技術情報

LPWAについて

LPWA (Low Power, Wide Area)とは、低消費電力、低ビットレート、広域カバレッジを特徴とする無線アクセスの分類です。
Bluetoothなどの近距離無線(数10m程度)では満たせない長距離、低速、低消費電流の無線データ通信に該当します。

LPWAの明確な定義は定まっていないようですが、以下の2つの特徴を満たしている通信ネットワークがLPWAと呼ばれています。

  • 長距離データ通信
  • 低消費電流

昨今のM2Mと呼ばれる機器間のデータ通信において適用する用途が多いと思われます。
最終的には、機器間で通信したデータをゲートウェイなどの親機を通じ、インターネット上のサーバ(クラウドサーバ等)に送信するような用途にも結び付けることが可能です。(IoT : Internet of Things)
組み込み系システムとこれらのモジュールを組み合わせ、機器間でのデータ通信を行いお互いに制御や連携を行うものが主な用途となっています。

特定小電力無線の種類

<免許が不要な無線>

  • LoRa
  • SIGFOX
  • Wi-Fi HaLow
  • Wi-SUN
  • RPMA
  • Flexnet

<免許が必要な無線>

  • LTE-M
  • Cat.NB1

各メーカーから種類に応じた無線モジュールが販売されています。
また、上記の種類に含まれておらず、同帯域で使用可能な無線モジュールも存在しています。

915MHz～928MHzが小電力業務用に割り当てられているので、この範囲を使用するモジュールは技適を通すことが可能です。
また、国内では13dBm(約20mW)という送信電力の制限があります。
通信可能な距離は、電波が到達できる環境にもよりますが、数Kmは届きます。

■LPWAを使用した製品
(株)フジクラ エネルギーハーベスト（EH）型LoRaWAN準拠センサノード

Wi-Fi、3G/4G、Bluetooth等の他の無線モジュールと同様にBtoBコネクタ、SMT(表面実装)でメインとなる基板に実装可能なタイプが多いです。
ご使用になられる場合は、条件、種類、メーカー等から各種データシート・仕様書の確認を行う必要があります。

モジュールにより異なりますが、インターフェースは、UART、SPI、I2C、GPIOなどが用意されています。また、モジュール毎に設定可能な項目も異なり、プロトコル等も各メーカーで異なったものとなりますので基本的には、同一メーカーのモジュールを使用し、2台以上の機器を用いて、親機 - 子機(複数)などのネットワークを形成して使用するものになっています。
種類により、子機間で通信データを橋渡しし、更なる長距離通信が可能なものもあります。(マルチホップ機能)
具体的なイメージは、UARTインターフェースを用いて、メインCPUとモジュール間とで専用のプロトコル/フォーマット/コマンドを使用し、データ通信を行います。

LPWAを含む、上記の技術を利用して、発想により下記例のようなさまざまな用途に適用できるものとされています。

<例>

  • 各種センサから収集したデータをサーバに送り、Webサイト上で公開・専用アプリでの通知
  • 温湿度センサによる空調のON/OFF・温度制御・管理
  • 温湿度センサによる冬期の路面凍結警告/夏期の熱中症警告