「LoRaWAN は、より持続可能な未来に向けた変革的な業界の触媒であり続けています」と、LoRa Alliance の取締役、役員、規制問題担当会長であり、Semtech の LoRa エコシステム担当シニア ディレクターでもある Olivier Beaujard 氏は述べています。「活気ある LoRaWAN エコシステムに支えられた Semtech の One-Channel Hubリファレンス デザインは、LoRa の長距離、低電力機能の恩恵を受ける新しい市場での採用の新たなユース ケースと機会を切り開きます。」
セムテック、SMBおよびスマートホームにおけるLoRaWAN®のリーチを拡大
• Semtechの高性能LoRa®トランシーバーをベースにした新しい1チャネルハブリファレンスデザインと評価キット • コスト効率に優れた小規模なLoRaWAN®インフラストラクチャの導入が可能
カリフォルニア州カマリロ、2024年9月24日-高性能半導体、IoTシステム、クラウド接続サービスプロバイダーであるSemtech Corporation（Nasdaq: SMTC）は本日、中小企業やスマートホームアプリケーションなどの小規模ネットワーク展開を対象とした One-channel Hubリファレンスデザインおよび評価キットの提供開始を発表しました。
https://www.semtech.com/company/press/semtech-expands-lorawan-reach-smb-smart-home
そこでOne-channel Hubリファレンスガイドに内容を確認すると以下のことがわかりました。
One-channel
Hubは、ESP32-S3とSX126xシールドをベースにした、低コストのLoRaWAN®アクセスポイントのリファレンスデザインです（LLCC68とLR1121でも動作します）。
常に1つのチャネルと1つのデータ・レートのみをサポートします。Wi-Fiをバックホールとして使用し、Web UIから設定できます。
ハブは容量が限られているため、従来の8チャンネルのLoRaWANゲートウェイを置き換えることはできません。 しかし、アクセスポイントの範囲内にエンドデバイスが数台しかないような状況では、良い代替案または補完となり得ます。
ハブがLoRaWANネットワークで動作する前に、通信するデバイスとLNS(LoRaWAN Network Server)をカスタマイズする必要があります：
■エンド・デバイス
・エンド・デバイス；単一データ・レートを使用するようにパーソナライズし、親ハブと同じチャネルのみで送信します。
-LoRa®ネットワーク・サーバー（LNS）
・ハブと通信するエンドデバイスのアダプティブ・データ・レート（ADR）を無効にします。
・Join-Request
フレームのレスポンスとして、親ハブチャンネルのみを有効にしたCFList
を送信します。
・エンドデバイスを1つのデータ・レートに制限するためにLinkADRReq
MACコマンドを送信します。
このアプリケーションノートでは、このような変更がハブの動作を最適化するためになぜ必要なのか、または有用なのか、そしてそれらを実装するためのいくつかの可能な方法について説明します。
また、Semtech社資料「AN_1200_94_LoRaWAN® Theory for One-Channel Hub_V1_0」を再度確認してみました。
３．LoRaネットワークサーバーのカスタマイズ
LoRaネットワークサーバー（LNS）は、Join-Requestフレームを受信すると、Join-Acceptフレームで応答します。 このフレームには、エンドデバイスがオンボーディングするネットワークのネットワークパラメータ（CFListと呼ばれる）が含まれることがあります。 CFListは、LoRaWAN地域パラメータで定義されたデフォルト・チャネルを除き、エンドデバイスに保存されているすべてのチャネルを置き換えます。新しく定義されたチャネルは、エンドデバイスによって直ちに有効化され、通信に使用できるようになります。
ハブと通信するすべてのエンドデバイスを制御するために、LNSはJoin AcceptフレームにカスタマイズされたCFListフィールドを追加して送信し、エンドデバイスが特定の1つのチャネルのみを使用するように誘導する必要があります。
LNS がカスタマイズを必要とするエンドデバイスと標準ゲートウェイと通信するエンドデバイスを区別する方法は 2 つあります：
-エンド・デバイスがハブまたは標準ゲートウェイで動作するように登録中に指定された場合
-アクセスポイントがハブまたは標準ゲートウェイとして指定された場合
いくつかのLNS（TTNのような）は、エンドデバイスとゲートウェイとの登録時に新しい周波数計画を追加する方法を提供することによって、最初の方法を使用します。他のLNS（ChirpStackなど）は、登録時にエンドデバイスを別扱いしないので、以下のセクションで説明する2番目の解決策に従います。
3.2.3 The Things Network での One-channel Hubの使用
The Things Network (thethingsnetwork.org)を使用して、ローカル LoRaWAN ネットワークを 1 つ（または複数）の 1 チャンネル・ハブで運用するには、ハブが使用されていることを TTN LNS に示すために、適切な周波数プランを使用してハブとエンドデバイスを登録する必要があります。
One-channel Hubは、通常のゲートウェイとして登録されなければならないが、このゲートウェイがOne-channel Hubであることを示す特定の周波数プランを使用しなければならない：
-EU868： ヨーロッパ 868.1 MHz
-US915 米国 903.0 MHz
-CN490： 中国 470.3 MHz
これらの専用周波数プランはTTN LNSで利用できます。
同様に、エンドデバイスの登録では、ハブに使用されるものと同じ周波数プランを指定する必要があります。
また、エンドデバイスがハブで設定されたデータレートを使用し続けるようにするため、登録されたエンドデバイスのADR（Adaptative Datarate）を無効にすることが推奨されます。
これは TTN ユーザー・インターフェースで以下の手順で行います：
- エンド・デバイス -> 設定
- ネットワーク・レイヤー -> 展開ボタンを押す
- Advanced MAC settings - Adaptative data rate (ADR) (詳細 MAC 設定 - 適応データ・レート (ADR)) -> Disabled (無効) または Static (静的) を選択します。
ADR データ・レート・インデックスがハブで使用されるものに設定され、ADR 送信数が希望通りに設定されたモード。
なるほど、TTNを使っている環境でもOne-channel Hubを共存させることができます。
ただし、TTN側でOne-channe Hub環境でLoRaあるいはLoRaWANネットワーク環境を利用していることを定義する必要があります。
- ハブと通信するエンド・デバイスのアダプティブ・データ・レート（ADR）を無効にする必要
- Join Requestに対するJoin AcceptにCFListを含める必要
- CFListはハブがサポートする同じ単一チャネルを指定
- エンド・デバイスを1つのデータ・レートだけに制限するために、LinkADRReq MACコマンドを送信する必要があり、１データ・レートに制限する必要があります。
- ハブが 8 チャネル・ゲートウェイ と共存する場合（推奨しません）、ハブを区別できる必要があります。ハブかエンド・デバイスかを区別できる必要がある（例えば、登録ステップ中に指定したり、別の UDP ポートをリッスンしたりまたはエンド・デバイスを区別できるようにする必要）
中小規模企業でも LoRaWANネットワークサーバーを構築するまでもなく、One-channel Hub対応センサーやデバイスだけで手軽にIoTネットワークを構築できるのは、とても便利な技術だと思います。
今後、One-channel Hubデバイスやセンサーが充実することを期待！
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