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『LPWA(LPWAN)とは?』

 LPWA(Low Power Wide Area)またはLPWAN(Low-Power Wide-Area Network)とは、「なるべく消費電力を抑えて遠距離通信を実現する通信方式」で、IoTの構成要素の1つとして注目されている。

 2022年までに50億台のデバイスがLPWA(LPWAN)によってネットワーク接続されるだろうと言われている。

 Low Power=省電力、Wide Area=広域エリアで、文字通り低消費電力で広い領域(キロメートル単位)を対象にできる無線通信技術。

 無線通信規格にはさまざまな種類があり、無線LAN(いわゆるWi-Fi)、Bluetooth、Bluetooth Low Energy(Bluetooth 4.0に統合)、ZigBee、IrDA、RFIDと数多くの規格があるが、LPWAはそれらよりも広い範囲をカバーする。転送速度と通信距離から主な無線通信をマッピングすると以下の図のようになる。

イメージ 1
主な無線通信の通信距離と転送速度とを比べたときのLPWAの位置付け

 Wi-Fiの転送速度は最大およそ54Mbps(IEEE802.11a/11gの場合)と高速な通信が可能だが通信距離は100〜300メートル程度、Bluetoothの転送速度は最大24Mbpsで通信距離は10〜100メートル程度。一方のLPWAの場合、たとえばSIGFOXの転送速度は最大およそ100bps、通信距離は最大50キロメートル程度。
 LPWAは通信速度は遅いものの、低消費電力で広域通信が可能なことから、IoT(=すべてのモノがインターネットにつながる)やM2M(=デバイス同士がインターネット経由で通信する)に特化した活用ができると期待されている。

 一方、消費電力でみた場合、Wi-Fiの消費電力は大きい。BLE(Bluetooth Low Energy)では、機能や実装により異なってくるので一概には言えないが、ボタン電池1つで何ヶ月といった省電力性、これに対して、LPWAではボタン電池で数年単位の動作を実現するという。

 LPWAは大きく分けて、LTEや5Gの標準化を推進する3GPP(Third Generation Partnership Project)が取り組む認可周波数帯でのLPWA、いわゆる「セルラー系LPWA」と、IEEEおよび各アライアントがISM(Industry Science Medical:産業・科学・医療分野で汎用的に使うために割り当てられた周波数)バンドを利用する「非セルラー系LPWA」に分けられる。

 現在、セルラー系LPWAとして「NB-IoT」、非セルラー系LPWAとしてSIGFOX社の「SIGFOX」、LoRa Allianceの「LoRa」、Wi-Fi Allianceが進めている「Wi-Fi HaLow」(IEEE 802.11ah準拠)などがある。

■セルラー系LPWA
【NB-IoT】
 NB-IoTはいわばLTE版のLPWA、通信速度はおよそ100kbps、通信距離は最大およそ20キロメートル。

■非セルラー系LPWA
【SIGFOX】
 フランスのSIGFOX社(2009年設立)により開発されたもので、Sub-GHz帯、Ultra Narrow Band方式の無線技術を使い、通信速度はおよそ100bps、通信距離は最大およそ50キロメートル。

【LoRa(LoRaWAN)】
 LoRa」はローレベルの物理層の規格の名称で、上位層まで含めた規格として「LoRaWAN」が使われる。Sub-GHz帯、Ultra Narrow Band方式の無線技術を使い、通信速度はおよそ250kbps程度、通信距離は最大およそ10キロメートル。

Wi-Fi HaLow(IEEE802.11ah)】
 IoT分野での利用を想定した新しい無線LAN規格。Sub-GHz帯(日本では920MHz帯)を利用し、半径1kmまでの長距離通信を実現。最大接続数も現行の約2000から約8000に高め、動作条件によるが単3アルカリ電池1個で数年間の動作も可能になるという。

 M2Mの具体例としては、車両の追跡、駐車場管理、エレベータ・自動販売機の遠隔監視、水道・ガス・電気等の計測、産業用資材・機器の管理、農業管理など、IoTの事例としては、フィットネス・ヘルスケアを中心にスマートデバイスの普及が、徐々に進みつつある。


参考
ビジネス+IT:LPWAの基礎を解説、IoT向け無線通信技術「LoRa」「NB-IoT」「SIGFOX」は何が違うのか
https://www.sbbit.jp/article/cont1/33292

SORACOM:LPWA (LPWAN) とは? Low Power Wide Area
https://soracom.jp/lpwa/

businessneteork.jp:「11ah(Wi-Fi HaLow)」は日本でどうなる?――1km通信は難しいが、それでもIoTの本命
https://businessnetwork.jp/Detail/tabid/65/artid/4641/Default.aspx

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