この記事では、LoRa テクノロジーと LoRaWAN アプリケーションについて説明します。. ロラ 低電力無線 LAN 規格の一種. 速度が低いほど, 伝送距離が長いほど. 平均距離の消費電力が高いため、消費電力が低いと長距離をカバーするのが困難になるのが一般的です. 最大の特徴は、LoRaWAN が他の無線と同じ消費電力の条件下でより遠くまで普及できることです。; 低消費電力と長距離の両立を実現し、伝送速度は通常数百～数Kbps.
1. LoRaとは?
ロラ 長距離通信リンクを確立するために使用される物理層無線エンコード技術です。. CCSのメンバーです (線形変調スペクトラム拡散技術) ファミリであり、サブ 1 GHz 帯域で動作します. LoRa は、強力な耐干渉性の利点を提供し、低消費電力を維持しながら、従来の FSK やその他の技術と比較して通信距離を大幅に向上させます。. さらに, LoRa によって制御される拡散係数は実質的に直交します. これは、同じ周波数帯域に同時に送信され、さまざまな伝播係数を使用して変調された信号が互いに衝突しないことを意味します。. その代わり, さまざまな伝播パラメータからの兆候は、バックグラウンド ノイズにすぎません。.
スペクトラム拡散変調, チャープ変調とも呼ばれます, LoRa テクノロジーの基礎です, これはSemtechが独占的に所有する知的財産です. この種の技術, スペクトラム拡散として知られる, 感度を帯域幅と引き換えにします. Wi-Fi そして ジグビー スペクトラム拡散技術やその他のシステムを使用する; しかし, LoRa 変調は、シャノンの定理の限界を達成し、感度を最大限に高めることで区別されます。. 同じ伝送速度で, LoRa テクノロジーは、従来の FSK テクノロジーよりも 8 ～ 12dBm 感度が高くなります。.
2. LoRaWANとは?
これはメディア アクセス制御を作成するオープン スタンダードです (マック) データリンク層と LoRa チップに基づく通信プロトコル LPWANテクノロジー. LoRa コンソーシアムがこのプロトコルの保守を担当しています.
LoRaWAN ゲートウェイは、LoRa 変調 RF データを含むメッセージをエンドデバイスから LoRaWAN ネットワーク サーバーに転送します。.
端末とゲートウェイの関係は1対1ではありません. すべてのゲートウェイは端末デバイスのアップリンク パケットを受信できます. 一方で, 同じリージョン内の複数のゲートウェイが同じ端末デバイスにサービスを提供する場合があります.
LoRaWAN ゲートウェイをネットワーク サーバーにリンクするには、Wi-Fi またはネットワーク ケーブルを使用できます。.
LoRaWANゲートウェイの唯一の機能, 物理層でのみ実行されます, LoRa RF パケットを中継することです. LoRa信号を受信した後、物理層のキャリブレーションを実行します。. 正確であれば, 特定のデータを送信します (タイムスタンプ, RSSI, SNR, 等) ネットワークサーバーへのアップリンク経由. ネットワークサーバーはダウンリンクの送信リクエストを即座に渡します。.
3. LoRaWAN アプリケーションとは何ですか
私たちの現実の状況に戻って, LoRaの特性に基づいたもの, 以下に、LoRa アプリケーションの可能性を 5 つ挙げます。:
- 農場と動物の位置監視: 灌漑設備の追跡や管理などのタスクは、LoRa の自社構築ネットワークで処理するのが最適です。これらのアプリケーションのほとんどは、携帯電話の通信範囲が狭く、通信網が高密度な遠隔地または地方にあるためです。 IoTデバイス.
- 石油の回収および回収手順: この地域は基本的に無人地帯である, 遠く離れた, そして人が不足している, 携帯電話ネットワークの範囲はありません, 特に炭鉱のような安全性が求められる地域では. ローラは条件を簡単に満たします.
- 森林火災の監視: 携帯電話ネットワークの基地局は人がまばらな地域に設置する必要があるため, セットアップには費用がかかり、ファイバーアクセスネットワークが必要です. 対照的に, LoRa ネットワークのセットアップは安価です, 広範な範囲をカバーしている, 実装が簡単です.
- 環境監視: 環境監視場所にはいくつかの種類があります. 便宜上のものもあります, 他の人は川にいる間, 崖, そして山. これらの環境監視センサーの特定の分布を考慮すると、, LoRa ネットワークはより実用的に使用できるでしょう.
2. 厳しい電力と範囲のアプリケーション要件
- 水道・ガスメーター: これらの通常の動作寿命は次のとおりです。 8 に 10 年. 水道メーター, 例えば, 消費電力が非常に少ないにもかかわらず、寿命を通じて交換する必要があるバッテリーを搭載. したがって、LoRa はこのアプリケーションの状況に最適です.
