LPWA IoTソリューション
エルピーダブルエー アイオーティー ソリューション
LoRaWAN®とは
LoRaWAN®とは
LoRaWAN®の規格は、LoRa Allianceが策定しております。2015年2月に設立され、2018年3月には世界各地で600社以上が加盟しております。スポンサー、コントリビューター、アダプターの3種類のメンバークラスがあり、弊社もマクニカグループとして加盟しております。仕様は一般公開されており、どなたでも入手可能です。
LoRaとLoRaWAN®の違い
LoRaは、米Semtech社がIPを保有する無線変調方式です。上位層の規定はありません。一方、LoRaWAN®は、物理層に、LoRaやFSKを使用しMACレイヤーを含んだ仕様全体を指します。
LoRaWAN®の周波数帯は？
日本では、920MHz-928MHzの周波数帯を使用します。免許不要ですので、ゲートウエイ（基地局）の設置は自由に行うことができます。
LoRaWAN®の構成は？
エンド端末（デバイス）、ゲートウエイ（基地局）、ネットワークサーバのスター型トポロジーとして定義されています。ネットワークサーバの先にアプリケーションサーバがつながり、データの集積、分析、表示等が行われます。
通信方向は？
LoRaWAN®は双方向通信可能です。上り（アップリンク）のデータの流れは、エンド端末（デバイス）から近くにある一つもしくは複数のゲートウエイ（基地局）を経由してネットワークサーバ、アプリケーションサーバまでデータが届きます。下り（ダウンリンク）は、アプリケーションサーバ、ネットワークサーバからエンド端末（デバイス）に一番近いゲートウエイ（基地局）を通ってエンド端末（デバイス）にデータが送られます。そのため、アプリケーションサーバからの下り（ダウンリンク）の通信、エンド端末（デバイス）の制御をすることができます。
セキュリティは？
LoRaWAN®のネットワークは、認証、暗号化、デジタル署名のセキュリティ機能をサポートしていますので、セキュリティも安心です。
エンド端末（デバイス）のクラス
LoRaWAN®はTDD（Time Division Duplex）方式の通信です。エンド端末（デバイス）の受信タイミングによって、クラスA,B,Cが定義されています。
| クラス | 特徴 |
|---|---|
| クラスA （Baseline） |
 |
| クラスB （Beacon） |
|
| クラスC （Continuous） |
 |
通信速度（データレート）
LoRaWAN®では0～7のデータレートが定義されています。データレートが遅い方が遠くまで通信しやすいですが、送受信に時間がかかるため消費電力が増えます。逆に、データレートが早い方はあまり遠くまで通信できませんが、送受信が早いので消費電力を減らすことができます。
AS923でのデータレート
| DataRate | Configuration | BitRate[bps] | 通信可能範囲 | 送信時間[ms](*) | |
|---|---|---|---|---|---|
| 通 常 使 わ れ る 範 囲 |
DR0 | SF12/125kHz | 250 |  |
1,400 |
| DR1 | SF11/125kHz | 440 | 740 | ||
| DR2 | SF10/125kHz | 980 | 370 | ||
| DR3 | SF9/125kHz | 1,760 | 200 | ||
| DR4 | SF8/125kHz | 1,325 | 100 | ||
| DR5 | SF7/125kHz | 5,470 | 56 | ||
| DR6 | SF7/250kHz | 11,000 | 28 | ||
| DR7 | FSK/50kbps | 50,000 | 6 |
※10Byteのペイロードを送る場合の参考数値（およその時間）
LoRaWAN®では一度に送信できる時間の長さに制約があり、1つのフレームで送信できるデータの長さはデータレートにより異なります。
送信データサイズ
| DataRate | Configuration | UL/DL Dwell time No Limit | UL/DL Dwell time 400ms |
|---|---|---|---|
| DR0 | SF12/125kHz | 59byte | N/A |
| DR1 | SF11/125kHz | 59byte | N/A |
| DR2 | SF10/125kHz | 59byte | 19byte |
| DR3 | SF9/125kHz | 123byte | 61byte |
| DR4 | SF8/125kHz | 230/250byte※1 | 133byte(UL) 134byte(DL) |
| DR5 | SF7/125kHz | 230/250byte※1 | 250byte |
| DR6 | SF7/250kHz | 230/250byte※1 | 250byte |
| DR7 | FSK/50kbps | 230/250byte※1 | 250byte |
※1 Repeaterを考慮するかどうかの違い
ADR機能とは？
LoRaWAN®の特徴でもあるADR（＝Adaptive Data Rate）は、ネットワークサーバからエンド端末（デバイス）のデータレートを制御する仕組みです。エンド端末（デバイス）の通信状況に合わせて動的に制御します。たとえば、エンド端末（デバイス）とゲートウエイ（基地局）が近い距離にあると判断した場合、データレートを上げます。逆に、エンド端末（デバイス）とゲートウエイ（基地局）が遠い距離にあると判断した場合、データレートを下げます。データレートを上げることで、送信時間が短くなり消費電力を抑えることができます。また、送信時間を短くすることによってより多くのエンド端末（デバイス）
The LoRaWAN® is used pursuant to a sublicense from LoRa Alliance™.
