2022-02-23 (Wed)
昨晩、Semtechの下記Webinarがありましたので、ご紹介させていただきます。 The Things Network V3 (The Things Stack)からは、Semtech独自規格の2.4GHz LoRaも標準で対応しています。しかし、日本ではSetemchチップセット SX1280は、流通していませんので国内の事例はほとんど聞くことがありません。しかし、欧米では、2.4GHz LoRaをつかったソリューションが既に存在し、ケースバイケースによっては、LoRaWANよりも最適なソリューションを提供するベンダーが存在します。
“2.4GHz LoRa® - A Breakthrough in Accurate, Low cost, Low Energy Location and Data Services,”
Tim Cooper, Principal RF Applications Engineer ,Semtech
主な概要としてTim Cooperさんのプレゼン資料から
さらに下記 Semtechサイトでは、2.4GHz LoRaのホワイトペーパーも公開されています。
＊オリジナルソールはこちらから....
↓↓↓↓↓↓↓
https://lora-developers.semtech.com/documentation/tech-papers-and-guides/physical-layer-proposal-2.4ghz
--- 以下 和訳 -----
2.4GHｚ LoRaリージョナルパラメーター ISM2400
概要説明
セムテックは、LoRa®の運用を低コストかつワールドワイドで単一の部品として実現するため、2.4GHzグローバルISMバンドの物理層に、地域別パラメータを追加してLoRaWAN®プロトコルをエミュレーションすることを提案しています。
提案するパラメータは、理解や適用を容易にするため、従来の地域パラメータ（ここではISM2400と呼ぶ）と全く同じ形式で表示しています。
注記: 2.4GHz帯のLoRaは、LoRa Alliance®やそのワーキンググループ内のLoRaWANプロトコルプロジェクトがサポートするプロジェクトではありません。
ISM2400 プリーマブルフォーマット
下記の同期ワードを使用します。
図-1
ISM2400 周波数
ネットワークチャネルは、原則としてネットワーク事業者が帰属させることができますが、以下の3つのデフォルトチャネルを実装する必要があります。
下図は、2.4GHz帯ISMバンドで頻繁に使用される他のチャネルと一緒に示したものです。Wi-Fiのチャンネル1、6、11を赤で、BLEの広告チャンネルを青で表しています（単位はすべてMHz）
図1: 実装しなければならないデフォルトのチャンネル
エンドデバイスは、これらのチャンネルで動作可能でなければならず、ゲートウェイは、これらのチャンネルで継続的に受信する必要があります。ISM2400 のデフォルトチャンネルを下表に示します。
図-2
ISM2400 対応のエンドデバイスは、2400～2480MHz の周波数帯で動作可能であり、少なくとも 16 チャネルのパラメータを格納するチャネルデータ構造を備えていなければなりません。チャネルデータ構造は、周波数とその周波数で使用可能なデータレートのセットに対応します。
最初の3チャネルは，2403, 2425, 2479MHz / DR0～DR7 に対応します。これらは、すべてのエンドデバイスに実装されなければなりません。
デフォルトチャネルは、NewChannelReqコマンドで変更することはできません。 エンド・デバイスとネットワーク・ゲートウェイの間で最小限の共通チャンネル・セットが保証されます。
次の表は，エンドデバイスがJoinReqメッセージをブロードキャストするために使用しなければならない周波数を示しています。JoinReqメッセージの送信デューティサイクルは、LoRaWAN仕様書の再送信バックオフの章に記載された規則に従うものとします。
ISM2400 JoinReq Channel List を次の表に示します。
図-3
ISM2400 データレートとエンドデバイスの出力パワーエンコーディング
ISM2400 PHY 層には、滞留時間の制限はありません。従って、TxParamSetupReq MAC コマンドは、ISM2400 デバイスに実装されなければなりません。
ISM2400 帯のデータレート（DR）とエンドデバイスの EIRP（TXPower）には、以下のエンコーディ ングが使用されます。
図-4
EIRPとは、等方性放射電力（dBm）のことで、等方性アンテナで全方向に等しく放射される放射出力電力であり、その利得はdBiで表されます。次の表は、異なるTXPowerレベルに対応するEIRPの値を示しています。
