先日、米LoRaWANゲートウェイメーカーの日本法人の技術者の方からLoRaWANのPayloadについて質問がありました。 今回、The Things Networkを使い、LoRaWANネットワークのテスト検証されるとのことでした。新たにリリースしたLoRaWANゲートウェイとDragino社LoRaセンサーノード、LoRa mini devボードをテストすべく購入されました。
LoRaは無線変調方式を意味し、これに対してLoRaWANは、IoTアプリケーション層まで含むをエンド-ツーエンドでセキュアなネットワーク環境を定義する時に使う言葉です。 また、LoRa AllianceメンバーのみにLoRaWANネットワークをサービスするためのNetID（=LoRaWAN Prefix)が割り当てられています。 今後、ビジネスでLoRaWANネットワークを利用する場合は、NetID（LoRaWAN Prefix)は必須環境となるでしょう。 ちなみにThe Things NetworkでもLoRa AllianceからNetID（=LoRaWAN Prefix)を割り当てられています。下記をご参照下さい。
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LoRaWANネットワークとPrefix割り当て
また、 The Things Networkは、IPSO Smart Objectsに準拠したCaynnes社myDeviceというアプリケーションサーバー（現在Caynnes社はLoRaチップ開発元Semtech社に買収）との連携を推奨しています。下記GithubにてLoRaWAN Payload仕様について公開していますので、ご参照ください。
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https://www.thethingsindustries.com/marketplace/product/cayenne
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https://github.com/myDevicesIoT/cayenne-docs/blob/master/docs/LORA.md
下記にて和訳します。LoRaセンサーノードを複数箇所に設置し、収集したセンサーデータを分析するためには、The Things NetworkのようなLoRaWAN対応のセキュアなネットワークサーバーが必要となります。
どのように LoRaWAN™ が稼働するか？
LoRaWAN™は、LoRaアライアンスにより開発されたLoRa無線変調技術をべ―スにした通信プロトコルの仕様です。LoRaWANは、アドレス指定、ルーティング、およびセキュリティを提供することにより、IoTアプリケーションにおけるLoRa無線時の基本的なニーズをターゲットにしています。LoRaWANネットワークのトポロジー（形態）は、いくつかの要素で構成されています。
- エンドノード(デバイス）: エンドノードは、通常は遠隔地に位置するセンサなどの要素および意味します。
- コンセントレータ/ゲートウェイ: ゲートウェイは、エンドノード（例えば、センサ）のためのアクセスポイントであり、データを集約し、そのデータを標準IP接続を介して中央にあるネットワークサーバに通信します。 いくつかのゲートウェイをある場所に配置することができ、ネットワークサーバーへの単一の接続を透過的に共有することができます。
- ネットワークサーバー: LoRaネットワークサーバーは、重複パケットを排除し、セキュリティとデータレートを管理します。
- アプリケーションサーバー: アプリケーションサーバはペイロードセキュリティを管理し、センサデータを利用するための分析を実行します。 Cayenneはアプリケーションサーバーとして動作します。
DevEUIに関して
LoRaデバイスには、チップ製造元がデバイスに割り当てる固有の識別子（DevEUI）があります。この識別子は、ネットワーク上のデバイスを一意に識別するために使用されます。Cayenneは、既に登録されているかどうかにかかわらず、または初めてデバイスをアクティブ化する必要があるかどうかにかかわらず、デバイスのDevEUIを知る必要があります。
Cayenne LPP (= Low Power Payload)に関して
概要
Cayenne Low Power Payload（LPP）は、LoRaWANなどのLPWANネットワーク上でデータを送信するための便利で簡単な方法を提供します。Cayenne LPPはペイロードサイズ制限に準拠しており、これを11バイトまで減らすことができ、デバイスは複数のセンサデータを一度に送信できます。
さらに、Cayenne LPPは、デバイスを異なるセンサデータで異なるフレームでを送信できるようにします。これを行うには、各センサーデータに2バイトの接頭辞を付ける必要があります。
- データチャンネル: デバイス内の各センサーをフレーム間で一意に識別します（例： "屋内センサー"
- データタイプ: フレーム内のデータ型を識別します。
Payloadの構造
1 Byte | 1 Byte | N Bytes | 1 Byte | 1 Byte | M Bytes | ... |
Data1 Ch. | Data1 Type | Data1 | Data2 Ch. | Data2 Type | Data2 | ... |
データタイプ
データタイプは、IPSO Alliance Smart Objectsガイドラインに準拠しており、各データタイプを「オブジェクトID」で識別します。ただし、以下に示すように、オブジェクトIDを1バイトに収めるように変換が行われます。
