーション Sigfox 基地局 Sigfox デバイス ユーザが準備 AWS 上の PaaS SORACOM Beam (データ転送・プロトコル変換サービス) HTTP REST等 SORACOM Funnel (クラウドアダプタサービス) 接続先クラウドに合わせた APIへの変換 Sigfox が提供 (ユーザからは見えない) ユーザが準備
  42. 42. SORACOM Air for セルラー利用時の システム構成 SORACOM が提供 SORACOM Harvest (データ蓄積・可視化サービス) ユーザ自身のアプリケーション セルラー基地局 3G / LTE デバイス ユーザが準備ユーザが準備 AWS 上の PaaS SORACOM Beam (データ転送・プロトコル変換サービス) HTTP REST等 SORACOM Funnel (クラウドアダプタサービス) 接続先クラウドに合わせた APIへの変換 MNO が提供
  43. 43. SORACOMの願い クラウド ⇒ 多くのビジネス、Webサービス SORACOM ⇒ 多くのIoTビジネス、システム たくさんの IoTプレイヤーが生まれますように
  44. 44. 世界中のヒトとモノをつなげ 共鳴する社会へ

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