図-5
デフォルトの最大 EIRP は、全世界の初期準拠を保証するために +10dBm とします。最大 EIRP は、TxParamSetupReq MAC コマンドによりネットワークサーバーが変更することができます。
TxParamSetupReq が TxParamSetupAns を介してデバイスによって確認されると、エンドデバイスとネットワークサーバの両方が これをエンドデバイスが+10dBmのEIRPを達成できない場合、エンドデバイスの試運転中に帯域外チャネルを使用してデバイスの最大EIRPをネットワークサーバに通知する必要があります。
ISM2400 JoinAccept CFList
ISM2400 の地域パラメータは、JoinAccept メッセージに 16 オクテットのオプションのチャネル周波数リスト（CFlist）を実装しています。この場合、CFListは、チャンネル3から7までの5つのチャンネル周波数のリストであり、それによって各周波数は24ビットの符号なし整数（3オクテット）として符号化されます。
これらのチャンネルはすべて，DR0～DR7の812 kHz LoRa変調に使用可能です。周波数リストには，1 つの CFListType オクテットが続き，合計 16 オクテットとなります。CFListType は、CFList が周波数のリストを含むことを示すために、ゼロ（0）に等しくなければなりません。
図-6
実際のチャネルの周波数は（200×周波数）であり、200MHz以下の周波数は将来の使用のために予約されています。これにより、200MHzから3.35GHzの間で200Hz刻みで周波数を設定することができます。未使用のチャンネルは、周波数値が0になります。
CFListはオプションであり、その存在はJoinAcceptメッセージの長さによって検出することができます。CFListは、3つのデフォルトチャネルを除いて、エンドデバイスに保存されている以前のすべてのチャネルを置き換えるものとします。新しく定義されたチャネルは，直ちにエンドデバイスによって通信のために有効であり，使用できます。
MACコマンドにおける周波数エンコード
MACコマンドのNewChannelReq、RxParamSetupReq、BeaconFreqReq、PingSlotChannelReqは、すべて周波数をエンコードする3バイトのフィールド（Freq）を含んでいます。
ISM2400 リージョンの場合、以下のエンコーディングを使用する必要があります。周波数（Freq）フィールドは、24ビットの符号なし整数です。周波数（Freq）フィールドは 、24 ビットの符号なし整数であり、実際のチャネルの周波数は（200×Freq）であり、200MHz 以下の周波数は将来の使用のために予約されています。これにより、200MHz から 3.35GHz までの任意の周波数帯を 200Hz ステップで設定することができます。
ISM2400の地域パラメータは、最大16チャネルまでしかサポートしていません。ChMaskCntl フィールドが 0 の時、ChMask フィールドは、 16 チャンネルのそれぞれ個別に有効/無効にします。以下の表は、ChMaskCntlの値を示しています。
図-7
ChMaskCntlフィールドの値が、RFUを意味する値のいずれかである場合、エンドデバイスはコマンドを拒否し、そのレスポンスでChannel mask ACKビットをアンセットしなければなりません。
ISM2400 最大ペイロードサイズ
MACPayload の最大サイズ長（M）は、以下の表に示すとおりです。これは 、PHY レイヤーの制限から導き出されたもので、リピータカプセル化レイヤーを考慮し、使用される有効変調率に依存します。
オプションの FOpt 制御フィールド(N)がない場合の最大アプリケーションペイロード長も示されています(情報提供のためだけ)。FOptフィールドが空でない場合、Nの値はより小さくてもいいです。
図-8
エンドデバイスがリピータで動作することがない場合、オプションのFOpt制御フィールドがない場合の最大アプリケーションペイロード長は、下記に示されたとおりです。
図-9
ISM2400 受信ウィンドウ
RX1 受信ウィンドウは、直前のアップリンクと同じチャネルを使用します。データレートは、次の表に示すように、アップリンクのデータレートとRX1DROffsetの関数です。RX1DROffsetの許容値は[0:5]の範囲にあります。[6:7]範囲の値は、将来の使用のために予約されています。下表に ISM2400 のダウンリンク RX1 データレートマッピングを示します。
