![参考: LoRa と LoRaWAN の違い
• LoRa は変調方式 (データ⇔電波への変換方式)
• LoRaWAN は MAC レイヤー (L2) まで含めた仕様
• 変調方式の “LoRa” のみを利用し、L2 よりも上位層を独自実装する手法もあり
→ “独自 LoRa” や “変調 LoRa” と呼ばれ、 LoRaWAN とは異なる
“LoRa” とのみ書かれた場合は、文脈から判断する必要がある
LoRaWANでは Ethernetでは Wi-Fi(無線LAN)では
レイヤー7
アプリケーション層
<ユーザ実装>
HTTP等
レイヤー3/4/5/6
ネットワーク・トランスポート層
TCP/IP, TLS
レイヤー2
データリンク層
LoRaWAN
[下位層のLoRaを含む]
Ethernet 802.11 (無線LAN)
レイヤー1
物理層
LoRa(変調方式)
[国や地域によって
利用可能な周波数が違う]
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IoT 時代における省電力長距離無線通信(LPWA)の選び方と LoRaWAN や Sigfox の活用方法
IoT 時代における省電力長距離無線通信(LPWA)の選び方と LoRaWAN や Sigfox の活用方法 株式会社ソラコム プリンシパルエンジニア 松井基勝
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- 1. IoT 時代における省電力長距離無線通信 (LPWA)の選び方と LoRaWAN やSigfox の活用方法 佐世保情報産業プラザ Nov. 27, 2019 / 佐世保情報産業プラザ 株式会社ソラコム
- 2. • 名前：松井 基勝(moto) • 所属：株式会社ソラコム プリンシパルエンジニア 兼 デベロッパーアドボケイト • 経歴：ゲーム開発→インフラエンジニア →クラウドエンジニア→IoTエンジニア • 著書(共著)：
- 3. 今日お話する事 1. IoT はすでに商用で多く利用されています 2.そもそも「IoT」とは何を実現するのか？ 3. LPWA の種類や目的 4. IoT 向け無線通信の選び方 5. SORACOM の LPWA ソリューション 6. IoT 開発、はじめの一歩の踏み出し方
- 4. 株式会社ソラコム 概要 商号 株式会社ソラコム/ SORACOM, INC. 代表取締役社長 玉川 憲 本社 東京都世田谷区玉川四丁目5番6号尾嶋ビル3階 社員数 約65名 事業概要 IoT/M2M向けの通信プラットフォームの提供
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- 7. 2017年7月 Sigfox 商用サービス開始 ソラコムが KCCSのパートナーに IoT 通信プラットフォーム「SORACOM」が 省電力広域通信技術 Sigfox に対応
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- 10. あらゆる現場をつなげる SORACOM のデータ通信 IoT向けデータ通信 SORACOM Air セルラー LPWA 2G / 3G / LTE LTE-M LoRaWANSigfox どこでもつながる • 場所や配線の制約からの解放 • 事前設定の不要化 適用可能なシーンの拡大 IoT 向けの料金体系 • 1回線からご利用可能 • オンラインで開始・終了 スモールスタートを支援
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- 16. お客様事例：ふくや様 SORACOM Harvest や SORACOMLagoon で サーバの準備なくデータの 可視化・通知を実現 専用機器で毎日明太子の 消費量を送信、 なくなる前に自動でお届け ※福岡限定でサービス開始 協力パートナー：メカトラックス
- 17. 視えていなかった “コト” を 視えるように 視えた“コト” を 集めて活かす • 電力の使用量 • カートリッジの状況 • 明太子の残量 • 確認業務の削減 労働力の代替 • 交換管理のサービス化 既存ビジネスの強化 • 注文の自動化、最適化 新たな顧客価値 IoT は「ビジネス変革」を実現
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- 20. IoT を取り巻く通信の進化 Wi-Fi PAN BLE, ZigBee,Wi-SUN LPWA LoRaWAN, SigFox Cat. M1, NB-IoT 通信距離10m 30m 1km 10km 消費電流 100mA 20mA 通信速度 100bps 1kbps 1Mbps 10Mbps 450Mbps NFC RFID 5G セルラー 3G, LTE(4G)
- 21. センサー マイコン 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・長距離無線通信バス 通信 ゲートウェイ アクセスポイント 4-20mA センシング 対象
- 22. LPWA 分類 LPWA ライセンス 系 (セルラー系) LTE Cat.M1 (LTE-M) LTECat.NB1 (NB-IoT) アンライセンス 系 LoRaWAN Sigfox その他 サブギガ帯 通信
- 23. https://www.ericsson.com/research-blog/cellular-iot-alphabet-soup/ を再構成 LTE Cat.1LTE 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) 最大スループット(上り/下り) 5Mbps / 10Mbps 1Mbps / 1Mbps 26Kbps / 21Kbps 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 セルラー系 LPWA
