11月17日の Code for Kumamoto による 249SON での話題提供

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2019年11月17日
株式会社ＫＩＳ
IoTとLPWA
< LoRaWAN入門 >
Code for Kumamoto 1592-249ソン

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1.成長するIoT分野
(1) IoT市場は超成長分野
(2) LPWAの市場予測は上向き
2.LPWAとは
(1) 通信規格はいろいろあるが・・・
(2) そもそもLPWAとは
(3) LPWAの位置づけ
(4) LPWAの利用分野
(5) 各種LPWA
(6) 代表的なLPWA規格
3.LoRaとは
(1) LoRaとは
(2) LoRa変調技術とは
(3) LoRaWAN
(4) LoRaWAN論理データフロー
(5) LoRaWANの特徴
4.活用進むLoRaWAN
(1) 福岡市では無償でLoRaWAN利用可
(2) TTN： The Things Network
5.たとえばこんな・・
(1) TTNで西区のLoRaWAN構築
(2) 電柵のバッテリー監視、見守り
(3) IT技術の使い方はいろいろ
6.参考文献・Webサイト
目次
【目次】

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1.成長するIoT分野
(1) IoT市場は超成長分野
IoT分野の経済効果は2025年に最大1336兆円

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1.成長するIoT分野
(2) LPWAの市場予測は上向き
LPWAの台数及び売上高の予測

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2.LPWAとは
(1) 通信規格はいろいろあるが・・・
Lte
WiFi
LoRa
3G
ZigBee
5G
Bluetooth
BLE
SigFOX
NB-IoT
Cat M1
RPMA
FlexNet
Telensa
ELTERS
Qowisio
Ingenu
ZETA
Wi-SUN
UNISONet

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2.LPWAとは
(2) そもそもLPWAとは
2つの特徴を満たした通信ネットワーク
・低消費電流
・長距離のデータ通信
Low Power, Wide Area の略
ただし、通信速度は遅く、送れるデータ量も少ない。

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2.LPWAとは
(3) LPWAの位置づけ その１

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2.LPWAとは
(3) LPWAの位置づけ その２

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2.LPWAとは
(4) LPWAの利用分野
LPWA

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2.LPWAとは
(5) 各種LPWA その１
No 名称 特徴
1 SIGFOX 世界各地で広範に利用できるLPWAの老舗
2 LoRa おおむね10kmをカバー。51カ国で100事業者が提供
3 LTE Cat.NB1 別名NB-IoT。単三2本で約10年稼働の省電力規格
4 LTE Cat.1 M2M向け規格。最大10MbpsでLTE同様のカバレージ
5 LTE Cat.M1 省電力規格。国内では要免許で携帯キャリアが中心に
6 EC-GSM-IoT 2Gしか通信インフラのない地域向け
7 IEEE 802.11ah 別名Wi-Fi HaLow。1km超で通信可能
8 Wi-SUN 日本発の規格。スマートメーター向けに展開
9 Wi-SUN HAN メッシュ対応で最大300kbps
10 RPMA 広範囲カバー時のコストパフォーマンスに優れる

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2.LPWAとは
(5) 各種LPWA その2
No 名称 特徴
11 FlexNet 通信の冗長性を確保するLPWAらしからぬ通信技術
12 WirelessHART 20万台ものデバイスが対応、3ホップメッシュが可能
13 ISA100.11a 柔軟さと相互接続性を確保した工場向け通信規格
14 EnOcean バッテリーレスで動作する“超”低消費電力
15 Weightless-P 周波数利用効率が高く、微弱な信号で通信可能
16 ZETA
4ホップまでのメッシュをサポート、今後の立ち上げ
を狙う
17 ELTRES
ソニーが開発。274kmの到達距離、時速40kmでも
通信可能
18 UNISONet メッシュ前提の転送方式「CTF」を採用
19 Milli 5 最大150kbps、単三で電池寿命20年のIoTアプリ向け
20 DASH7 433MHz帯の利用で到達距離と低消費電力を両立

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2.LPWAとは
(6) 代表的なLPWA規格 その１
システム SIGFOX LoRa eMTC NB-IoT
推進団体 SIGFOX（仏）
LoRa Alliance
（米）
3GPP 3GPP
使用周波数
920MHz帯
（免許不要）
920MHz帯
（免許不要）
携帯電話の帯域 携帯電話の帯域
通信速度
上り：100bps
下り：600bps
上り／下り
250bps～
50kbps程度
上り／下り
300kbps～
1Mbps
上り：62kbps
下り：21kbps
ビジネス
モデル
SIGFOX、パート
ナー事業者がネット
ワークを展開し、世
界中でサービス展開
（1国1事業者制）
LoRa Alliance
の認定機器を用
いることで、誰
でもネットワー
クを構築可能
各国・地域の携
帯電話事業者が
サービス開始
各国・地域の携
帯電話事業者が
サービス開始

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2.LPWAとは
(6) 代表的なLPWA規格 その２

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3.LoRaとは
(1) LoRaとは
SEMTECH社が持つLoRa変調技術をオープン化
世界の数百社が参加しアライアンスを結成
（LoRa Alliance）

