編集者：Ulink Media
2021年後半、イギリスの宇宙スタートアップ企業SpaceLacunaは、オランダのドウィンゲローにある電波望遠鏡を用いて、月面からLoRa信号を反射させることに初めて成功した。データ取得の質という点では、これは間違いなく印象的な実験であり、メッセージの一つには完全なLoRaWAN®フレームが含まれていた。
Lacuna Speedは、低軌道衛星群を利用して、Semtech社のLoRa機器と地上無線周波数技術を統合したセンサーから情報を受信します。衛星は高度500キロメートルで100分ごとに地球の両極上空を周回します。地球の自転に伴い、衛星は地球全体をカバーします。衛星はLoRaWANを使用することでバッテリー寿命を節約し、メッセージは地上局ネットワークを通過するまで短時間保存されます。その後、データは地上ネットワーク上のアプリケーションに中継されるか、Webベースのアプリケーションで閲覧できます。
今回、lacuna Speedが送信したLoRa信号は2.44秒間持続し、同じチップで受信されました。伝搬距離は約730,360キロメートルで、これはLoRaメッセージの伝送距離としてはこれまでで最長となる可能性があります。
LoRa技術に基づく衛星・地上間通信に関して、2018年2月に開催されたTTN（TheThings Network）カンファレンスでは、LoRaが衛星IoT（モノのインターネット）に適用できる可能性を実証するという画期的な成果が達成されました。ライブデモンストレーションでは、受信機が低軌道衛星からのLoRa信号を受信しました。
今日では、LoRaやNB-IoTといった既存の低消費電力長距離IoT技術を活用し、IoTデバイスと地球周回軌道上の衛星との間で直接通信を実現することは、低消費電力WAN市場の一部とみなすことができる。これらの技術は、その商業的価値が広く認められるまでは、興味深い応用分野である。
Semtech社はIoT接続における市場ギャップを埋めるため、LR-FHSSを発売しました。
Semtechは過去数年間LR-FHSSの開発に取り組んでおり、2021年後半にLoRaプラットフォームへのLR-FHSSサポートの追加を正式に発表した。
LR-FHSSは、LongRange – Frequency Hopping SpreadSpectrum（長距離周波数ホッピングスペクトラム拡散）の略です。LoRaと同様に、物理層変調技術であり、感度や帯域幅サポートなど、LoRaとほぼ同じ性能を備えています。
LR-FHSSは理論上、数百万のエンドノードをサポートすることが可能であり、ネットワーク容量を大幅に増加させ、これまでLoRaWANの成長を阻害していたチャネル輻輳問題を解決します。さらに、LR-FHSSは高い耐干渉性を持ち、スペクトル効率の向上によりパケット衝突を軽減し、アップリンク周波数ホッピング変調機能を備えています。
LR-FHSSの統合により、LoRaは端末密度が高くデータパケット量が多いアプリケーションにより適したものとなった。したがって、LR-FHSS機能を統合したLoRa衛星プログラムには、以下のような複数の利点がある。
1. LoRaネットワークの端末容量の10倍にアクセスできます。
2. 伝送距離が長く、最大600～1600kmに達します。
3. より強力な耐干渉性。
4. 管理費や導入費を含め、コスト削減が実現しました（追加のハードウェアを開発する必要がなく、独自の衛星通信機能が利用可能です）。
Semtech社のLoRaSX1261、SX1262トランシーバーおよびLoRaEdge™プラットフォーム、ならびにV2.1ゲートウェイのリファレンスデザインは、既にlr-fhssでサポートされています。そのため、実際のアプリケーションでは、LoRa端末およびゲートウェイのソフトウェアアップグレードと交換によって、まずネットワーク容量と耐干渉性を向上させることができます。V2.1ゲートウェイが既に導入されているLoRaWANネットワークでは、ゲートウェイのファームウェアを簡単にアップグレードすることで、この新機能を有効化できます。
統合型LR – FHSS
LoRaはアプリポートフォリオを拡大し続けている
IoT（モノのインターネット）市場調査機関であるBergInsightは、衛星IoTに関する調査レポートを発表しました。データによると、COVID-19の悪影響にもかかわらず、世界の衛星IoTユーザー数は2020年に340万人に増加しました。世界の衛星IoTユーザー数は今後数年間で年平均成長率（CAGR）35.8%で成長し、2025年には1570万人に達すると予測されています。
現在、世界の地域のうち衛星通信サービスを利用できるのはわずか10％に過ぎず、これは衛星IoTの開発にとって大きな市場空間を提供するとともに、低消費電力衛星IoTの機会も生み出している。
LR-FHSSはLoRaのグローバル展開も促進します。LoRaプラットフォームにLR-FHSSのサポートが追加されたことで、遠隔地へのより費用対効果の高いユビキタスな接続性の提供に役立つだけでなく、人口密集地域における大規模なIoT展開に向けた重要な一歩となります。LoRaのグローバル展開をさらに促進し、革新的なアプリケーションをさらに拡大します。
