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SEMTECH LoRaデバイスの最新情報とLoRaWANと技術動向 by セムテック・ジャパン合同会社 技術担当課長 高根澤貴之様
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2021 Semtech Corporation. All rights reserved. (参考資料) 主なLPWAそれぞれの特徴 6 6/24/2021 運営・規格 特徴 • LoRa Alliance • オープン仕様 • キャリア網、自営網 • LoRaWAN®及びLoRa®プライベートネットワークが可能 • 自営網でWifiホットスポットの様な手軽さで設置可能 • LoRa®変調による高感度による長距離通信で、建物や階層等を またいでの通信が可能 • 双方向による送受信が可能 • FUOTA機能 (Over The AirによるFW更新機能) • ZETA Alliance • 独自仕様 • UNB(Ultra Narrow Band)→ 多Ch • 中継器を介しマルチホップさせ、メッシュ型のエリアを作る • Sigfox S.A.が運営 →一国一事業者のみ (日本:KCCSが運営) • 独自仕様 • 一度の通信での送信容量は最大12バイト、 • 1日の上限は上りが140回、下りは4回まで • 上りは取得したデータをクラウドに送信する際などに使用、下り はデバイスの設定変更など限定的 • Sony独自仕様 • 超長距離 (見通し100Km以上) の伝送 • 高速移動通信 (時速100Km以上)対応 • GNSS(QZSS, GPS, Glonas対応) • 基本的には衛星がみえる屋外での使用がメイン • 3GPP世界基準 • LTE網を利用 • NB IoT・LTEMICの互換性がありFWで切り替え可能 • NB IoT→固定向き、M→移動体向き *2020年自社調査 Copyright © 2021 Semtech Corporation. All rights reserved
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2021 Semtech Corporation. All rights reserved. LoRaWAN®の構成 LoRa Allianceは、End DeviceとGateway間の双方向通信、モビリティ、およびローカリゼーショ ンサービスを提供するオープンネットワーキングプロトコル通信方式であるLoRaWAN ®仕様決定 している End DeviceとGateway、ネットワークサーバのスター型トポロジーとして定義され、ネットワーク サーバの先にアプリケーションサーバがつながり、データの集積、分析、表示等が実施されます Copyright © 2021 Semtech Corporation. All rights reserved 8 LoRaWAN Specification LoRaWAN Regional Parameter LoRa Alliance 6/24/2021 NWS APS NWS Specific NWS Specific APS Specific End Device Gateway
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2021 Semtech Corporation. All rights reserved. LoRaWAN®と他LPWA方式の違い LoRa® Private LoRaWAN® Private LoRaWAN® Public 変調方式 LoRa® LoRa® LoRa® 通信プロトコル 独自 LoRaWAN® 準拠 LoRaWAN®準拠 通信網(GW) 独自設置 独自設置 LoRaWAN® 端末 独自端末のみ 汎用LoRaWAN®端末使用可 通信事業者が認証した端末 サーバ 独自 通常オンプレ 外部利用も有 (ネットワークサーバ/アプリ ケーションサーバ) 通信事業者が管理 (ネットワークサーバ/アプリケー ションサーバ) 9 6/24/2021 Sigfox, ELTRES, ZETA等はネッ トワーク事業主(団体)が、ゲー トウェイを設置し、ネットワークを全 国に準備。ネットワークに繋がる 端末も全てネットワーク事業者が 準備する。 ⁻ネットワークを通信事業者に引 いてもらう必要がある ⁻端末の数が少ない LoRa Allianceで決められてい る仕様(プロトコル)に準拠。 ゲートウェイは必要な場所に サービスを行いたい事業主が設 置し、ネットワーク構築を行う。 ⁻使いたい人が自由にネット ワークを構築する事ができる ⁻世界中で製造されている端 末を利用する事が可能 各社独自のプロトコルで開発。 ゲートウェイは必要な場所に サービスを行いたい事業主が設 置し、ネットワーク構築を行う。 ⁻サービスに応じて独自に仕様 を設定できる ⁻端末~クラウドまで一括管理 の独自サービスが構築可能 相違点 Copyright © 2021 Semtech Corporation. All rights reserved LoRaWAN®
