LPWAネットワークテクノロジー

低電力、広域（LPWA）ネットワーク ワイヤレスコミュニティの新しい最愛の人です。しかし、LPWAとは何か、そうでないものは混乱を招く可能性があります。ここでは、この分野で活躍しているテクノロジーと企業のいくつかを検証します。

LPWAテクノロジーの主な推進力は、セルラーのコスト（ただし、その考えを保持）、WiFiの電力消費または展開の複雑さ、またはBluetoothの範囲制限なしに、IOTセンサーをインターネットに接続したいという願望です。

一部の人々の考えにもかかわらず、LPWAテクノロジーは、他のテクノロジーよりも効率的に伝送するという意味で、真に「低電力」ではありません。実際、LPWA送信機は、Bluetoothの10倍以上の電力を送信に使用します。低電力の名前は、実際には、デバイスが99％以上の時間スリープできるようにするシステムアーキテクチャに由来しています。アイドル（スリープ）電流がほんの数マイクロアンペアの場合、何年ものバッテリ寿命が可能です。

名前の「ワイドエリア」の部分は、「ハイリンクバジェット」としてより正確に説明できます。ただし、「低アイドル電流、高リンクバジェット」には、同じリングがありません。 LPWAデバイスの大きなリンクマージンは、通常、リンクの両端での受信感度の向上の結果です。これは、データレートが非常に低く、クリエイティブな処理が向上した製品です。

LPWAテクノロジーの最後の革新は、多元接続です。これは、多くのデバイスが同時にゲートウェイにアクセスできることを意味します。テクノロジーごとに、これを行う方法は少し異なります。

したがって、テクノロジーごとに、カバーします

• 高い受信感度はどのように達成されますか？
• 多元接続方式とは何ですか？
• 長所は何ですか？
• 弱点は何ですか？
• ビジネスモデルは何ですか？

ビジネスモデルとは、各テクノロジーのプロバイダーがどのように収益を上げ、どのように市場に参入するかということです。これは理解しておくべき重要なことです。ネットワークを提供するだけの企業もあれば、テクノロジーを販売する企業もあれば、両方を少し行う企業もあるからです。

SIGFOX

シグフォックスは、約7歳の熟年で、LPWAスペースの祖父です。彼らは市場を創造するパイオニアでした。彼らは（米国では）ネットワークプロバイダーであり、他の市場の通信事業者へのテクノロジープロバイダーです。

過去にSigfoxテクノロジーについて多くのことを取り上げましたが、概要として：

• Sigfoxは、FPGAチャネライザーを備えた大規模な基地局を使用して、数百の潜在的なチャネルにわたる低ビットレートのDPSK送信を検出します。
• エンドノードは、メッセージが受信される可能性を高めるために、同じメッセージを3つの異なる頻度で3回盲目的に送信します。
• ダウンリンクは理論的には可能ですが、基地局が送信しているときは常にオフエアであり、トラフィックを逃すリスクが高まるため、非常に制限されています。
• このシンプルなテクノロジーにより、さまざまなRFトランシーバーのホストを使用できるため、顧客は複数の供給元を利用できます。
• 1回の送信で使用できるペイロードは12バイトしかないため、ユースケースはIOTで最も単純なものでなければなりません。
• ファームウェアの更新や制御アプリケーションなどは、Sigfoxでは使用できません。
• FCCの放送時間制限（400ミリ秒）のため、Sigfoxは米国で約9 dB悪いリンクバジェットを持っています。これは、900 MHz帯域でのより高いレベルの干渉と組み合わせると、米国はSigfoxにとってヨーロッパほど良くはありません。