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3.LoRaとは
(2) LoRa変調技術とは
広い周波数帯を使うスペクトラム拡散
CSSチャープ変調技術をベースに、FEC誤り信
号訂正技術を取り込む。
これにより低消費電力、長距離通信を実現

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3.LoRaとは
(3) LoRaWAN
LoRaWANのネットワークトポロジー

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3.LoRaとは
(4) LoRaWAN論理データフロー
デバイスは、データをアプリケーションとネットワークレイヤの２重に暗号
化 (AES-128)し、LoRa無線でGateway装置に送信。
Gatewayは、LoRaパケットをIP パケットに返還してサーバに中継するだけ。
論理的には、エンドデバイスとネットワー クサーバの通信となる。アプリ
ケーションデータは、ネットワークサーバでは復号されず、アプリケーショ
ンサーバで復号される。

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3.LoRaとは
(5) LoRaWANの特徴
・低消費電力なので電池駆動型ノードに最適
・長距離通信
・双方向、アクノリッジ・ベースの通信
・単純なスター型トポロジ。
リピータ、メッシュ・ルーティング不要
・残念ながら低速
・低コスト（エンドデバイスの部品コストが安い）
・物理層はLoRa、FSKを利用し各国の電波法に準拠
・各国対応で仕様が分かれる。

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4.活用進むLoRaWAN
(1) 福岡市では無償でLoRaWAN利用可
http://www.city.fukuoka.lg.jp/keizai/kagakugijutsu/business/lorawan.html

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4.活用進むLoRaWAN
(2) TTN： The Things Network
世界を繋ぐパブリック型のLoRaネットワーク
誰でも自由に接続し、無料で利用できる

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5.たとえばこんな・・
(1) TTNで西区のLoRaWAN構築
誰でも自由に接続し、無料で利用できるTTNを構築する
金峰山にGateWayを設置したら？
見通し10Km

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5.たとえばこんな・・
(2) LoRaを使ってこんなことも・・
■西区の農家さん
電柵のバッテリー容量の見回りが面倒くさい
スマホでバッテリー電圧がわかれば便利なのに・・
■西区の介護施設
お年寄りの俳諧が心配
どこにいるのかGPSでわかればいいなあ・・
■西区の住民
自転車が盗難された
どこにあるのか、場所がわかるといいなあ・・
■西区の行政
大雨時に河川の増水が心配
川の水位がネットで監視できるといいなあ・・

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5.たとえばこんな・・
(3) IT技術の使い方はいろいろ
地域課題の解決に、IT技術が使える局面
もあるはず
249ソンでアイデアを出し合いましょう

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6.参考文献・Webサイト
以下の文献やサイトを参考にさせていただきました。
IoTネットワークLPWAの基礎 -SIGFOX、LoRa、NB-IoT 鄭立(著) リックテレコム
「LoRa」導入ガイド―「IoT」 LoRaの仕組みから、IoTアプリケーションの実例まで 吉田秀利(著)、尾鷲彰一(著)
すべてわかる 5G/LPWA大全 2018 日経コンピュータ (著)
http://www.soumu.go.jp/johotsusintokei/whitepaper/ja/h29/html/nc133220.html
https://monoist.atmarkit.co.jp/mn/articles/1905/15/news012.html
https://internet.watch.impress.co.jp/docs/column/nettech/1172771.html
https://internet.watch.impress.co.jp/docs/column/nettech/1175202.html
https://www.sbbit.jp/article/cont1/33292
http://www.soumu.go.jp/main_content/000543715.pdf
http://www.soumu.go.jp/main_content/000450875.pdf
http://sensait.jp/5519/
https://www.itmedia.co.jp/keywords/lpwa.html
https://qiita.com/openwave-co-jp/items/7edb3661ab5703e38e7c
https://www.rs-online.com/designspark/getting-start-the-lora-iot-starter-kit-with-the-things-network-part3-jp
https://www.rs-online.com/designspark/a-closer-look-at-lorawan-and-the-things-network-jp

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6.参考文献・Webサイト
以下の文献やサイトを参考にさせていただきました。
https://www.upr-net.co.jp/iot/casestudy/usecase-42.html
https://businessnetwork.jp/Detail/tabid/65/artid/5638/Default.aspx
https://www.rs-online.com/designspark/what-is-the-activation-method-on-lorawan-abp-and-otaa-jp
https://www.itmedia.co.jp/enterprise/articles/1706/20/news040.html
https://lang-ship.com/blog/?p=314
http://www.city.fukuoka.lg.jp/keizai/kagakugijutsu/business/lorawan.html
http://www.soumu.go.jp/main_content/000532711.pdf
https://www.sony-semicon.co.jp/products_ja/eltres/
https://www.thethingsnetwork.org/country/japan/
https://www.thethingsnetwork.org/
https://ja.wikipedia.org/wiki/LPWA_(%E7%84%A1%E7%B7%9A)