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衛星IoTサービスのサポート
LR-FHSSは、衛星が地球上の広大な遠隔地と接続することを可能にし、ネットワークカバレッジのない地域の測位およびデータ伝送ニーズをサポートします。LoRaのユースケースには、野生動物の追跡、海上船舶上のコンテナの位置特定、牧草地における家畜の位置特定、作物収量を向上させるためのインテリジェント農業ソリューション、サプライチェーン効率を向上させるためのグローバル流通資産の追跡などが含まれます。
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より頻繁なデータ交換のサポート
物流や資産追跡、スマートビルディングやスマートパーク、スマートホーム、スマートコミュニティといった従来のLoRaアプリケーションでは、信号長の延長と信号交換頻度の増加に伴い、空中のLoRa変調セマフォの数が大幅に増加します。LoRaWANの開発に伴うチャネル混雑の問題は、LoRa端末のアップグレードやゲートウェイの交換によって解決できます。
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屋内の奥行き方向のカバー範囲を強化
LR-FHSSは、ネットワーク容量の拡張に加え、同一ネットワークインフラ内でより深い屋内エンドノードの設置を可能にし、大規模IoTプロジェクトのスケーラビリティを向上させます。例えば、LoRaは世界のスマートメーター市場で主流の技術であり、屋内カバレッジの強化は、その地位をさらに確固たるものにするでしょう。
低電力衛星IoT分野におけるプレーヤーの増加
海外でLoRa衛星プロジェクトが次々と出現している
マッキンゼーは、宇宙空間を利用したIoT市場が2025年までに5600億ドルから8500億ドル規模に達する可能性があると予測しており、これが多くの企業がこの市場に参入しようとしている主な理由だろう。現在、数十社近いメーカーが衛星IoTネットワーク構築計画を提案している。
海外市場の観点から見ると、衛星IoTはIoT市場における重要なイノベーション分野です。低消費電力衛星IoTの一部であるLoRaは、海外市場で数多くのアプリケーションが展開されています。
2019年、Space LacunaとMiromicoはLoRa衛星IoTプロジェクトの商用試験を開始し、翌年には農業、環境モニタリング、資産追跡などの分野で成功裏に適用されました。LoRaWANを使用することで、バッテリー駆動のIoTデバイスの耐用年数を延ばし、運用・保守コストを削減できます。
IRNASはSpace Lacunaと提携し、LoRaWAN技術の新たな用途を模索している。これには、南極における野生生物の追跡や、LoRaWANネットワークを利用したブイを用いて海洋環境に高密度のセンサーネットワークを展開し、係留やいかだによる航行を支援することなどが含まれる。
SpaceXに買収されたSwarmは、SemtechのLoRaデバイスを接続ソリューションに統合し、低軌道衛星間の双方向通信を実現しました。これにより、物流、農業、コネクテッドカー、エネルギーなどの分野で、Swarmの新たなIoT（モノのインターネット）活用シナリオが開拓されました。
インマルサットはアクティリティと提携し、インマルサットELERAバックボーンネットワークを基盤としたプラットフォームであるインマルサットLoRaWANネットワークを構築しました。このネットワークは、農業、電力、石油・ガス、鉱業、物流などの分野のIoT顧客に豊富なソリューションを提供します。
最後に
海外市場全体では、このプロジェクトの成熟したアプリケーションが数多く存在するだけでなく、Omnispace、EchoStarMobile、Lunarkをはじめとする多くの企業が、LoRaWANネットワークを活用して、より低コストで大容量かつ広範囲なIoTサービスを提供しようと試みている。
LoRa技術は、従来のインターネット接続が整備されていない農村地域や海洋地域における接続ギャップを埋めるためにも利用できますが、「あらゆるものがインターネットに接続される」という課題に取り組むための優れた手段でもあります。
しかし、国内市場の観点から見ると、LoRaのこの分野における発展はまだ初期段階にある。海外と比較すると、より多くの困難に直面している。需要面では、インマルサットのネットワークカバレッジは既に非常に良好で、双方向のデータ伝送が可能であるため、それほど強力ではない。応用面では、中国は依然として比較的限定的で、主にコンテナプロジェクトに集中している。以上の理由から、国内の衛星企業がLR-FHSSの応用を推進することは困難である。資本面では、この種のプロジェクトは、大きな不確実性、大小さまざまなプロジェクト、長いサイクルのため、資本投入に大きく依存する。
投稿日時：2022年4月18日