LoRaWAN®プロトコルが新たに長距離ネットワーク容量を拡張 – LR-FHSS - 通信費無料のパブリックLoRaWAN 〜 The Things Network

LoRaWAN®プロトコルが新たに長距離ネットワーク容量を拡張 – LR-FHSS

2020-12-01 (Tue)

2週間ほど前にLoRa無線変調を発明したNicolas Sorninが、LoRaWANがリリースされて数年最も変革的な出来事とLinkedInで投稿していました。　Semtechから正式にLoRaWANプロトコル拡張のブログが公開されましたので、和訳してみます。

＊Semtechブログ記事はこちらから.....
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https://blog.semtech.com/lorawan-protocol-expands-network-capacity-with-new-long-range-frequency-hopping-spread-spectrum-technology

========================以下和訳 =========================

LoRaWAN®プロトコルが新たに長距離ネットワーク容量を拡張 – 周波数ホッピングスペクトラム拡散テクノロジー

30 November 2020 / by Tuofu Lu

低電力長距離ネットワーク（LPWAN）用のLoRaWAN®プロトコルを開発、維持、促進するオープンな非営利のグローバルアソシエーションであるLoRaAlliance®は、ガイドラインを拡張し、長距離-周波数ホッピングスペクトラム拡散（LR-FHSS）を含めました。 LR-FHSSは、ネットワーク容量と干渉に対する堅牢性を大幅に向上させ、世界中に新しい展開の機会への扉を開きます。

利用可能な周波数帯域（2.4GHz、5GHz、ごく最近では6GHz）とチャネル帯域幅（20MHz、40MHz、80MHz、および160MHz）が指数関数的成長をサポートするために拡張された過去20年間のWi-Fiと同様に、新しいLRの導入-FHSSデータレートは、世界中のLoRaWANネットワークの急速な拡大を継続します。現在、LoRa Allianceによると、LoRaWANネットワークは148のネットワーク事業者によって162か国に展開されています。モノのインターネット（IoT）アプリケーションでのオープンLoRaWANプロトコルの使用は、驚くべきペースで増え続けています。新しいLR-FHSSテクノロジーをLoRaWANプロトコルに組み込むことで、低消費電力機能を維持しながら、将来を見据えたネットワーク容量を実現します。

LR-FHSSは、アップリンク周波数ホッピング変調機能を備えたスペクトル効率を向上させることにより、パケットの衝突を軽減する高い干渉抵抗を備えています。これは、エンドノードから送信される各データパケットを小さな断片（各断片の長さは約50ミリ秒）に分割し、地域に応じて137KHz、336KHz、1.523MHzを含む定義された周波数帯域幅にランダムに分散することによって実現されます。さらに、LR-FHSSは、さまざまな周波数で冗長な物理ヘッダーを使用して、帯域内干渉に対する変調の堅牢性をさらに向上させます。

LR-FHSS変調は、Semtech SX1261、SX1262、LoRaEdge™（LR1110）トランシーバー、およびLoRa®チップライセンシーでサポートされます。 LR-FHSS復調は、Semtech SX1301ベースのV2.1ゲートウェイでサポートされ、1日あたり数百万のLR-FHSSアップリンクの容量が増加しました。 Semtechは、Technology Adoption Program（TAP）評価ライセンスに署名する顧客が2021年1月頃に評価ソフトウェアとツールを利用できるようにする予定です。

＊LR-FHSSは衛星IoTサービスを可能にします

携帯電話やWi-Fi信号がない場所はまだ世界にたくさんあります。衛星会社は、LoRaWANネットワークを介した地上接続を衛星通信と統合して、特に到達困難な地域でリモートセンサーからデータを収集することにより、接続のギャップを埋め、グローバルな課題に取り組んでいます。

アフリカの野生生物保護のリアルタイム監視、収穫量を改善するためのスマート農業ソリューション、サプライチェーンの効率を改善するための世界的な流通資産の追跡は、いくつかのユースケースです。

LR-FHSSにより衛星は、世界中の広大な遠隔地に接続できます。これは、産業、科学、医療（ISM）の無認可帯域または認可スペクトルのいずれかを活用して、エンドノードから衛星への直接データリンクを提供するための鍵です。 LR-FHSSは、数百万のエンドノードをサポートし、IoTサービスに新しいレベルの信頼性を提供します。これにより、衛星企業はより迅速な投資回収を実現できます。