- 24. LTE-M (Cat. M1)とは 携帯キャリアの運営するセルラーネットワークを用い たLPWA規格の1つ。 既存のLTE基地局をベースに全国エリアをカバーしてい るため、広域で省電力なセルラー通信を実現可能。 Cat. M1 LTE-M
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- 28. アンライセンス系 共通特徴 (1/2) •920MHz 帯による km レンジの長距離通信 • 安価な通信モジュール • 低速度 / 低消費電力 消費電流を抑止しつつも長距離通信が可能 (LoRa) LoRaトランシーバー SX1276 (3G) セルラーモデム UC20 (Wi-Fi) Wi-Fi モジュール ESP-WROOM-02 《参考》 発光ダイオード (LED) 消費電流 20~30mA ※送信時 ~500mA ※通信時 140mA ※通信時 20mA
- 29. アンライセンス系 共通特徴 (2/2) ペイロードサイズ •11 ~ 12 bytes/回 • 送信間隔制限や送信回数の制限あり • LoRaWAN: 最大 4.4秒の送信間隔 • Sigfox: 140回/日 の回数制限あり 下り通信 (Cloud to Device) 実装 • デバイス起点通信に対する応答で実現 • LoRaWAN, Sigfox 共に利用可能
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- 32. ニチガスが日本で85万台のガスメーターをSORACOMとUnaBizで接続 Sigfox CONNECT 2019(Nov. 20, 2019 / Singapore) https://twitter.com/KCCS_IoT/status/1197047398717018112?s=20
- 33. LoRaWAN と Sigfoxは何が違うのか？ インフラ構築 必要 不要 運用形態 パブリック・キャリアモデル セルフ・プライベートモデル 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） 技術的差分無し。ビジネス・インフラ展開の仕方に特徴
- 34. 参考：LoRaWAN / Sigfox以外の アンライセンス系 (920MHz 帯) LPWA ELTRES ソニーセミコンダクタソリューションズ社(日本)開発 GNSS 時刻同期を用いた変復調技術で広域・高速移動カバレッジ 運営形態は Sigfox に類似 (法人向けに試験サービスイン中) Wi-Fi HaLow Wi-Fi アライアンス策定で規格としては「IEEE802.11ah」 現在の Wi-Fi とは異なる ISM バンドを利用、カバレッジは現 Wi-Fi の 10 倍、伝送速度は他の LPWAN の 10倍 運営形態は現在の Wi-Fi と類似 (アクセスポイントなどを自前で設置) ZETA ZiFiSense 社(英国)開発、日本国内ではテクサー社(京都)が主導 Mote と呼ばれる中継器でメッシュ的にカバレッジ拡張 (アクセスポイント: 230 千円 中継器: 18 千円) 運営形態は LoRaWAN に類似 (バックホール回線は別途用意) https://zeta-alliance.org/contents/wp-content/uploads/2018/12/1102_TC.pdf https://www.sony-semicon.co.jp/products_ja/eltres/index.html https://www.wi-fi.org/ja/discover-wi-fi/wi-fi-halow
- 35. 参考: LoRa とLoRaWAN の違い • LoRa は変調方式 (データ⇔電波への変換方式) • LoRaWAN は MAC レイヤー (L2) まで含めた仕様 • 変調方式の “LoRa” のみを利用し、L2 よりも上位層を独自実装する手法もあり → “独自 LoRa” や “変調 LoRa” と呼ばれ、 LoRaWAN とは異なる “LoRa” とのみ書かれた場合は、文脈から判断する必要がある LoRaWANでは Ethernetでは Wi-Fi(無線LAN)では レイヤー7 アプリケーション層 <ユーザ実装> HTTP等 レイヤー3/4/5/6 ネットワーク・トランスポート層 TCP/IP, TLS レイヤー2 データリンク層 LoRaWAN [下位層のLoRaを含む] Ethernet 802.11 (無線LAN) レイヤー1 物理層 LoRa(変調方式) [国や地域によって 利用可能な周波数が違う] 10Base-T ODFM
- 36. セルラー アンライセンス 数十Byte ～ MByte/GByte 11～242Byteデータ量 常時・高頻度通信数～数十回/日通信頻度 給電あり 電池交換前提 電池駆動 数カ月～数年駆動 消費電力
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- 39. 通信可能なエリア (カバレッジ) • アクセスポイント1つ当たりの見込み収容数と、 アクセスポイントで処理可能な同時通信可能数 •安定的な通信を維持するための アクセスポイントの数、費用
- 40. 通信距離が長いとアクセスポイントあたりの 収容数も増える アクセスポイント１台当たりの 同時通信可能数 (チャネル数) に注意 通信可能な範囲内でも、同時通 信可能数を満たすためにアクセ スポイント増設が必要となる ケースがある 例)920MHz帯 LPWA アクセスポイントの 同時通信可能数は 8 ~ 16 が大半