WAVIOT

• WAVIOTは、Sigfoxとほぼ同じテクノロジーを使用するロシアの企業です。
• 1つの違いは、ネットワークを提供せず、テクノロジーのみを提供することです。
• Sigfoxとは異なり、誰でもWAVIOT機器を購入してソリューションを構築できます。
• WAVIOTは、リンクバジェットがFCC / USベースのアプリケーションのSigfoxを超えることを可能にするホップ信号を備えています
• WAVIOT基地局機器は、すべてのDPSKチャネルを実装するために必要な大規模なFPGAのため、コストがかかります。

LoRaWAN

• Link Labsと同様に、LoRaWANはLoRa物理層テクノロジーに基づいていますが、LinkLabsのSymphonyLinkプロトコルは大きく異なり、LoRaWANにはない多くの高度な機能を提供します。
• LoRaは、Sigfoxよりもエンドノードではるかに優れた受信感度を提供するため、リンクバジェットはよりバランスが取れています。
• Sigfoxと同様に、LoRaWANは非同期のAlohaスタイルのアクセスであるため、Sigfoxの場合と同様に、ダウンリンクに関する同じ制限がLoRaWANに適用されます。
• LoRaWANの考慮事項について詳しくはこちらをご覧ください。
• LoRaはSemtechによって販売されているため、LoRaWANのビジネスモデルは複雑ですが、プロトコルはLoRa Allianceによって開発されており、少数のネットワーク事業者もLoRaに基づくキャリアネットワークを試験運用しています。
• キャリアネットワークとLoRaWANのプライベート展開は互いに干渉します。

LTE-M1

• このカテゴリのLTEは、LoRaWANやSigfoxと同じくらい電力効率が高いデバイスを可能にしますが、LTEの洗練されたデータレートを実現できます。 LTE-M1が従来のセルラーよりも電力プロファイルをどのように改善するかについて詳しくは、こちらをご覧ください。
• 明らかに、LTE-Mを使用する場合は、ネットワーク事業者に料金を支払う必要があります。
• キャリアネットワーク上のデバイスの認証にはコストがかかる可能性があります。
• LTE-M1ネットワークは2017年まで米国に導入されません。
• LTE-Mの価格は、Sigfoxが提供する価格と競争力があります（きっと）。

NB-IOT

• NB-IOT（別名LTE-M2）は、最近完成したもう1つの3GPPテクノロジーです。
• 技術的にはLTEプロトコル（LTE-M1など）の一部ではありませんが、マスクされたLTEリソースブロックまたはガードバンドに展開できます。
• 古いGSM200 kHzのスペクトルブロックに適合するように設計されており、ヨーロッパやアジアの多くの通信事業者がIOTデバイスに導入する可能性があります。
• ある意味で、Sigfoxは、IOTデバイスに適したビジネスがあることを通信事業者に示すことでNB-IOTを作成しました。
• NB-IOTはLTE-M1より約1年遅れているため、ネットワークは2017年末または2018年まで準備ができていない可能性があります。
• ネットワーク事業者への支払いとデバイス認証に関する同じ考慮事項が適用されます。

インゲヌ

• Ingenuはブランド変更されたOnrampWirelessです。彼らは独自の2.4GHzDSSSテクノロジーを持っており、それを使ってネットワークを展開しています。
• リンクバジェットは大きいですが、エンドポイントのDSSSモデムは、たとえばLoRaと比較してかなり電力を消費します。
• これらは「単なる」IOTネットワークプロバイダーであるため、ある意味でLTE-MやNB-IOTのように考えてください。テクノロジーはネットワークほど重要ではありません。
• この記事の執筆時点では、これらは少数の都市にのみ展開されています。
• ATTとVerizonからの大規模なLTE-Mの展開に直面しても生き残ることができるかどうかを確認するのは楽しいでしょう。

結論として、そこには多くの異なるLPWAオプションがあります。既成のテクノロジーを自分で使用したい場合は、SymphonyLinkをチェックしてください。これは、LTE-M以外で利用可能な最も高度なLPWAテクノロジーです。

詳細については、LPWAテクノロジーに関するホワイトペーパーをダウンロードしてください：