LPP_DATA_TYPE = IPSO_OBJECT_ID - 3200
各データタイプは、1バイト以上を使用し、次の表に従ってデータを送信できます。
Type | IPSO | LPP | Hex | Data Size | Data Resolution per bit |
Digital Input | 3200 | 0 | 0 | 1 | 1 |
Digital Output | 3201 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Analog Input | 3202 | 2 | 2 | 2 | 0.01 Signed |
Analog Output | 3203 | 3 | 3 | 2 | 0.01 Signed |
Illuminance Sensor | 3301 | 101 | 65 | 2 | 1 Lux Unsigned MSB |
Presence Sensor | 3302 | 102 | 66 | 1 | 1 |
Temperature Sensor | 3303 | 103 | 67 | 2 | 0.1 °C Signed MSB |
Humidity Sensor | 3304 | 104 | 68 | 1 | 0.5 % Unsigned |
Accelerometer | 3313 | 113 | 71 | 6 | 0.001 G Signed MSB per axis |
Barometer | 3315 | 115 | 73 | 2 | 0.1 hPa Unsigned MSB |
Gyrometer | 3334 | 134 | 86 | 6 | 0.01 °/s Signed MSB per axis |
GPS Location | 3336 | 136 | 88 | 9 | Latitude : 0.0001 ° Signed MSB |
Longitude : 0.0001 ° Signed MSB | |||||
Altitude : 0.01 meter Signed MSB |
例：
①２つの温度センサー付きデバイス
Payload (Hex) | 03 67 01 10 05 67 00 FF | |
Data Channel | Type | Value |
03 ⇒ 3 | 67 ⇒ Temperature | 0110 = 272 ⇒ 27.2°C |
05 ⇒ 5 | 67 ⇒ Temperature | 00FF = 255 ⇒ 25.5°C |
②温度と加速度センサー付きデバイス
Frame N
Payload (Hex) | 01 67 FF D7 | |
Data Channel | Type | Value |
01 ⇒ 1 | 67 ⇒ Temperature | FFD7 = -41 ⇒ -4.1°C |
Frame N+1
Payload (Hex) | 06 71 04 D2 FB 2E 00 00 | |
Data Channel | Type | Value |
06 ⇒ 6 | 71 ⇒ Accelerometer | X: 04D2 = +1234 ⇒ +1.234G |
Y: FB2E = -1234 ⇒ -1.234G | ||
Z: 0000 = 0 ⇒ 0G | ||
③GPS機能付きデバイス
Payload (Hex) | 01 88 06 76 5f f2 96 0a 00 03 e8 | |
Data Channel | Type | Value |
01 ⇒ 1 | 88 ⇒ GPS | Latitude: 06765f ⇒ 42.3519 |
Longitude: F2960a ⇒ -87.9094 | ||
Altitude: 0003E8 ⇒ 10 meters | ||
IPSO Smart Objectsリファレンス
IPSO Smart Objectsの詳細につきましては下記URLをご参照ください。
http://www.ipso-alliance.org/.
IPSO Smart Objectsは、OMA LightWeight M2M [1]第6章で指定されたオブジェクトモデルに基づいています。
IPSO Smart Objectsは、再利用可能なリソースの指定された集合です（表2、再利用可能なリソースを参照）よく知られたオブジェクトID（表1のスマートオブジェクトを参照）を持ち、特定のタイプの物理的センサ、アクチュエータ、接続されたオブジェクトまたは他のデータソースである。 再利用可能なリソースは、Smart Objectsは、接続された物理オブジェクトの静的および動的プロパティを表し、組み込みソフトウェアを含みます。
このドキュメントでは、OMA LWM2MObject Modelに準拠した一連のIPSO Smart Objectsと、
一般的なセンサ、アクチュエータ、およびデータを表すためにデータオブジェクトまたはウェブオブジェクトとして使用することができます。
OMA LWM2MはIETF CoAP [2]プロトコルに基づいていますが、これらのオブジェクトは他のコンテンツタイプとアクセス方法をサポートすることによって、トランスポートプロトコル（例えば、HTTP [3]とREST [4][1]で定義されています。
IPSO Smart Objects Guideline - Starter Pack - Version 1.0 ©2014 IPSO Alliance
次のセクションでは、IPSOスマートオブジェクトの仕様から抽出された情報について説明します。 Cayenne LPPで使用できるすべてのデータタイプ（オブジェクトID）が含まれています。 したがって、現在の実装は、「データ型」セクションにリストされているデータ型に制限されています。