図-10
RX2 受信ウィンドウは、固定周波数と固定データレートを使用します。デフォルトのパラメータは，2423MHz / DR0 (SF12, 812kHz) です。
ISM2400 クラスBビーコンとデフォルトのダウンリンクチャンネル
ビーコンは、以下の設定で送信するものとします。
図-11
ビーコンフレームの内容は：
図-12
ビーコンのデフォルトのブロードキャスト周波数は2424MHzです。
クラス B のデフォルトのダウンリンク pingSlot 周波数は 2424MHz です。
ISM2400 規定値設定
以下のパラメータは、ISM2400 帯の推奨値です。
図-13
エンドデバイスに実装された実際のパラメータ値が、これらのデフォルト値と異なる場合（例えば、エンドデバイスはより長い RECEIVE_DELAY1 と RECEIVE_DELAY2 レイテンシを使用）、これらのパラメータは、エンドデバイスの試運転中に帯域外チャネルを使用してネットワークサーバーに伝えなければなりません。
ネットワーク・サーバは、これらのデフォルト値と異なるパラメータを受け付けない場合が あります。
以上
■The Things Network - LoRaWANをみんなでシェアして使う 新刊本好評発売中！
Johan Stokking (左 The Things Network TECH LEAD=CTO）とWienke Geizeman （右 The Things Network CEO)
＊工学社新刊本リンク先
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https://www.kohgakusha.co.jp/books/detail/978-4-7775-2043-5
◆The Things Network PR Movie【日本語字幕入り】
◆詳細はこちらから....
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https://www.thethingsnetwork.org/country/japan/
＊The Things Networkについて
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◆※例：Dragino製のゲートウェイの設定方法ですが、他社ゲートウェイもほぼ同じやり方でV2からＶ3に移行できます。
↓
https://wiki.dragino.com/index.php?title=Notes_for_TTN#TTN_v3
◆※Dragino LPS8, LG308, DLOS8ともに同じやり方でV3にゲートウェイ登録できます。注記：Draginoゲートウェイ用ファームウェアを更新する場合、現在お使いのファームウェアを必ずFactory Defaultに設定を戻してから更新してください。そのまま新しいファームウェアを更新すると正しく機能しなくなりますのでご注意ください。
↓
◆※万が一、上記のやり方で登録できない場合は、下記のやり方でGateway EUIを登録してみてください。
↓
https://www.thethingsindustries.com/docs/gateways/dragino-lps8/
◆What is the Packet Broker? 【日本語字幕入り】
◆パケットブローカー(Packet Broker) Webinar日本語字幕入り】
◆Migrating devices to The Things Stack【日本語字幕入り】
◆TagoIO Webhook Integration with The Things Stack 【日本語字幕入り】
◆New Device Emulator from TagoIO【日本語字幕入り】
◆Distributing Dashboards with the TagoIO【日本語字幕入り】
◆技適取得済TTN対応ゲートウェイ＆センサエンドデバイスを好評販売中！
↓
http://sales.dragino.jp/
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提案するパラメータは、理解や適用を容易にするため、従来の地域パラメータ（ここではISM2400と呼ぶ）と全く同じ形式で表示しています。
注記: 2.4GHz帯のLoRaは、LoRa Alliance®やそのワーキンググループ内のLoRaWANプロトコルプロジェクトがサポートするプロジェクトではありません。
ISM2400 プリーマブルフォーマット
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図-1
