LoRaWANとNB-IoTに関する10項目

2018-08-02 (Thu)

昔、映画「パピオン=Papillon」で主人公のスティーブマックイーンが最後にとった行動。この映画は、胸に蝶の刺青をしていることで“パピヨン”と呼ばれた男が、1931年に無実を叫びながら終身刑となったものの、脱獄に成功し、後にベネズエラ市民権を取得したというアンリ・シャリエールの伝記小説を映画化したもの。当時の公開コピーによると、小説は世界1,000万部のベストセラーを記録しました。

映画主題歌の中で"Free as a wind"という歌詞を記憶しています。"LoRa"や"LoRaWAN"も特定のベンダーにロックインされないということでFreeであり、風のように目に見えない空間を電子が運ぶのでwindではないかと感じています。

国際的にサブギガ帯を自由に使おうという試み。　申請無しで誰でもギガヘルツ以下の無線帯域を使うことができます。

これに着目して低消費で長距離まで届く独自無線変調技術の”LoRa”を8年の歳月をかけて発明したNicolas Sorninさん。現在は、SEMTECHのLoRa部門技術顧問となっています。今年２月アムステルダムで開催されたThe Things Conference訪問時、KEYNOTEセッションの休憩時間でサンドイッチとコーヒー置いてあるテーブルコーナーで彼といろいろ会話しました。

＊LoRaテクノロジーを発明したNicolas Sorninと筆者

彼の所属するSEMTECH社のブログで興味深い内容がありましたので、ご紹介いたします。
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https://blog.semtech.com/title-10-things-about-lorawan-nb-iot

Internet of Things（IoT）は、デバイスとの接続や相互運用方法に革命をもたらしています。スマートなソリューションを構築するためには、さまざまなネットワークオプションがあります。低電力広域ネットワーク（またはLPWAN）に関して最近話題になっているのはNB-IoTおよびLoRaWAN™です。

NB-IoTは、携帯キャリアのインフラスを利用してデバイスとクラウドとの間で長距離通信用に開発されたもので、LTEモバイルネットワークと互換性があります。

LoRaWANは、サブギガヘルツの無免許無線スペクトル帯域を利用して、クラウド内のネットワークとアプリケーションサーバーに接続されたセンサーとゲートウェイ間でLPWAN(=Low Power Wide Area Network)接続を可能にします。

Semtechの革新技術であるLoRaデバイスと無線RF技術（LoRaテクノロジー）は、IoTの事実上のプラットフォームに急速に確立しており、長距離と低消費電力の魅力的な組み合わせにより、多くの業界で幅広いソリューションを実現します。

IoTは、現実の世界の問題を解決し、適切な技術を使用して効率を向上させます。独自のIoTアプリケーションを開発する場合は、LPWAN接続を考慮する必要があります。以下では、LoRaWANとNB-IoTを並べて比較しました！

1. エコシステム

▷LoRaWANは、500社以上のメンバーによるオープンな非営利団体のLoRa Alliance™によってサポートされています。そのメンバーは密接に協力し、経験を共有して、安全でキャリアグレードのIoT LPWAN接続のためのオープンな世界標準として、LoRaWANプロトコルの成功を促進し、推進しています。

▶︎NB-IoTは、セルラーネットワークとデバイスの利益を促進するという共通の目標を持つ2つの電気通信規格協会である第3世代パートナーシッププロジェクト（3GPP）とGSMAによってサポートされています。

2. スペクトラム

▷LoRaWANは、超低消費電力および長距離アプリケーションに最適化されています。そのため、ネットワークは、ネットワークオペレータとデバイスメーカの両方に自由にアクセスできる免許不要のISMサブ1GHzスペクトルネットワーク上で動作します。

▶︎NB-IoTは、周波数帯の使用料が非常に高く、料金を支払う余裕のあるライセンシーに限られているため、他のすべての周波数帯に対してスペクトル効率を最適化したセルラースペクトルネットワークを使用しています。

3. デプロイメントステータス

▷LoRa Allianceによると、現在49カ国の公衆ネットワーク事業者83社がLoRaWANを使用しており、さらに多くの民間企業ネットワークがLoRaWAN上で稼働しています。

