2017年7月27日 仙台高専様 & SORACOM UG Miyagi 共催 July 27, 2017@仙台高専 広瀬キャンパス これだけ知っていれば LoRaWAN ＆ SORACOM Air for LoRaWAN ハンズオン 株式会社ソラコム シニア ソフトウェア エンジニア 小熊 崇

1. これだけ知っていれば LoRaWAN
＆
SORACOM Air for LoRaWAN ハンズオン
仙台高専様 & SORACOM UG Miyagi 共催
July 27, 2017@仙台高専 広瀬キャンパス
株式会社ソラコム
シニア ソフトウェア エンジニア
小熊 崇

2. SORACOM Air ― あらゆる無線をサポート
インターネット
3G/LTE
基地局
セルラー
デバイスSORACOM Air
for セルラー
(Japan / Global)
LoRa
ゲートウェイ
LoRa
デバイス
LoRaWAN (長距離)
SORACOM Air
for LoRaWAN
Sigfox
デバイス
SORACOM Air
for Sigfox
Sigfox
基地局
Sigfox
プラットフォーム

3. 目次
•LoRaWAN 概要
•SORACOM Air for LoRaWANとは？

4. LoRaWAN Aspects
• 技術仕様は LoRa Alliance によってオープンに策定
• 広域通信（数km）
• 低消費電力
• ゲートウェイ(基地局)を中心としたスター型構成
• 設置は利用者主導
• IP ではなく Device ID (32bit) で管理
• 常に Device 主導の通信 (Uplinkから通信開始）
• 低データレート (SF10 で 976 bps）
• 日本の ARIB 規定内で運用すると、約 4.4 秒に 1 回 11 byte

5. 6.5km
★

6. LoRa と LoRaWAN の違い
•LoRa は変調方式 (データ⇔電波への変換方式)
•LoRaWAN は MACレイヤー(L2) まで含めた仕様
LoRaWANでは Ethernetでは Wi-Fi(無線LAN)では
レイヤー7
アプリケーション層
<ユーザ実装>
HTTP等
レイヤー3/4/5/6
ネットワーク・トランスポート
層
TCP/IP, TLS
レイヤー2
データリンク層
LoRaWAN
[下位層のLoRaを含む]
Ethernet 802.11 (無線LAN)
レイヤー1
物理層
LoRa(変調方式)
[地域によって
利用可能な周波数が違う]
10Base-T ODFM

7. LoRaWAN ネットワークアーキテクチャ
ゲートウェイの役割
• LoRaWAN MAC Frame を IP に変換
ネットワークサーバまで中継
LoRaWAN
デバイス
LoRaWAN
ゲートウェイ
LoRaWAN
ネットワークサーバ
アプリケーションサーバ

8. SORACOM Air for LoRaWAN

9. LoRaWAN ネットワークアーキテクチャ
すべて自分で用意する必要がある
LoRaWAN
デバイス
LoRaWAN
ゲートウェイ
LoRaWAN
ネットワークサーバ
アプリケーションサーバ

10. SORACOM の LoRaWAN ソリューション
LoRaWAN
デバイス
LoRaWAN
ゲートウェイ
LoRaWAN
ネットワークサーバ
アプリケーションサーバ
SORACOM Beam
SORACOM Funnel
SORACOM Harvest

11. LoRaゲートウェイ
LoRa インドアゲート
ウェイ
AL-020
• AS923 対応
• 8ch 対応
• 3G USB ドングル(AK-020)
による 3G 通信
• 技術基準適合証明取得済
• AS923 対応
• 16ch 対応
• 3G&LTE Module 搭載
• Geolocation 対応
• PoE 給電対応
• IP66 対応
• 技術基準適合証明取得済
LoRa アウトドアゲートウェ
イ
仏 Kerlink 社
Wirnet iBTS Compact

12. LoRaゲートウェイの仕組みと費用の範囲
LoRaWAN
デバイス
LoRaWAN
ゲートウェイ
LoRaWAN
ネットワークサーバ
アプリケーションサーバ
SORACOM Beam
SORACOM Funnel
SORACOM Harvest
バックホール回線(上位回線)
を用意する必要なし！

13. LoRaゲートウェイ(所有モデル)の利用範囲設定
Aさんの
LoRaWANデバイス
Bさんの
LoRaWANデバイス
プライベートや一部共有といった柔軟
なLoRaWANネットワークを構築！
Cさんの
LoRaWANデバイス
Aさん所有GWの共有設定
Aさん GW利用OK
Cさん ＧＷ利用OK
Aさん設置
Aさん所有

14. とあるビルの一角にて…
Aさん所有GW
この写真 の作成者 不明な作成者 は CC BY-SA のライセン
スを許諾されています
Bさん所有GW
Cさん所有GW
Dさん所有GW
これって
良いの？

15. LPWA のシェアリングエコノミー
LoRaWAN 共有 ゲートウェイ

16. LoRaWAN 共有 ゲートウェイ
Aさんの
LoRaWANデバイス
Bさんの
LoRaWANデバイス
Cさんの
LoRaWANデバイス
Dさんの
LoRaWANデバイス
Aさん設置
ソラコム所
有
• ゲートウェイの所有者はソラコム。お客様にサービス提供
• ゲートウェイはパブリックモードのみとなるため、全てのデバイスがゲートウェイを利
用可能に
• LoRaWAN の仕様として、デバイスとソラコムで管理している共有鍵で暗号化されている
Zさん設置
ソラコム所
有

17. とあるビルの一角が
Aさん設置の
共有GW
この写真 の作成者 不明な作成者 は CC BY-SA のライセン
スを許諾されています
Bさん所有GW
Cさん所有GW
Dさん所有GW
★

18. 新発表!!