- パーキングセンサー/ロック: 地磁気センサーを地中に埋めて設置する場合, センサーのバッテリーを交換するのは難しいかもしれません. 汚れが埋まった後は, バッテリーの交換には費用がかかり、多くのエネルギーが必要です. 最近では, LoRa テクノロジーは、ほとんどのパーキングセンサーで使用されています.
- アクセス制御, 煙検知, そして ガベージ追跡: これらのアプリケーションには光センサーと小型バッテリーが必要です, ただし、バッテリーは交換が必要になるまで 2 ～ 3 年持続する必要があることと、この用途では長い動作距離が必要であるためです。, LoRaテクノロジーは適切です.
- スマートウェア: スマートウェアは大量の電力消費を必要とするため、LoRa テクノロジーが最良の選択肢です, 特に特定の屋外リモート アプリケーション向け.
3. プライベートネットワークとビジネスネットワーク
- 産業用制御および生産ラインの監視: 一般消費者は生産管理や生産データ管理を重視している, そのほとんどはプライベートまたはエンタープライズレベルの IoT を採用します. インテリジェント産業アプリケーションは、LoRa の柔軟な展開と堅牢な耐干渉特性から大きな恩恵を受けます。 (製造ラインのRF干渉特性).
- 公園と不動産の管理: 多くの商業用不動産および住宅コミュニティは、内部管理とアメニティ サービスを向上させています。, そして彼らは、自分たちが制御できるプライベート ネットワークを持ちたいと考えています。. 中国の上位数社の不動産会社はすでに LoRa カバレッジ ネットワークを使用して、商業用および住宅用不動産を正確に管理しています。.
4. LoRaネットワークでできること?
過去 3 年間に, 少なくとも一つの IoT-に基づいた攻撃がほぼ目撃されています 20% 企業の. で 2021, IoT セキュリティの総コストは次のようになります。 $3.1 十億.
LoRaWAN と呼ばれる低電力広域ネットワーキング プロトコルが作成され、ローカルのバッテリー駆動の「モノ」をワイヤレスでリンクします。, 全国, または国際ネットワークからインターネットへ. セキュリティは LoRaWAN ネットワーク テクノロジーの重要なコンポーネントです. 例えば, 基本的な認証とセキュリティ構造は付録 B に基づいています。[IEEE802154] IEEE802.15.4/2006 の AES128 暗号化技術の実装. 単一キーのソリューションとの比較, LoRaWAN は、ユーザー データの暗号化と認証、およびネットワークの整合性の維持に個別のキーを使用するため、より安全です。.
グローバルサプライチェーンを追跡する
国際市場を持つ多くの企業は車両群に依存しています。, トラックを含む, 自動車, 船, そして飛行機. 企業は、IoT フリート監視を使用して賢明なコスト削減の選択を行うために必要なデータを取得できる可能性があります. ルート計画, 地理的車両追跡, 組み込みセンサーからの予測メンテナンス更新は、計画的なメンテナンスを可能にし、ダウンタイムを最小限に抑えることで効果的な燃料管理に役立ちます。. エネルギー消費が少なく、バッテリー寿命が長いため、, 埋め込みセンサーは 1 日以内に車両全体に設置でき、メンテナンスも簡単です。.
スマート農業
のみ 3% 地球上の水のうち、真水として利用できる水, そして農業部門は 70% それの. IoTソリューション 自由に使える資源を効率的に利用する方法を決定するために必要な知識を農家に提供するために不可欠です. 農家は、LoRa ベースの展開を使用して、過剰灌漑や乾燥による作物の枯死のリスクを軽減できる可能性があります。 スマート灌漑.
スマートホーム
所有者が追跡しなければならない詳細がいくつかあります。それは、温度です。, 点灯, 水の使用, 等. IoT技術 接続時代にはユーティリティの管理が容易になる可能性がある, 所有者がネットワーク上のどこにいてもすぐに利用できるようにする. LoRa を使用するスマートホーム用アプリケーションにはサーモスタットが含まれます, スプリンクラー, ドア, ロック, と電源コンセント. LoRa ベースのサーモスタットは、家の温度をチェックし、必要に応じて 1 日を通して調整できます, スマート冷蔵庫と同じように. スマート灌漑のアプリケーションは、スプリンクラー システムをいつ、どのくらいの時間作動させるべきかを追跡できる可能性があります。. 住宅所有者や不動産管理者は、これらのプログラムを通じて、多数の公共事業を管理し、エネルギーを節約する能力を利用できるようになります。, これらはすべてモバイルデバイスから簡単にアクセスできます.