＊LR-FHSSが地上のLoRaWANネットワークの容量を拡張

LoRaWANプロトコルの採用が急速に拡大し続けるにつれて、エンドノードとゲートウェイの数は大幅に拡大します。 LoRaWANネットワーク容量に対する需要はますます高まるでしょう。
トラッカー、スマートビルディング、スマートストリート、スマートホーム、スマートコミュニティは、多くの新しいユースケースの1つです。さらに、これらの新しいユースケースにより「おしゃべりな」デバイスから、より長く、より頻繁なメッセージが送信されています。その結果、空気中のLoRa変調信号の量は大幅に増加すると予想されます。

LoRaWANネットワークの成長に対応するためにゲートウェイを追加することは、1つのソリューションです。新しいLR-FHSS変調は、ネットワーク容量を拡張し堅牢性を高めるための追加のブーストを提供します。前述のようにLR-FHSSは、拡張された周波数帯域幅を利用し、周波数ホッピングを実行し、さまざまな周波数で冗長な物理ヘッダーを使用することでこれを実現します。

LR-FHSSを既存のLoRaWANネットワークに追加すると既存のネットワークインフラストラクチャを置き換えることなく容量を拡張できます。 LoRa変調とLR-FHSS変調は同時に共存できます。エンドノードでLoRa変調とLR-FHSS変調を切り替えるには、ネットワークサーバーからの単一のADRコマンドが必要です。さらにLoRa変調を備えたゲートウェイとLR-FHSS変調を備えたゲートウェイは、同じLoRaWANネットワーク内で共存できます。 LR-FHSSを追加するとLoRa変調チャネルを解放することもできます。たとえば、LoRaWANネットワークでSF10、SF11、SF12をLR-FHSSに置き換えて、ネットワーク容量を大幅に拡張することができます。

要約すると新しいLR-FHSSデータレートは、高電力および低データレートで大きなペイロードを可能にします。これにより最低データレートのエンドノードに大容量の追加容量が提供されます。容量の増加に伴い、屋外または屋内のLoRaWANネットワークは、エンドノードを追加しLoRaWAN上でDLMS / COSEMを実行する電力量計などの非常に「おしゃべりな」デバイスや、産業用センサーなどの非常に頻繁に送信する外部電源を備えたデバイスを有効にします。

＊LR-FHSSは強化された深い屋内カバレッジを可能にします

強化されたディープインドアカバレッジは、急速に成長しているグローバルスマートメータリング市場に最適な主要テクノロジーとしてのLoRaWANプロトコルの位置付けを強化します。 LR-FHSSは、同じネットワークインフラストラクチャ上で大幅に深い屋内エンドノードを可能にし、大規模なIoTプロジェクトのスケーラビリティを向上させます。

スマートメータリングは、バッテリー駆動のメータにいくつかの利点を提供する独自の長距離、低電力機能により、LoRaWANプロトコルを活用するアプリケーションで最も採用され成長している市場アプリケーションの1つです。 IHS Markitレポートでは、LPWANテクノロジーを介して接続されたスマートメーターとユーティリティアプリケーションが2023年までに合計3億を超えると予測しています。

＊LR-FHSSは地域の滞留時間制限を解決します

LR-FHSSとその周波数ホッピング機能は、一部の国の規制当局が必要とするデータパケットの滞留時間制限を解決します。たとえば、FCCが許可された滞留時間に400ミリ秒の制限を適用している米国などです。

この制限の結果、以前は米国でLoRaWANプロトコルに使用できる最小許容データレートはSF10であり、そのデータレートで使用できるペイロードは11バイトのみでした。新しいLR-FHSSデータレートは、現在のSF10、SF11、およびSF12データレートと同等のものをサポートします。デバイスは、125バイトのペイロードで325b / sに、または50バイトのペイロードで162b / sに低下する可能性があります。

＊LR-FHSSは認可されたバンド所有者とスペクトルに制約のある地域の容量を最大化します

少なくとも150KHzのライセンススペクトルを所有するすべての企業は、十分な容量を備えた高QoS LoRaWANネットワークを構築し、優れた投資収益率を生み出すことができます。LR-FHSSは、多くのLoRa変調チャネルを割り当てることができない地域（インドなど）の最低データレートのエンドデバイスに大容量の追加容量も提供します。

以上

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