技術士二次試験対策⇒『LPWA』
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本日のキーワード『LPWA』の情報まとめ
【LPWAの概要】
LPWA(Low Power Wide Area) とは、消費電力を抑えながら長距離の通信を実現する無線通信方式の総称である。電波の通信速度は、Wi-Fiであれば通常、20～30Mbpsくらいであるが、LPWAは数kbps～数100kbps程度とかなり遅く、少容量となる。しかし、電波の到達距離について、Wi-Fiが100～300m程度なのに対し、LPWAは数10km以上も可能と圧倒的に長距離で使用可能であるところが特徴。また、LPWAは省電力性に優れており、デバイスに搭載されたボタン電池の寿命は数年～10年以上に及ぶ。
LPWAは主にIoTやM2Mの分野にて活用が進んでいる。
【LPWAの種類】
LPWAには主にセルラー系と非セルラー系の2種類がある。
《セルラー系LPWA》
ライセンス系とも呼ばれる。大手通信事業者が、国から免許を受けたLTEの周波数帯域を使用して提供する。スマートフォンなどでも利用されているLTE基地局による通信網の一部を、IoTやM2M向けに仕様変更したものといえる。非セルラー系に比べてカバーするエリアが広大で高品質、高機能で移動を伴うセンシングが可能。しかし、運用コストが高い。NB-IoT、LTE-Mなどが該当。
《非セルラー系LPWA》
アンライセンス系とも呼ばれる。無線局免許を必要としない周波数帯域(特定小電力無線)を利用して提供され。非セルラー系LPWAは1GHz未満のサブギガヘルツ帯の周波数を使用するものが多く、長距離通信が可能、低消費電力、電波が回り込みやすいといった特徴がある。
【主な規格】
【LPWAが注目される理由】
IoTやM2Mに欠かせない通信技術として5Gが広がっており、5Gは高速大容量、超低遅延、多数同時接続という特徴を備えている。そのため、主な用途として工場、医療、自動運転などの実用化が進んでいる。データ量の多い画像や映像の伝送、さらにはそれらをリアルタイムで共有して行う場合は5Gが向いている。
しかし、頻繁なメンテナンスを必要とせず何年も稼働し続けられ、大量のデバイスが存在するような用途にはLPWAが向いている。たとえば国内では電気使用量をデジタルで計測し、データを遠隔地に送る電力量計に非セルラー系のLPWAが利用されている。
【LPWAでできること】
現在、LPWA対応デバイスとして注目されているものの一つに、セルラー系LPWAを使ったトラッカーがある。これはGPS機能が搭載され、位置情報を常時把握できるデバイスで、物流資材やトラック、車、オートバイなどに取り付けて利用できます。あるいはペットや子供、高齢者などの位置情報を追跡することも可能。
非セルラー系LPWAでは、温度・湿度センサを搭載し、指定時間ごとに温湿度情報を送信するデバイスも利用されています。設置場所の温湿度をモニタリングできるため、美術館、工場、ビニールハウス、厨房冷蔵庫など温湿度管理が必要なところで活用可能。
さらに、温湿度だけではなく加速度、気圧、照度など何種類ものセンサを積んだデバイスも登場しています。LPWAは他にも、河川水位監視などの自然災害対策、農業・畜産、スマートハウス、スマートシティなど多種多様な分野で活用が進むと考えられています。
【LPWA特徴】
1：長距離通信に長けている・Sigfox方式の通信距離は、理論値として最
大50kmの範囲・LoRa／LoRaWAN方式の実証実験では120kmを越える
2：省電力LPWAを利用したIoTの事例では、1個のボタン電池で数年間に亘
って正常な通信機能を維持しているケースもある。
3：エリアを選ばずつながるセルラー系に分類されるNB-IoTやLTE-Cat.Mな
どのLPWAは、携帯キャリアが運営しているセルラーネットワークを使
用しています。そのため、携帯キャリアの既存の基地局をベースに日本
全国を網羅されていることから、全国のどのエリアでもセルラー通信を
利用することが可能である。
【LPWAのデメリット】
・デバイスが高コストである
・セキュリティー面の対策が必要
・規格のオープン化(規格の統一化を進めることで活用範囲が広がる)
《コメント》
LPWAは、様々な場面で活用可能である。発展性も高く、各種問題解決使える技術である。技術士試験においても、使える場面は多いのでぜひチェックして頂ければと思います。
引用元・参考資料⇒
https://www.soumu.go.jp/main_content/000531436.pdf
https://www.soumu.go.jp/johotsusintokei/whitepaper/ja/h29/html/nc133220.html
https://www.soumu.go.jp/main_content/000543715.pdf