LPWA基礎の基礎
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LPWAの基礎についてと、特にLoRaについての入門資料です。 The Things Network(TTN)Kumamoto-cityキックオフでの講演資料です。 https://connpass.com/event/145574/
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- 1. LPWA 2019年9月27日 株式会社ＫＩＳ 二見 孝一 LPWA基礎の基礎 < LoRaWAN入門 > The Things Network ハンズオン
- 2. LPWA 2/27 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 (6) LoRaWANの通信クラスは３つ (7) セキュリティーキーは２つ (8) アクティベーション方法は２通り 4.活用進むLoRaWAN (1) 福岡市では無償でLoRaWAN利用可 (2) TTN： The Things Network 5.参考文献・Webサイト 目次 【目次】
- 7. LPWA 7/27 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。
- 11. LPWA 11/27 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
- 12. LPWA 12/27 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
- 13. LPWA 13/27 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
- 18. LPWA 18/27 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。
- 20. LPWA 20/27 3.LoRaとは (6) LoRaWANの通信クラスは３つ ■Class A 基本的なモード。データは必要時にランダムな間隔で送信（ALOHA 型プロトコル）。2つの短い受信ウインドウがアップリンクの送信後、 設けられる。 ■ Class B ゲートウェイモード。デバイスを同期させ正確にデータ受信が行え るよう規則的なビーコン信号を送出する。 ■ Class C デバイスは連続的に受信を行い、送出時だけ受信を止める。レイテ ンシなし。
- 22. LPWA 22/27 3.LoRaとは (8) アクティベーション方法は２通り ■ ABP： Activation by Personalization 事前にLoRaWANサーバーで発行した各種キーとデバイスのアドレ スを入手後、個別にデバイスへと書き込む。全てのデバイスを手 動でプログラミングする必要がある。プロトタイプ開発などに適 する。 ■ OTAA： Over-the-Air Activation デバイスごとに異なる「セッションキー」と「デバイスアドレ ス」を必要とせず、最初にサーバーと通信に必要な情報の交換を 行い、自動的にこれらの値を取得する。大規模運用に適する。
- 24. LPWA 24/27 4.活用進むLoRaWAN (2) TTN： The Things Network 世界初のクラウドソーシング型LoRaネットワーク
- 25. LPWA 25/27 5.参考文献・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