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2021 Semtech Corporation. All rights reserved. LoRaWAN®の構成 クラスA(All) • 全てのエンド端末(デバイス)の必須クラス • Uplink送信の直後にしかDownlinkを受信する機会が無い (端末トリガの通信になる) • 消費電力は最も小さい クラスB(Beacon) • 定期的なビーコンを全てのゲートウェイから同時に送信 • ビーコンにより全デバイスが同期をとる • 一定時間毎に全デバイスが同時に受信を待ち受け クラスC(Continuous) • 電源を十分にとれる端末向け • Uplink送信時以外は、ほぼいつでもDownlinkを受信可能 • 消費電力が最も大きい 10 MAC Layer (MAC) PHY Layer (PHY) LoRaWAN® LoRa® Copyright © 2021 Semtech Corporation. All rights reserved 10 6/24/2021
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2021 Semtech Corporation. All rights reserved. LoRaWAN®のAS923のデータレート LoRaWANでは、「LoRaWAN Regional Parameters」にて周波数を定めており、その中のAS923 は日本を含むアジアの仕様となります AS923では、DR0からDR7のデータレートが定義される(通常使われる範囲はDR0からDR5) • データレートが遅い方が遠くまで通信しやすいですが、送受信に時間がかかるため消費電力 が増えます。逆に、データレートが早い方はあまり遠くまで通信できませんが、送受信が早いの で消費電力を減らすことができます。 11 6/24/2021 Date Rate Configuration Bit Rate [bps] 送信時間[ms] DR0 SF12/125kHz 250 1,400 DR1 SF11/125kHz 440 740 DR2 SF10/125kHz 980 370 DR3 SF9/125kHz 1,760 200 DR4 SF8/125kHz 1,325 100 DR5 SF7/125kHz 5,470 56 DR6 SF7/250kHz 11,000 28 DR7 FSK/50kbps 50,000 6 ※送信時間は10Byteのペイロードを送る場合の概算時間 Copyright © 2021 Semtech Corporation. All rights reserved
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2021 Semtech Corporation. All rights reserved. LoRaWAN®のAdaptive Data Rate機能 LoRaWAN®の特徴でもあるADR(Adaptive Data Rate)は、ネットワークサーバからエンド端末(デバイス)のデータ レートを制御する仕組みです End-Deviceの通信状況に合わせて動的に制御します。例えば、 End-DeviceとGatewayが近い距離にあると判断した 場合、データレートを上げます。逆に、 End-DeviceとGatewayが遠い距離にあると判断した場合、データレートを下げ ます。データレートを上げることで、送信時間が短くなり消費電力を抑えることができます。また、送信時間を短くするこ とによってより多くのEnd-Deviceをカバーすることができます。 Copyright © 2021 Semtech Corporation. All rights reserved 12 6/24/2021
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2021 Semtech Corporation. All rights reserved. ARIB STD-T108について ARIB STD-T108が2020年10月30日に920MHz帯の使用方法について法改正がありました 詳しくは、ARIBのサイトにて更新されるARIB STD-T108のドキュメントも合わせてご覧下さい。(2021年6月予定) キャリアセンス(同義: Listen Before Talk)が今回の法改正により、下記条件を満たせば、LoRaWAN® で使用される920MHz帯でキャリアセンスが必須ではなくなりました。(キャリアセンス(同義: Listen Before Talk)は、他のチャネルが使用中かどうか確認し送信を開始する動作) 20mWの出力で、200kHzのチャネル幅のみを対象 1台の機器あたりのデューティー比を1%以下、つまり1時間あたり送信時間を36秒以下に抑える必要があります。 チャネルを複数使っても、合計で36秒以下に抑える必要があります。 連続送信時間は4秒以下に抑える必要があります。また、次の送信を開始するまで 50ミリ秒以上の休止時間を挟む 必要があります。最初の送信を開始してから4秒以内であれば休止時間を挟まずに送信する事ができます。 13 6/24/2021 Copyright © 2021 Semtech Corporation. All rights reserved
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2021 Semtech Corporation. All rights reserved. SEMTECH社LoRa®半導体製品 14 Sensor Radio IC’s SX1272 (NA and EU) Sub-GHz LoRa, FSK, 10 mA Rx, 20 dBm 2019 – 2020 SX1278 Sub-GHz LoRa, FSK, 10 mA Rx, 20 dBm SX1276 (Global) Sub-GHz LoRa, FSK, 10 mA Rx, 20dBm Gen 1 Gen 2 SX1261 (Global / EU) Sub-GHz LoRa, GMSK, 5 mA Rx, 14 dBm SX1262 (Global / NA) Sub-GHz LoRa, GMSK, 5 mA Rx, 22 dBm SX1268 Sub-GHz LoRa, GMSK, 5 mA Rx, 22 dBm Gateway IC’s 6/24/2021 Copyright © 2021 Semtech Corporation. All rights reserved
