LPWA 勉強会 #4 事例から見る LPWA と実装の現場 〜SORACOM プラットフォームの活用方法 〜 株式会社ソラコム テクノロジー・エバンジェリスト 松下享平

1. 事例から見るLPWAと実装の現場
〜SORACOMプラットフォームの活用方法〜
LPWA勉強会 #4
Nov. 16, 2017@パシフィコ横浜
株式会社ソラコム
テクノロジー・エバンジェリスト
松下 享平

2. 目次
SORACOMご紹介
• IoT無線通信を支える仕組み
LPWA概説
• 無線通信における位置づけ
• 適用範囲
LoRaWAN解説
• LoRaとLoRaWAN
• システム構成と通信の種類
LoRaWAN商用サービス
～SORACOM Air for LoRaWAN～
• ソリューション
• 事例紹介
LoRa Alliance Open House #9
• LoRaWAN v1.1
IoTに最適な無線通信とは？
• セルラー / LPWA

3. 自己紹介
松下 享平 (まつした こうへい) “max”
• 静岡県民
• 前職: 東証二部ハードウェア・メーカーで
IoT事業のコーディネート
• 2017年3月より「テクノロジー・エバンジェリスト」
• 好きなソラコムサービス
• SORACOM Air メタデータサービス
• SORACOM Funnel
• SORACOM Air for LoRaWAN
• Facebook, Twitter: ma2shita

4. 株式会社ソラコム 概要
商号 株式会社ソラコム / SORACOM, INC.
代表取締役社長 玉川 憲
本社 東京都世田谷区玉川四丁目5番6号尾嶋ビル3階
社員数 約45名
事業概要 IoT/M2M向けの通信プラットフォームの提供

5. アプリケーションネットワーク
センサー/デバイス
“モノ”
IoTの基本要素とネットワークの課題
有線LAN、無線LAN
場所・配線の制約、事前設定、人が介在する前提
3G/LTEの通信は便利
人向けプラン、割高の通信費、長期固定契約
暗号化、認証
デバイス単価の高騰
通信の管理
運用などのビジネスプランに影響
接続方法 セキュリティ
通信の管理

6. 2015年9月30日発表
1日10円〜、モノ向け通信サービス
SORACOM Air for セルラー

7. SIMスロットにSORACOM Air SIM
※スマートフォン、タブレットなど

8. 専用線
インターネット
SORACOM Air ― 無線通信サービス
キャリアの
交換局
お客様
① SIMを購入して
モノに挿す
Webコンソール②Webから
コントロール
③APIでコントロール
API

9. 8000以上のお客様がSORACOMを利用

10. 8000以上のお客様がSORACOMを利用

11. インターネットモノ 基地局 データセンター
ISP
パケット交換
帯域制御
顧客管理
課金・・・
セルラー基地局 ＋ AWSクラウド
仮想的な通信設備を実現
SORACOMが実現したこと

12. IoT通信プラットフォーム SORACOM
SORACOMのグローバルなインフラ
120以上の国・地域で利用可能
IoT向けデータ通信
SORACOM Air
Cellular (2G, 3G, LTE) / LPWA (LoRaWAN, Sigfox)
データ通信
ネットワーク
アプリケーション
インターフェース
ライブラリ & SDKs
CLI, Ruby, Swift
Web インターフェース
User Console
データ転送支援
SORACOM
Beam
クラウドアダプタ
SORACOM
Funnel
データ収集・蓄積
SORACOM
Harvest
プライベート接続
SORACOM
Canal
デバイスLAN
SORACOM
Gate
専用線接続
SORACOM
Direct
仮想専用線
SORACOM
Door
API
Web API, Sandbox
認証サービス
SORACOM
Endorse
デバイス管理
SORACOM
Inventory
透過型
トラフィック処理
SORACOM
Junction

13. SORACOMは
あらゆる無線とクラウドをセキュアにつなぐ
セルラー
Sigfox インターネット
プライベートクラウド
DC
AWS, Azure, GCP
パートナークラウド
LoRaWAN

14. IoTの基本要素
アプリケーションネットワーク
センサー/デバイス
“モノ”

15. 通信技術マップ
センサー素子 マイコン ゲートウェイ
クラウド
アプリケーションモノ ネットワーク
I2C
SPI
UART
1-wire
接点
近距離無線通信
～1km
中・長距離無線通信

