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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®

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)
  • 全てのエンド端末(デバイス)が具備
  • Uplink送信の直後にしかDownlinkを受信する機会が無い(端末トリガの通信になる)
  • 消費電力は最も小さい
クラスA(Baseline)
クラスB
(Beacon)
  • Spec v1.1から正式に追加
  • 定期的なビーコンを全てのゲートウェイから同時に送信
  • ビーコンにより全デバイスが同期をとる
  • 一定時間毎に全デバイスが同時に受信を待ち受け
クラスC
(Continuous)
  • 電源を十分にとれる端末向け
  • Uplink送信時以外は、ほぼいつでもDownlinkを受信可能
  • 消費電力が最も大きい
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](*)


使




DR0 SF12/125kHz 250 通信可能範囲 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)をカバーすることができます。

The LoRaWAN® is used pursuant to a sublicense from LoRa Alliance™.