ISM2400 周波数
ネットワークチャネルは、原則としてネットワーク事業者が帰属させることができますが、以下の3つのデフォルトチャネルを実装する必要があります。
下図は、2.4GHz帯ISMバンドで頻繁に使用される他のチャネルと一緒に示したものです。Wi-Fiのチャンネル1、6、11を赤で、BLEの広告チャンネルを青で表しています（単位はすべてMHz）
図1: 実装しなければならないデフォルトのチャンネル
エンドデバイスは、これらのチャンネルで動作可能でなければならず、ゲートウェイは、これらのチャンネルで継続的に受信する必要があります。ISM2400 のデフォルトチャンネルを下表に示します。
図-2
ISM2400 対応のエンドデバイスは、2400～2480MHz の周波数帯で動作可能であり、少なくとも 16 チャネルのパラメータを格納するチャネルデータ構造を備えていなければなりません。チャネルデータ構造は、周波数とその周波数で使用可能なデータレートのセットに対応します。
最初の3チャネルは，2403, 2425, 2479MHz / DR0～DR7 に対応します。これらは、すべてのエンドデバイスに実装されなければなりません。
デフォルトチャネルは、NewChannelReqコマンドで変更することはできません。 エンド・デバイスとネットワーク・ゲートウェイの間で最小限の共通チャンネル・セットが保証されます。
次の表は，エンドデバイスがJoinReqメッセージをブロードキャストするために使用しなければならない周波数を示しています。JoinReqメッセージの送信デューティサイクルは、LoRaWAN仕様書の再送信バックオフの章に記載された規則に従うものとします。
ISM2400 JoinReq Channel List を次の表に示します。
図-3
ISM2400 データレートとエンドデバイスの出力パワーエンコーディング
ISM2400 PHY 層には、滞留時間の制限はありません。従って、TxParamSetupReq MAC コマンドは、ISM2400 デバイスに実装されなければなりません。
ISM2400 帯のデータレート（DR）とエンドデバイスの EIRP（TXPower）には、以下のエンコーディ ングが使用されます。
図-4
EIRPとは、等方性放射電力（dBm）のことで、等方性アンテナで全方向に等しく放射される放射出力電力であり、その利得はdBiで表されます。次の表は、異なるTXPowerレベルに対応するEIRPの値を示しています。
図-5
デフォルトの最大 EIRP は、全世界の初期準拠を保証するために +10dBm とします。最大 EIRP は、TxParamSetupReq MAC コマンドによりネットワークサーバーが変更することができます。
TxParamSetupReq が TxParamSetupAns を介してデバイスによって確認されると、エンドデバイスとネットワークサーバの両方が これをエンドデバイスが+10dBmのEIRPを達成できない場合、エンドデバイスの試運転中に帯域外チャネルを使用してデバイスの最大EIRPをネットワークサーバに通知する必要があります。
ISM2400 JoinAccept CFList
ISM2400 の地域パラメータは、JoinAccept メッセージに 16 オクテットのオプションのチャネル周波数リスト（CFlist）を実装しています。この場合、CFListは、チャンネル3から7までの5つのチャンネル周波数のリストであり、それによって各周波数は24ビットの符号なし整数（3オクテット）として符号化されます。
これらのチャンネルはすべて，DR0～DR7の812 kHz LoRa変調に使用可能です。周波数リストには，1 つの CFListType オクテットが続き，合計 16 オクテットとなります。CFListType は、CFList が周波数のリストを含むことを示すために、ゼロ（0）に等しくなければなりません。
図-6
実際のチャネルの周波数は（200×周波数）であり、200MHz以下の周波数は将来の使用のために予約されています。これにより、200MHzから3.35GHzの間で200Hz刻みで周波数を設定することができます。未使用のチャンネルは、周波数値が0になります。
CFListはオプションであり、その存在はJoinAcceptメッセージの長さによって検出することができます。CFListは、3つのデフォルトチャネルを除いて、エンドデバイスに保存されている以前のすべてのチャネルを置き換えるものとします。新しく定義されたチャネルは，直ちにエンドデバイスによって通信のために有効であり，使用できます。
MACコマンドにおける周波数エンコード