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- 46. IoT 向け無線通信のコンポーネントと運営主体 エンド デバイス アクセスポイントコアネットワーク ユーザ アプリケーション LTE 基地局 (eNodeB) LoRaWAN ゲートウェイ Sigfox 基地局 PAN ルータ, ホップ先ノード S-GW / P-GW LoRaWAN ネットワークサーバ Sigfox クラウド セルラー 事業者 事業者 事業者 Sigfox 事業者 ※1 事業者 事業者 LoRaWAN 事業者, 自営 事業者, 自営 事業者, 自営 近距離無線 自営 自営 不要 バックホール ※1 Sigfox 基地局レンタルして自営も可能 通信範囲の 確保 アプリケーション 連携開発 調達・敷設 有線 (ISP) LTE 等の他の無線 衛星回線 “事業者 / 自営” とは 誰が運用責任を持つのか？ + 可用性(安定運用)の確保
- 47. 構築／運用コストと収益のバランス エンド デバイス ユーザ アプリケーション S-GW / P-GW LoRaWANネットワークサーバ Sigfox クラウド セルラー 事業者 事業者 事業者 Sigfox 事業者 ※1 事業者 事業者 LoRaWAN 事業者, 自営 事業者, 自営 事業者, 自営 近距離無線 ※2 自営 自営 不要 バックホール 敷設(初期)/維持(ランニング) 費用 収入＜ コアネットワーク 有線 (ISP) LTE 等の他の無線 衛星回線 アクセスポイント LTE 基地局 (eNodeB) LoRaWAN ゲートウェイ Sigfox 基地局 PAN ルータ, ホップ先ノード ※1 Sigfox 基地局レンタルして自営も可能
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- 50. SORACOM で今すぐ利用可能な LPWAデバイス Sigfox Shield for Arduino 接点入力 I/F 搭載 オプテックス社 ドライコンタクトコンバーター 7種センサー搭載 Sigfoxデバイス Sens’it 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
- 51. SORACOM で今すぐ利用可能な LPWAデバイス マイコン搭載プロトタイピングボード Wio LTE M1/NB1(BG96) BG96 開発ボードキット BG96-TE-A 製品組み込み向け BG96 BG96 Mini PCIe 製品組み込み向け BG96 BG96 (LGA Pkg) LTE-M LTE-M LTE-M LTE-M
- 52. SORACOM で今すぐ利用可能な LPWAデバイス 3つのボタンアクションとクラウドをつなぐ SORACOM LTE-M Button for Enterprise LTE-M ボタンアクションと接点 I/F をクラウド連携 SORACOM LTE-M Button Plus AWS IoT 1-Click 公式ボタン型デバイス SORACOM LTE-M Button powered by AWS LTE-M LTE-M
- 54. Sigfox の標準的システム構成 Sigfox が提供 Sigfoxの可視化 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 利用者が準備利用者が準備 API API コール プログラム
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- 56. SORACOMは あらゆる無線とクラウドをセキュアにつなぐ LoRaWAN ゲートウェイ LoRaWAN デバイス SORACOM 利用者利用者 ネットワーク オペレーター クラウドアダプタ SORACOMFunnel データ転送支援 SORACOM Beam クラウドファンクション SORACOM Funk セルラー基地局セルラー デバイス Sigfox デバイス Sigfox 基地局 データ収集・蓄積 SORACOM Harvest ダッシュボード作成・共有 SORACOM Lagoon アプリケーション
- 57. LoRa デバイス管理 LoRa ゲートウェイ管理 Sigfoxデバイス管理 複数の通信をユーザコンソールで一括で管理 SIM (LTE-M 含む) デバイス管理
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- 59. SORACOM Air バイナリパーサー機能 データ転送支援 SORACOMBeam クラウドリソースアダプタ SORACOM Funnel データ収集・蓄積 SORACOM Harvest Data IoT 向けデータ通信サービス SORACOM Air バイナリパーサー機能 1. データをパース 2. データ処理 （デコード、四則演算） カスタムフォーマットを 付与して送信 { "battery": 54, "latitude": 35.652748, "longitude": 139.750827 } バイナリデータを送信 0x1A2B... クラウドで処理しやすい フォーマット (JSON) へ データサイズを削減 クラウドファンクション SORACOM Funk
- 60. IoT 開発のフェーズ毎における課題と SORACOM プラットフォーム デバイスからのデータを より簡単に可視化する方法は？ 技術・ビジネス検証をするために 素早く使える仕組みが欲しい AI/ ビッグデータ等の 高度なソリューションを活用したい PoC / スモールスタート サービスイン データ収集・蓄積 SORACOM Harvest ファミリー ダッシュボード作成・共有 SORACOM Lagoon クラウドアダプタ SORACOM Funnel データ転送支援 SORACOM Beam クラウドファンクション SORACOM Funk