19. 共有ゲートウェイのメリット
•所有モデルに比べて安い！
• 所有ゲートウェイ: 69800円/台、39800円/月/台~
• 共有ゲートウェイ: 39800円/台、9980円/月/台
• 月額料金には「ゲートウェイのセルラー通信料 全額」
「 “SORACOM Air for LoRaWAN” 利用料 全額」
「SORACOM Beam/Funnel/Harvest利用料が
ゲートウェイ料金分 (共有ゲートウェイ=9980円分)」
含まれています！
•SORACOM LoRa Space に掲載

20. SORACOMコンソールで
注文可能
STマイクロエレクトロニクス
STM32L0 Discovery kit LoRa (B-L072Z-LRWAN1)
MultiTech
MultiConnect® mDot™
株式会社Braveridge
BVMLRS923N52S
株式会社GISupply
LT-100
LoRa デバイス
SORACOMコンソールで
注文可能
Arduino UNO R3向け
LoRaWANシールド AL-050

21. LoRaゲートウェイ第一弾
「LoRa Arduino 開発シールド」
型番 AL-050
無線規格 LoRaWAN v.1.0.2 (AS923)
使用周波数帯 915.9 ~ 932MHz ISM Band
送信出力 20mW / 13dbm
無線準拠規格 技術基準適合証明取得済（ARIB-
T108）
電源電圧 DC 2.2 ~ 3.6V
動作温度 -40 ~ 85 ℃
サイズ 23.5(W) x23.2(L) x 3.1(H) mm
適合Arduino規格 Arduino UNO R3

22. SORACOM の LoRaWAN ソリューション
LoRaWAN
デバイス
LoRaWAN
ゲートウェイ
LoRaWAN
ネットワークサーバ
アプリケーションサーバ
SORACOM Beam
SORACOM Funnel
SORACOM Harvest

23. ハンズオン
•準備するもの
•Hello Arduino !!
•温度センサーで温度計測
•SORACOM Harvestでデータ可視化 w/ LoRaWAN
•あとかたづけ

25. 準備するもの
• 有効な SORACOM アカウント / 1つ
• パソコン / 1台
• USB-A ポートを持ち、 Arduino との接続時に OS からシリアルポートとし
て
利用可能なこと
• Arduino IDE が インストール済み であること
• Arduino UNO R3 / 1つ
• Arduino UNO R3 ⇔ パソコン接続用 USBケーブル / 1本
• LoRa Arduino 開発シールド / 1式
• 購入後の登録 が済んでいること
• 温度センサー LM61CIZ / 1つ
• ブレッドボード / 1つ
• ジャンパワイヤ / 3本

26. 全国十数か所にて実証実験を実施

27. 分散型多目的市民ダム
あまみずタンクに取り付けた
eTape
3つのeTapeからの水位を
10分ごとに
LoRa Shiled経由で送信
Harvesting から取り出したデータ
福岡工業大学 森山聡之
熊本高専 森下功啓
崇城大学 和泉信生
あまみず社会研究会；上水道下水道対応の
スマートウオータだけでなく都市の水循環や洪水抑止を目指す
あめにわ憩いセンター＠樋井川.福岡市
共有GW利用例：福岡工業大学様

28. ウフル様 × 伊那市様 LoRaWANハッカソン
次回は8/26,27
開催決定！
★

29. LPWAとセルラーの使い分け
LPWA(LoRaWAN, Sigfox)
•通信量
• 頻度、一回当たりの
データサイズが少ない
•省電力運用
•通信カバレッジ
• 都市部における無線通信
• 山間部等のラストワンマイ
ル
セルラー
•通信量が11バイト/回を超える
•下り通信の即応性が必要
•越境通信

30. LPWAペイロードサイズ
LoRaWAN Sigfox
ペイロードサイズ
(1送信)
11 ~ 242 byte 12 byte

31. ペイロードフォーマットによるサイズと課
題
デバイス側
ペイロード節約、CPU負荷低減
クラウド側
データの展開の手間
7bit 6bit 5bit 4bit 3bit 2bit 1bit 0bit
0byte
0 ~ 31
(e.g. 物体までの距離)
0~7
(e.g. センサーID)
BIN 1 0 0 1 1 0 1 0
デバイス側
ペイロードサイズ、コーディング量やCPU負荷
クラウド側
データの利便性
{
"distance": 19,
"sensor_id": 2
}
29 byte
1 byte
バイナリフォーマット
テキストベースフォーマット (JSON等)

32. バイナリパーサー機能
バイナリデータ送信
1. データをパース
2. データ処理
（デコード、四則演算）
SORACOM
Platform
SORACOM
Beam/Funnel/Harvest
カスタムフォーマットを追加して送信
LPWA
デバイス
オリジナルデータ(JSON)
カスタムデータ
010010100…

33. バイナリパーサー機能
クラウド側
データ展開の手間軽減
{
"data": "9A", //Original HEX
"distance": 19,
"sensor_id": 2
}
7bit 6bit 5bit 4bit 3bit 2bit 1bit 0bit
0byte
0 ~ 31
(e.g. 物体までの距離)
0~7
(e.g. センサーID)
BIN 1 0 0 1 1 0 1 0
distance:0:uint:5:7 sensor_id:0:uint:3:2
デバイス側
ペイロード節約、CPU負荷低減

34. 世界中のヒトとモノをつなげ
共鳴する社会へ