16. LPWA
LPWA = Low Power Wide Area network
• 低消費電力
• kmレンジの長距離通信
• 安価な通信モジュール
• 低速度
LoRaトランシーバー
SX1276
セルラーモデム
UC20
参考: 発光ダイオード
(LED)
消費電流 20~30 mA
※送信時
500 mA
※通信時
20 mA

17. LoRaWANとは？
センサー素子 マイコン ゲートウェイ
クラウド
アプリケーションモノ
I2C
SPI
UART
1-wire
接点
近距離無線通信
～1km
中・長距離無線通信
ネットワーク

18. LoRa と LoRaWAN の違い
•LoRaは変調方式 (データ⇔電波への変換方式)
•LoRaWANはMACレイヤー(L2)まで含めた仕様
LoRaWANでは Ethernetでは Wi-Fi(無線LAN)では
レイヤー7
アプリケーション層
<ユーザ実装>
HTTP等
レイヤー3/4/5/6
ネットワーク・トランスポート層
TCP/IP, TLS
レイヤー2
データリンク層
LoRaWAN
[下位層のLoRaを含む]
Ethernet 802.11 (無線LAN)
レイヤー1
物理層
LoRa(変調方式)
[国や地域によって
利用可能な周波数が違う]
10Base-T ODFM

19. LoRaWANの通信
https://blog.surf.nl/en/lora-the-internet-of-things/
通信距離
通信時間/消費電力通信速度
長/多
短/少
290bps530970
SF121110987
10864 km
日本国内(ARIB規定内)
SF = 7 ~ 10 で運用速
遅

20. データ送信は3種類
Class Usage 特徴
A
全デバイスサポートの基本Class
• 1 Uplinkに対して、特定時間軸でDownlinkを受信
• バッテリ駆動を想定
Latencyは大きいが、消費電力低
B
ビーコン送信Class
• Class Aに加えて、Network主導のDownlink送信が可能
唯一のDownlinkトリガオプション
C
• デバイスは受信スロットを常に解放
• 常時給電デバイス駆動を想定
Latencyは小さいが、消費電力大
ClassA・ClassB・ClassCの順番にLoRaデバイスが開放する受信用の無線Slot間隔は
広がっていく（開放時間が短いほど省電力）

21. LoRaWAN Class A (主に利用するClass)
デバイスから上りのデータを受信した後のみNetworkは下りのデータを送信
デバイスはデータ送信後、一定時間だけ受信装置(Rx1 or RX2)をOpenすること
で消費電流を抑制
Rx1 Rx2
RxDelay1
RxDelay2
GW以降
Device
Tx

22. SORACOM Air for LoRaWAN

23. 2017年2月 / LoRaWAN商用サービス開始

24. 全国十数か所にて実証実験を実施

25. LoRaWANにおける標準的な
システム構成
LoRaWAN
デバイス
LoRaWAN
ゲートウェイ
LoRaWAN
ネットワークサーバ
ユーザ自身の
アプリケーション
ユーザが全て準備・構築する必要がある

26. SORACOM Air for LoRaWAN利用時の
システム構成
SORACOMが提供
SORACOM Harvest
(データ蓄積・可視化サービス）
ユーザ自身のアプリケーション
LoRaWAN
ゲートウェイLoRaWAN
デバイス
ユーザが準備ユーザが準備
AWS, Azure, GCPなどの
メガ・クラウドサービス
SORACOM Beam
(データ転送・プロトコル変換サービス）
HTTP REST等
SORACOM Funnel
(クラウドアダプタサービス）
接続先クラウドに合わせた
APIへの変換

27. SORACOMコンソールで
注文可能
MultiTech
MultiConnect® mDot™
株式会社Braveridge
BVMLRS923N52S
株式会社GISupply
LT-100
LoRaWANデバイス
SORACOMコンソールで
注文可能
Arduino UNO R3向け
LoRaWANシールド AL-050
SORACOMコンソールで
注文可能
STマイクロエレクトロニクス
STM32L0 Discovery kit LoRa (B-L072Z-LRWAN1)