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2021 Semtech Corporation. All rights reserved. SEMTECH社LoRa®半導体製品 LR1110 LoRa RFデバイスとトラッキング機能を1チップにしたRFデバイス • LoRaWAN – LoRa変調RF • 位置測位機能 – GPS(GNSS) – WiFi Passive Scan SX1280 2.4GHzのLoRa変調RFデバイス、主にP2Pアプリケーションに て使用(約2Mbpsまで対応) ToF(Time Of Flight)による距離測定機能 Copyright © 2021 Semtech Corporation. All rights reserved 15 6/24/2021
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2021 Semtech Corporation. All rights reserved. LoRa Edge (LR1110) お客様がLoRa Edgeを使用した設計を開始するためのリンク集として、 LoRa Edgeプラットフォーム(ハードウェア、モデムソフトウェア、クラウドサービス)に関連するリンク集です。 また、要望の多かったドキュメントがLoRa Developer Portalが利用可能になりました ハウツーガイド、詳細なハンズオンラボ、詳細な概要等網羅しております。 https://tech-journal.semtech.com/all-you-need-to-know-about-lora-edge 1. In the side-bar on the right hand side of this page https://www.semtech.com/products/wireless-rf/lora-edge under the Blog Articles section 2. In the Additional Resources section of this page https://www.semtech.com/products/wireless-rf/lora-edge/lr1110 18 6/24/2021 Copyright © 2021 Semtech Corporation. All rights reserved
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2021 Semtech Corporation. All rights reserved. Long Range FHSS Connecting vast remote areas around the globe via satellite 19 6/24/2021 Copyright © 2021 Semtech Corporation. All rights reserved
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2021 Semtech Corporation. All rights reserved. セムテック社 LoRa®関連Webサイト ご検討するに際し、主に以下のサイト情報が役立ちます。 様々な採用実績や適用事例 https://www.semtech.com/lora/lora-applications エコシステムパートナーご紹介 https://www.semtech.com/lora/ecosystem 開発者向けポータル https://lora-developers.semtech.com/ *現在は英語のみですが、将来的に日本語化を進めております。 20 6/24/2021 Copyright © 2021 Semtech Corporation. All rights reserved
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2021 Semtech Corporation. All rights reserved. LoRa®/LoRaWAN® Opportunity in Japan INTERNAL ONLY – Confidential Information – Property of Semtech Corporation 21 6/24/2021 Smart Industrial Control Smart Healthcare Smart Agriculture Smart Cities Smart Homes & Buildings Smart Meter HACCP関連 etc. 熱中症予防 作業者の健康管理 etc 水田の水位・ 水質管理 etc. レンタル自転車管理 駐車場の車両管理 etc. ビルの自動ドア管理入 出口セキュリティ管理 etc. ガスメーター管理 水道メーター管理 etc.
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