◆The Things NetworkでもPayload機能が標準装備されています。この使い方を誰でも理解できるよう書籍化を準備中でございます。
以上
■日本IBM様のBluemixユーザー事例としてとりあげていただきました！
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無免許、無料で利用できる長距離無線通信規格「LoRa」を使ったIoTインフラ事業にPaaS基盤が欠かせなかった理由
LoRa miniと温度・湿度センサーをセットにしたLoRa IoTスターターキットは、ただいまオープンウェーブ社から販売中です！
■IoTセンサーノード LoRa mini
そこでさまざまなセンサー類にLoRa通信機能を実現できるLoRa mini（LG01およびLoRa mini共にArduino IDE互換）を組み合わせて、IoTゲートウェイをセットにしたのが、LoRa IoTスターターキットです。
まずはIoTを体感してみたい人に最適です！LoRa IoT スターターキットには２つの組み合わせがあります。
LoRa IoTスターターキット１ 価格：￥５９，８００（税別）
■セット内容
*LoRa ゲートウェイ LG01-JP × 1
*LoRa開発用ボード LoRa Mini Dev-JP × 2
*温度、湿度センサーモDHT11 x 2
LoRa IoTスターターキット２ 価格：￥１１０，０００（税別）
（※期間限定２０１７年１０月末までの価格です！！従来の販売価格は、１５８，０００円（税別）となります）
■セット内容
*LoRa ゲートウェイ LG01-JP × 2
*LoRa センサーノード LoRa mini-JP × 2
*LoRa mini 用アンテナ × 2
*LoRa開発用ボード LoRa Mini Dev-JP × 5
*LoRa Mini Test Utility × 1
*温度、湿度センサーモDHT11 × 2
◆LoRa IoT スターターキット販促チラシ
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http://www.ibeacondo.com/download/LoRa_IoT_Starter_Kit.pdf
◆LoRaWAN対応IoTゲートウェイ 「LG01-JP」日本語マニュアル（初回版）
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http://www.ibeacondo.com/download/LG01_LoRa_Gateway_Manual_JP.pdf
◆上記マニュアルでIoTプラットフォームThingSpeakへのLoRaWAN対応IoTゲートウェイとLoRaノードと温度・湿度センサーのクラウド実装方法を説明しております。 ThingSpeakは、とりあえず無料で試すことができます！
◆オープンウェーブ社の開発部鈴木さんにLoRa無線用サーバーおよびクライアント用Arduinoスケッチを開発していただきました。LoRaでIoTプラットフォーム（ThingSpeak）にデータを上げる方法は、下記Qiitaサイトで公開しております。
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LoRaでIoTプラットフォーム（ThingSpeak）にデータを上げる方法
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LoRaWANでIoTプラットフォーム（The Things Network）にデータを上げる方法
https://thingspeak.com/
◆LoRa IoT スターターキットの発売および価格は当社パートナーのオープンウェーブまでお問い合わせ下さい。
LoRa IoTスターターキット発売元
株式会社オープンウェーブ
〒221-0822 神奈川県横浜市神奈川区西神奈川１－８－１１－１０３
Tel: 045-620-6648
Email: info@openwave.co.jp
http://www.openwave.co.jp/lorawan/
■ようやく、技適審査が認定されました！
◆Dragino LoRa IoTキットのプレゼン動画
◆詳細はこちらから.
↓↓↓↓↓↓
http://www.crijapan.jp/index.php/ja/iotgateway.html
■IoTゲートウェイカタログをダウンロード
↓↓↓↓↓↓
http://www.ibeacondo.com/download/IoTGateway_catalog.pdf
■Dragino社LoRaWAN対応IoTゲートウェイ
・SEMTECH社LoRa通信チップ搭載したIoTゲートウェイ LG01-JP
■LoRaWAN対応センサーノード LoRa mini 表
■LoRaWAN対応センサーノードLoRa mini 裏
■LoRaWAN対応センサーノードLoRa miniをArduino IDE互換開発PCBに装着している様子
■LoRa mini用着脱可能なテストユーティティ
Arduino IDEで開発したさまざまなセンサー制御プログラムをLoRa mini本体にロードするためのテストユーティリティ
■「LoRa」導入ガイド―「IoT」「LoRa」の仕組みから、「IoTアプリケーション」の実例までのLoRa入門書
A5判 160ページ 定価 2,484円（本体2,300円）
ISBN978-4-7775-1972-9 C3004 2300円
2016年 9月28日 工学社より全国書店にて発売！
◆工学社のサイト
↓↓↓↓↓↓↓
https://www.kohgakusha.co.jp/books/detail/978-4-7775-1972-9