28. LoRaWANゲートウェイ
LoRaインドアゲートウェイ
AL-020
• AS923対応
• 8ch対応
• 3G USBドングル(AK-050)
• 技術適合取得済
• AS923対応
• 16CH対応
• 3G&LTE Module搭載
• Geolocation対応
• PoE給電対応
• IP66対応
• 技術適合取得済
LoRaアウトドアゲートウェイ
仏Kerlink社
Wirnet iBTS Compact 923

29. SORACOMのLoRaWANソリューション
LoRaWAN
デバイス
LoRaWAN
ゲートウェイ LoRaWAN
ネットワークサーバ
アプリケーション
データ転送支援
SORACOM Beam
クラウドアダプタ
SORACOM Funnel
データ蓄積・可視化
SORACOM Harvest
バイナリパーサー機能

30. SORACOM Beam ― データ転送支援
SORACOM Funnel ― クラウドアダプタ
本来デバイスに実装するべき接続先設定や暗号化等を
SORACOMへオフロード(負荷を移動)
オンプレ
システムA
クラウド
システムB
インターネット
LoRaWAN & セルラーによるセキュア通信区間
LPWAデバイスから「送信」
SORACOM BeamやFunnel上に
• 接続設定 (認証情報や接続先)
• 暗号化 / プロトコル変換
を保管
SORACOM Beam
SORACOM Funnel

31. SORACOM Harvest ― データ収集・蓄積
サーバをセットアップすることなく
データ収集・蓄積・可視化を行えるサービス
SORACOM Harvest
SORACOM Harvest上に
データが蓄積
LPWAデバイスから「送信」
• SORACOM Web コンソールで可視化
• APIで蓄積済みデータの取得

32. LPWAペイロードサイズ
LoRaWAN Sigfox
ペイロードサイズ
(1送信)
11 ~ 242 byte 12 byte
どのように利用するのか？

33. ペイロード設計の手法と課題
項目 取りうる値
センサーID 0 ~ 3
物体までの距離 (cm) 0 ~ 30
[2,19]
6 byte
JSON(テキスト)
0x920213
MessagePack
3 byte
独自フォーマット
1 byte
• クラウド側で扱いやすい
• デバイスでの生成コストが高い
• クラウド・デバイス双方で
そこそこ扱いやすい
• 徹底した削減までとはいかない
• デバイスでの生成コストが低い
• クラウドでの扱いが極めて困難
7bit 6bit 5bit 4bit 3bit 2bit 1bit 0bit
0 ~ 30
(幅的には31まで)
0~3
(幅的には7まで)
0
1
2
3
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:%E7%A7%8B%E8%91%89%E5%8E%9F%E3%83%80%E3%82%A4%E3%83%93%E3%83%AB%E9%A7%90%E8%BB%8A%E5%A0%B4.jpg
複数の超音波測距センサーで
自動車の有り無しを検出
要件

34. バイナリパーサー機能
バイナリデータ送信
1. データをパース
2. データ処理
（デコード、四則演算）
SORACOM
Platform
SORACOM
Beam/Funnel/Harvest
カスタムフォーマットを追加して送信
LPWA
デバイス
オリジナルデータ(JSON)
カスタムデータ(JSON)
010010100…

35. バイナリパーサー機能
クラウド側
データ展開の手間軽減
{
"distance": 19,
"sensor_id": 2
}
7bit 6bit 5bit 4bit 3bit 2bit 1bit 0bit
0byte
0 ~ 31
(e.g. 物体までの距離)
0~7
(e.g. センサーID)
BIN 1 0 0 1 1 0 1 0
DEC 19 2
HEX 9 A
distance:0:uint:5:7 sensor_id:0:uint:3:2
デバイス側
ペイロード節約、CPU負荷低減

36. SORACOMのLoRaWANソリューション
LoRaWAN
デバイス
LoRaWAN
ゲートウェイ LoRaWAN
ネットワークサーバ
アプリケーション
データ転送支援
SORACOM Beam
クラウドアダプタ
SORACOM Funnel
データ蓄積・可視化
SORACOM Harvest
★
SORACOM Air for LoRaWAN