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- 64. 温湿度・UV LoRaWANデバイス 価格(円) ArduinoUNO 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 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)
- 65. 「プロトタイプ」 デモ目的や新技術の 検証、量産前での問題点の洗い出しのために 仮組みされたもの ― Apr. 6,2018 / https://ja.wikipedia.org/wiki/プロトタイプ ※一部改変 目的 手段 作らない。利用する 早く実現したい 費用を抑えたい
- 66. 「接点」の活用 接点入力 I/F →Sigfox ネットワークへ オプテックス社 ドライコンタクトコンバーター
- 67. 「接点」の活用 ボタン、マグネットスイッチ • 呼び鈴、ドアの開閉 防犯センサー • 人感、通過検知、ガラス破壊 防災センサー •熱、けむり、ガス漏れ、水位 PLC • マイコンによる 0/1 出力判定
- 68. LTE-M ＋ 乾電池＋ ３つのボタンアクション 「どこでもボタン」を実現 SORACOM LTE-M Button ３つのボタンアクション • シングル • ダブル • ロング ＋ 簡易位置測位機能 ※ for Enterprise, Plus のみ
- 69. クラウドネットワーク センサー/デバイス “モノ” SORACOM LTE-M Button 中継器 アクセスポイント等 ネット回線 いきなりつながる ネットワーク:LTE-M セキュリティ: セルラー + eSIM (チップ型 SIM) クラウド連携: SORACOM サービス
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- 72. SORACOM LTE-M Buttonシリーズ 活用シーン ボタンのアクションと 独自アプリケーション開発を 迅速に行いたい 既存設備やセンサーと 独自アプリケーションの連携を 容易に実現したい SORACOM LTE-M Button for Enterprise Plus ボタンアクション 《全モデル共通》 シングル、ダブル、ロング の３アクション 外部 I/F ― 接点 (無電圧) シングル、ダブル、ロング ※ Open/Closeの間隔で制御 連携サービス データ転送サービス SORACOM Beam クラウドアダプタ SORACOM Funnel クラウドファンクション SORACOM Funk データ収集・蓄積 SORACOM Harvest Data
- 73. お客様事例： 総合せき損センター様 外部スイッチの信号を連 携し、家族や介護者の電 話/LINEに連絡。通信内 蔵で設置後すぐ利用可。 在宅患者の連絡ツール としてSORACOM LTE-M Button 協力パートナー：株式会社E&I 独立行政法人 労働者健康安全機構 トクソー技研 ホッペタッチスイッチT E&I 引き抜きピンチセンサー SORACOM LTE-M Button
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- 75. IoT 取り組みの公式 利用頻度 ×対象数 = 効果 検証段階； 利用から得られるデータ活用や運用の知見 → 重点は「利用頻度」 事業化段階； “効果” の最大化を目的とした横への展開 → 重点は「対象数」 対象数が１つでも 毎日使うものであれば 成果はすぐ出る
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- 79. Developer コミュニティ SORACOM UserGroup Japan 東京、関西、九州、宮城、山形、東海、信州、四国、広島、岡山、札幌 農業活用コミュニティ、E-SIM (Enterprise SORACOM Innovation Meister) SORACOM UG Explorer 2018 Sep. 17, 2018 / Nagatacho GRID ※ 2019年10月現在
- 80. 2/18 (火) 10:00~ 大崎ブライトコアホール https://www.technology-camp.soracom.jp/ IoT テクノロジーを学ぶ 1Day カンファレンス IoT システムアーキテクチャのライブレビュー、IoT デバイスの選び方、セキュリティ対策方法、双方向通信の方法 IoT システムの構築に必要となる実用的な内容を幅広く網羅
- 81. 公式ガイドブック SORACOM プラットフォーム SORACOM 全13 サービスの網羅 デバイス ～ クラウドまでの具体的な実装例 SORACOM の歴史や開発スタイルまでを完全収録 https://www.amazon.co.jp/dp/4296102001 本 3740円 / Kindle版 3488円 好評発売中！
- 82. IoT の全体像と5年先でも使える知識を https://www.amazon.co.jp/dp/4297106906 ムック本 /Kindle版 2068円 / 1929円 改訂版！
- 83. IoT システム実装者のバイブル https://www.amazon.co.jp/dp/4774196118 ムック本 /Kindle版 2068円 / 1929円
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