▶︎NB-IoT、LTE、および他のモバイルネットワークの利益を代表する組織であるGSMAは、近い将来、40カ国がNB-IoTネットワークを展開する予定であると主張しています。

4. デプロイメントオプション

▷LoRaWANネットワークは非常に柔軟な展開を提供します。つまり、パブリック、プライベート、またはハイブリッドネットワーク、屋内または屋外にインストールすることができます。 LoRaWAN信号は、都市部の設備に深く浸透することが可能で、郊外のオープンな環境では1ゲートウェイあたり最大30マイル（およそ48キロメートル）までカバーできます。

▶︎NB-IoTは、LTEセルラーインフラを利用します。つまり、ネットワークは、4G / LTEセルラ塔がある屋外用公衆ネットワークです。センサーが基地局の範囲外であった場合、基地局を他の場所に容易に配置することはできません。

5. プロトコル

▷LoRaWANプロトコルは、データが非同期に送信されることを可能にします。つまり、必要なときにのみデータが送信されます。これにより、現場のセンサデバイスのバッテリ寿命が10年も延長され、バッテリ交換コストが低く抑えられます。

▶︎NB-IoTは、送信すべきデータが存在するかどうかにかかわらず、セルラネットワークへの同期接続を維持します。これにより、センサデバイスのバッテリ寿命が大幅に短縮され、高いバッテリ交換コストが発生し、多くのアプリケーションではコストがかかる可能性があります。

6. 発信電流

▷LoRaWANは、10dBmで18mA、20dBmで84mAの送信電流を提供します。変調の違いにより、LoRaWANはコイン電池などのように非常に低コストの電池でサポートされます。

▶︎NB-IoTセンサーは、23dBmで〜220mA、13dBmで100mAを消費します。これは、動作に多くの電力を必要とし、より頻繁なバッテリー交換またはより大きなバッテリーを必要とすることを意味します。

7. 着信電流

▷LoRaWANは、リモートセンサーのセンサーBOMコストとバッテリー寿命を短縮します。受信電流が〜5mAの場合、LoRaWANは全体的に3〜5倍の低電力で動作します。

▶︎NB-IoTは、〜40mAで受信電流を動作させます。セルネットワークとデバイスとの間の通信は平均して110mA以上を消費し、一度に数十秒間持続します。プロトコルのオーバーヘッドは、3,5,10年以上の動作が必要なデバイスのバッテリ寿命に大きな影響を与えます。

8. データ転送レート

▷LoRaWANは、〜293 bps-50 kbpsのデータレートを特長としています。 LoRaWANプロトコルは、センサがゲートウェイからどのくらい離れているかに応じてデータレートを動的に調整し、信号の時間を最適化し、衝突を減らします。

▶︎NB-IoTは、〜250 kbpsのピークデータレートで動作し、より高い電力バジェットでより高いデータレートのユースケース（50 kbps以上）に適しています。

9. 電波利得

▷LoRaWANのMCL信号は、各国地域の規制上の制限によって異なります。リンクの予算は155 dBと170 dBの間の最良の場合です。

▶︎NB-IoTは、遠隔センサをサポートするためには、低ビットレートの遠隔センサに対して重要な反復を必要とします。リンクバジェットは、164 dBの最良の場合です。

10. モビリティ

▷LoRaWANは、モバイルセンサーをサポートし、資産がある場所から別の場所に移動する際にそのセンサーを追跡できます。これは、GPSなしでも多くのアプリケーションで十分正確な精度で実行できます。

▶︎NB-IoTは、今日のアイドルモードセル再選択に限定されており、モバイル資産トラッキングのためには最適化ではありません。

LoRaWANは、最先端のバッテリ寿命とアプリケーションをほぼすべてのバーティカル市場に提供します。あなたのIoTアプリケーションでLoRaテクノロジーを利用することに興味がありますか？

当社のアプリケーションブリーフライブラリには、LoRaテクノロジの実際の展開が数十件あります。

以上

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