37. 実証実験: ファームノート様
牧場(約2km)をカバー！
牛の動線管理にLoRaWAN

38. 搾乳舎
放牧地
LoRaWANゲートウェイ

39. 搾乳舎
放牧地
LoRaWANゲートウェイ
個体毎の移動距離
日陰を好む個体
↕
牧草地の中心にいる個体

40. 実証実験: 九州通信ネットワーク様 (QTNet)
橋梁監視センサーにLoRaWAN

41. 分散型多目的市民ダム
あまみずタンクに取り付けた
eTape
3つのeTapeからの水位を
10分ごとに
LoRa Shiled経由で送信
Harvesting から取り出したデータ
福岡工業大学 森山聡之
熊本高専 森下功啓
崇城大学 和泉信生
あまみず社会研究会；上水道下水道対応の
スマートウオータだけでなく都市の水循環や洪水抑止を目指す
あめにわ憩いセンター＠樋井川.福岡市
共有GW利用例：福岡工業大学様

42. トライアスロン地点環境計測
KYOSO様 × STNet様

44. お客様事例: インベスターズクラウド様
騒音・温湿度・照度などの
物件周辺環境データをLoRaWANを
利用して取得
データ活用による家賃相場や土地
価格との関連性を検証・分析
SORACOM Air for LoRaWAN と
SORACOM Beamを利用してAWS上の
分析基盤へデータを転送
(協力パートナー：ウフル様)

45. LoRa Alliance Open House #9
in 中国/蘇州

46. #LoRa Alliance

47. #9 Summary
•LoRa Alliance加入が500社超に
•100ヵ国超で実証実験が進行中、52の事業者が
Publicに運用開始
•中国ではCLAA(China LoRa Application Alliance)が設立され、
800社超が参加する巨大なLoRa市場が拡大中
•LoRaWAN Spec v1.1、 バックエンド仕様リリースされ、
Class B及びNS間Roamingが本格運用可能に

48. Technical Committee
LoRaWAN v1.1
Regional Parameters v1.1revA
Backend interface v1.0
• セキュリティ強化
• root keyの新規規定、セッショ
ン鍵やIntegrity鍵の多様化
• JOIN関連仕様の大幅見直し
• JOINEUIの新規規定、
JOIN Server(JS)の正式規定
• 7つのMAC commandを追加
• Class B仕様がFIX
• 異NS間のローミング仕様
https://www.lora-alliance.org/lorawan-for-developers

50. 中国市場向けLoRaWANデバイス

51. 通信技術マップ
センサー素子 マイコン ゲートウェイ
クラウド
アプリケーションモノ ネットワーク
I2C
SPI
UART
1-wire
接点
近距離無線通信
～1km
中・長距離無線通信

52. IoTに最適な無線通信とは？
通信距離
通信方向
(1 or 2way)
通信頻度 モビリティ
データ量
クラウド
連携
消費電力 IPの有無
どの要素を重要視するか
実際の(想定)ユースケースから
最もマッチする方式を選択するべき

53. LPWA & 遠距離無線通信
http://monoist.atmarkit.co.jp/mn/articles/1709/19/news004.html

54. 登録先のアカウントで
利用開始＆管理が可能に！
SORACOMコンソール
“発注”
Amazon.co.jp等
2. 登録
SORACOMコンソールアカウント
https://console.soracom.io
アカウント作成 (最初の1回のみ)
SORACOMを
始めるまで
1. 入手
モダンブラウザ メールアドレス クレジットカード
※請求書払いもOK
※PC推奨ですがタブレット等もOK
※古いブラウザは未サポート

57. 新サービスやニュースを追う
https://twitter.com/SORACOM_PR https://www.facebook.com/soracom.jp

58. Developerコミュニティ
SORACOM User Group Japan
東京、関西、九州、仙台、山形、東海、信州、四国

59. SORACOMの願い
クラウド ⇒ 多くのビジネス、Webサービス
SORACOM ⇒ 多くのIoTビジネス、システム
たくさんの
IoTプレイヤーが生まれますように

60. 世界中のヒトとモノをつなげ
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