LoRaWAN®ゲートウェイ導入のベストプラクティス：低コストで優れたRFカバレッジを確保する

LoRaWAN®はIoT向けに広く利用されているLPWAN技術です。LoRaWAN®は、さまざまなアプリケーション向けに長距離かつ低消費電力の接続性を提供します。しかし、LoRaWAN®ネットワークの成功は、ゲートウェイの適切な設置と展開に大きく左右されます。

最近、アジアのある企業が、既存のTEKTELIC製ではないLoRaWAN®ゲートウェイの性能不良についてTEKTELICに相談を持ちかけました。調査の結果、ゲートウェイの選定と設置の両方が適切ではなく、RFカバレッジの弱化とコスト増加につながっていたことが明らかになりました。

この記事では、主な問題点を探り、効果的なベストプラクティスを紹介します。 LoRaWAN®ゲートウェイ 配備

課題：設置不良とゲートウェイの選択

図1：非効率的でコストのかかるLoRaWAN®ゲートウェイの設置

図1の構成を分析すると、いくつかの重要な問題点が明らかになる。

1. 低品質のRFケーブル：この設置では、屋外設置には不向きな長いRGタイプのケーブルを使用しています。これらのケーブルは、以下の理由により、高性能RFアプリケーション向けには設計されていません。
   • 信号損失が大きいため、受信機の感度が低下する。
   • 防湿性と耐久性に劣る。
   • 特に鋭角に曲げられた際に、損傷を受けやすい。

解決策： Andrew社製のLMR-400、LMR-600、またはHELIAXケーブルなどの高品質ケーブルをご使用ください。これらのケーブルは、信号損失が少なく、耐湿性に優れ、長期的なコスト効率にも優れています。

適切なRFケーブルの選択に関する詳細については、こちらの記事をご覧ください。 信頼性の高いLoRaWAN®ネットワークのための適切なRFケーブルの選び方。

2. ゲートウェイの配置が不適切です。ゲートウェイが低い位置に設置されていたため、信号に大きな障害が生じていました。最適な設置場所：
   • ゲートウェイは、建物の屋上から少なくとも5～7メートル以上の高さに設置する必要があります。
   • アンテナは、他の屋根などの周囲の障害物よりも十分に高い位置に設置する必要があります。

2. アンテナの選択ミス：この構成で使用されているアンテナは高利得（12～15 dBi）であるため、RFエネルギーの大部分が外側に集中し、下方向へのカバレッジは最小限に抑えられます。この構成は、屋内と屋外のバランスの取れたカバレッジが必要とされる都市部や郊外地域では非効率的です。

解決策： 長距離と下方の両方をカバーできるバランスの取れた放射パターンを実現するには、6 dBiのアンテナを使用してください。

4. 信頼性の低いバックホール：この設備には目に見える外部GPSアンテナや携帯電話アンテナがないため、バックホール通信の信頼性や時刻同期に関して懸念が生じる。

LoRaWAN®ゲートウェイ導入のためのベストプラクティス

優れたRFカバレッジとコスト効率を確保するために、以下のガイドラインに従ってください。

1. 高性能機器を選びましょう： 実績のある信頼性と導入環境との互換性を備えたゲートウェイを選択してください。 TEKTELICエンタープライズゲートウェイ例えば、同社が以前アジアで導入していたゲートウェイと比較して、優れた性能とコスト効率を提供します。
2. 配置を最適化:
   • ゲートウェイとアンテナは、障害物を避けるのに十分な高さに設置してください。
   • 安定した取り付け方法を使用してください。例えば、重り付きの支柱で固定した5～6メートルのポールなどです。
3. 適切なケーブルとアンテナを選択する：
   • 信号損失を最小限に抑えるため、短くて高品質なケーブルを使用してください。
   • 設置場所のニーズに合わせて、適切なゲインを持つアンテナを選択してください。
4. さまざまな環境におけるRFパス損失を理解する：
   • 郊外エリア: RF信号は、建物や植生によって中程度の減衰を受け、伝搬損失指数は約3～4となる。
   • 農村部： 障害物が少ないほど、伝搬損失指数は低くなり（2～3）、通信範囲が広がります。ただし、地形や植生は通信範囲に影響を与える可能性があります。
   • 屋根や樹木の上にアンテナを設置することで、障害物を減らし、信号の伝搬を改善することができます。
5. 信頼性の高いバックホールを確保する：
   • 安定したセルラーまたはイーサネットのバックホールを備えたゲートウェイを導入してください。
   • 正確な位置追跡と時刻同期のために、GPS機能を搭載していることを確認してください。

理想的な設置事例：ケーススタディ

図2：効果的かつ低コストなLoRaWAN®ゲートウェイの設置

図2に示す構成は、ベストプラクティスを示しています。

• 標高: ゲートウェイは地上15メートルの高さに設置されており、RF遮蔽を最小限に抑え、最適な信号放射を確保するために、アンテナは地上よりやや高い位置に配置されています。
• プレミアムケーブル： この設置では、信号損失を最小限に抑え、耐久性を高めるために、Andrew HELIAXケーブルを使用しています。
• 最適なカバレッジ: アンテナの配置により、屋内での強力な透過性と屋外での広い通信範囲を実現し、半径2～3kmのカバー範囲を確保できます。
• コスト効率： このシステムは低コストで優れた通信範囲を実現し、自治体による無償の設置とメンテナンスのサポートも受けられます。

結論

LoRaWAN®の導入を成功させるには、適切な計画と実行が不可欠です。高品質なコンポーネントの使用、最適な配置、適切な機器の選定といったベストプラクティスに従うことで、組織はコストを抑えながら強力なRFカバレッジを実現できます。