MACコマンドのNewChannelReq、RxParamSetupReq、BeaconFreqReq、PingSlotChannelReqは、すべて周波数をエンコードする3バイトのフィールド（Freq）を含んでいます。
ISM2400 リージョンの場合、以下のエンコーディングを使用する必要があります。周波数（Freq）フィールドは、24ビットの符号なし整数です。周波数（Freq）フィールドは 、24 ビットの符号なし整数であり、実際のチャネルの周波数は（200×Freq）であり、200MHz 以下の周波数は将来の使用のために予約されています。これにより、200MHz から 3.35GHz までの任意の周波数帯を 200Hz ステップで設定することができます。
ISM2400の地域パラメータは、最大16チャネルまでしかサポートしていません。ChMaskCntl フィールドが 0 の時、ChMask フィールドは、 16 チャンネルのそれぞれ個別に有効/無効にします。以下の表は、ChMaskCntlの値を示しています。
図-7
ChMaskCntlフィールドの値が、RFUを意味する値のいずれかである場合、エンドデバイスはコマンドを拒否し、そのレスポンスでChannel mask ACKビットをアンセットしなければなりません。
ISM2400 最大ペイロードサイズ
MACPayload の最大サイズ長（M）は、以下の表に示すとおりです。これは 、PHY レイヤーの制限から導き出されたもので、リピータカプセル化レイヤーを考慮し、使用される有効変調率に依存します。
オプションの FOpt 制御フィールド(N)がない場合の最大アプリケーションペイロード長も示されています(情報提供のためだけ)。FOptフィールドが空でない場合、Nの値はより小さくてもいいです。
図-8
エンドデバイスがリピータで動作することがない場合、オプションのFOpt制御フィールドがない場合の最大アプリケーションペイロード長は、下記に示されたとおりです。
図-9
ISM2400 受信ウィンドウ
RX1 受信ウィンドウは、直前のアップリンクと同じチャネルを使用します。データレートは、次の表に示すように、アップリンクのデータレートとRX1DROffsetの関数です。RX1DROffsetの許容値は[0:5]の範囲にあります。[6:7]範囲の値は、将来の使用のために予約されています。下表に ISM2400 のダウンリンク RX1 データレートマッピングを示します。
図-10
RX2 受信ウィンドウは、固定周波数と固定データレートを使用します。デフォルトのパラメータは，2423MHz / DR0 (SF12, 812kHz) です。
ISM2400 クラスBビーコンとデフォルトのダウンリンクチャンネル
ビーコンは、以下の設定で送信するものとします。
図-11
ビーコンフレームの内容は：
図-12
ビーコンのデフォルトのブロードキャスト周波数は2424MHzです。
クラス B のデフォルトのダウンリンク pingSlot 周波数は 2424MHz です。
ISM2400 規定値設定
以下のパラメータは、ISM2400 帯の推奨値です。
図-13
エンドデバイスに実装された実際のパラメータ値が、これらのデフォルト値と異なる場合（例えば、エンドデバイスはより長い RECEIVE_DELAY1 と RECEIVE_DELAY2 レイテンシを使用）、これらのパラメータは、エンドデバイスの試運転中に帯域外チャネルを使用してネットワークサーバーに伝えなければなりません。
ネットワーク・サーバは、これらのデフォルト値と異なるパラメータを受け付けない場合が あります。
以上
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◆※例：Dragino製のゲートウェイの設定方法ですが、他社ゲートウェイもほぼ同じやり方でV2からＶ3に移行できます。
↓
https://wiki.dragino.com/index.php?title=Notes_for_TTN#TTN_v3
◆※Dragino LPS8, LG308, DLOS8ともに同じやり方でV3にゲートウェイ登録できます。注記：Draginoゲートウェイ用ファームウェアを更新する場合、現在お使いのファームウェアを必ずFactory Defaultに設定を戻してから更新してください。そのまま新しいファームウェアを更新すると正しく機能しなくなりますのでご注意ください。
↓
◆※万が一、上記のやり方で登録できない場合は、下記のやり方でGateway EUIを登録してみてください。
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