LPWA
IoT向けの無線通信技術の総称。通信速度は低いが、低消費電力で、数kmから数十kmの広い範囲をカバーできる。携帯電話の網を使うセルラー系と、免許不要の周波数帯を使う非セルラー系がある。
イマシルちゃんの解説
ガスや水道のメーター、畑のセンサーみたいなIoT機器は、
「データは少しだけ送れればいい」「でも電池で何年も動いてほしい」「街中に散らばっている」っていう特徴があるんだ。
スマホの通信は速いけど、電気をたくさん使うし、Wi-Fiは遠くまで届かない。
そこで生まれたのがLPWA！
ちょっとずつしか送れない代わりに、電池が長持ちして、遠くまで届くんだよ。
より深い解説
定義
LPWA（Low Power Wide Area）は、低消費電力（Low Power）と広域（Wide Area）を両立させた、IoT向けの無線通信方式の総称である。数年から10年程度の電池での動作と、数km以上の通信距離を目標とする一方、通信速度は数百bit/sから数百kbit/s程度と低い。
分類
| 分類 | 周波数 | 主な方式 | 特徴 |
|---|---|---|---|
| 非セルラー系 | 免許不要の帯域（日本では920MHz帯など） | LoRaWAN、Sigfox | 自営網も作れる。安価だが、ほかの無線との干渉や送信時間の制限がある |
| セルラー系 | 携帯電話事業者の免許帯域 | LTE-M（LTE Cat.M1）、NB-IoT（LTE Cat.NB1） | 3GPPが標準化。事業者が全国規模で提供するLTE網を使え、品質が安定している |
低消費電力にするための工夫
| 工夫 | 内容 |
|---|---|
| 送るデータを小さく、回数を少なく | 送信の時間を短くして、電力を節約する |
| スリープ | 通信しない時間は、無線部を止めて休む（PSM、eDRX などの省電力機能） |
| 低い通信速度 | 狭い帯域でゆっくり送ることで、遠くまで届き、受信の感度も上がる |
主な方式の比較
| 方式 | 系統 | 特徴 |
|---|---|---|
| LoRaWAN | 非セルラー | 仕様が公開されていて、自分で基地局（ゲートウェイ）を置いて網を作れる |
| Sigfox | 非セルラー | 事業者が提供する網を使う。1回に送れるデータが非常に小さい |
| LTE-M | セルラー | 比較的速く（最大1Mbit/s程度）、移動中の通信や音声にも対応する |
| NB-IoT | セルラー | さらに狭い帯域を使う。固定して置く機器の、ごく小さなデータ向け |
午後での問われ方
IoTシステムの設計の問題では、「全国規模で使えるか」「電池で長期間動くか」という要件から、LPWAの種類を選ぶ流れが問われる。全国の幅広い地域で使うなら、通信事業者の網を使うセルラー系（LTE-Mなど）が候補になる。また、920MHz帯は2.4GHz帯より、電波が障害物の影響を受けにくく遠くまで届く、という周波数の性質も問われる。