LoRaWANネットワークサーバーをシンプルに
クラウドホスト型と統合型モデルの選択
ホワイトペーパー – エグゼクティブサマリー
ブリーフ
すべてのLoRaWAN導入では、ゲートウェイとアプリケーション間のデータフローを管理するためにLoRaWANネットワークサーバー(LNS)が不可欠です。クラウドホスト型LNSとゲートウェイに組み込まれた統合型LNSの選択は、コスト、信頼性、拡張性、そして長期的なビジネス価値に大きく影響します。
クラウドホスト型LNSは、AWS、Azure、Google Cloudなどの大規模プラットフォームを活用し、強力な中央管理機能とネットワークローミング機能を備えた、耐障害性に優れたマルチテナントサービスを提供します。一方、統合型LNSは、小規模な地域限定ネットワーク向けに、ローカル制御、セルラーデータコストの削減、より簡素な導入を実現しますが、スケーラビリティと耐障害性は限定的です。
本ホワイトペーパーでは、2つのアプローチのトレードオフを検証し、LoRaWANソリューションを設計する企業に明確な指針を提供します。ロバステル 両モデルとコンサルティングロバステル 、組織がアプリケーションに適した道を選択する支援を行います。
学べる内容
- LoRaWANネットワークサーバー(LNS)がゲートウェイおよびセンサー通信を管理する上でのアーキテクチャ上の役割。
- クラウドホスト型と統合型LNSモデルの違い(データコスト、耐障害性、演算能力、継続的費用を含む)。
- ローカルデータフィルタリングなしではセルラーバックホールコストが急増するリスクと、統合型LNSがこのリスクを低減する方法
- クラウドホスト型サーバーが集中管理、スケーラビリティ、ローミングサポートにおいて優れている理由
- 統合型LNSが適している場合(例:センサー数が限られた小規模なプライベートネットワーク)と、クラウドホスティングが不可欠な場合(例:大規模またはマルチテナント展開)の比較。
- ロバステル 両モデルをサポートし、企業が最初から適切なソリューションを採用するための柔軟性とガイダンスを提供します
はじめに
本記事は、LoRaWAN技術を用いた新規事業やコンセプトに取り組む方々を対象に、LoRaWANネットワークサーバーのタイプ選択における選択肢とその影響を理解するためのものです。
本記事はLoRaおよびLPWANに関する基礎的な知識を前提としており、異なるLoRaWANネットワークサーバー実装によって実現可能なアーキテクチャについて読者に明確な理解を提供します。
LoRaWANネットワークアーキテクチャ
LoRaWAN自体は、図1.1に示すように、エンドツーエンドのデータ配信ソリューションを定義している。
エンドデバイスは主に各種センサーであり、LoRa物理層プロトコルを用いてLoRaWANゲートウェイと通信する。通信は主にサブGHz帯の免許不要帯域(欧州では868MHz、米国では915MHz、中国では470MHzなど)で行われる。

図1.1 – クラシックLoRaWANソリューションアーキテクチャ
LoRaWANでは「LoRaWANネットワークサーバー」とアプリケーションサーバーが必要であり、この概念は当初やや混乱を招く可能性があります。ネットワークサーバーが必要な理由の一つは、ゲートウェイが「無知」と見なせる点にあります。つまり、転送されるセンサーデータに対してほとんど、あるいは全く知能を適用せずに、すべてのデータを転送するからです。
LoRaWANゲートウェイを「すべてのネットワークに共通する単一の分散アンテナ」と定義することは、ゲートウェイがネットワーク全体において受動的な役割を担う物理層デバイスであることを強調する。これは技術的に完全に正確とは言えないが、概念的には、ネットワークオーケストレーター/マスターとして機能するネットワークサーバーが、あらゆるLoRaWANスタックの重要な構成要素である理由を明確にするのに役立つ。
LoRaWANネットワークサーバー(LNS)オプション
システムインテグレーターが考慮すべきLNSの基本的なタイプは2つある——「クラウドホスト型」と「統合型」である。
クラウドホスト型LNS
クラウドホスティングサーバーは通常、マイクロソフト、アマゾン、グーグルなどの企業のデータセンター機能を利用し、地理的地域ごとに複数のインスタンスを備えた、インターネット上で高可用性のマルチテナントサービスを提供します。
統合型LNS
統合型LNSとは、LoRaWANゲートウェイ本体と同じハードウェアプラットフォーム上で動作するもので、個々の導入におけるコスト削減を実現し、サードパーティのLNSサービスプロバイダーへの依存度を低減します。
完全性を期すため、LNSは組み込みPCなどの別デバイスを用いてイーサネットLAN上にローカルでホストすることも可能である点に留意すべきである。このようなPCは、適切な演算能力と価格のバランスを備え、複数の独立したゲートウェイのLNSとして機能するよう選定できる。概念的には統合型LNSの考え方と同一であるが、ネットワークアーキテクチャに若干の変更が加えられる。
簡略化のため、本稿では最も極端かつ明確に異なる2つの選択肢、すなわちクラウドベースのLNSと完全に統合されたLNSに焦点を当てる。
比較
統合型LNSとクラウドホスト型LNS(TTNやLoriotなどのサービスプロバイダーから提供)のどちらを選択するか判断する際には、各ソリューションの相対的な長所と短所を考慮することが重要です。 一般的に、アプリケーションが局所的な環境で少数のセンサーのみを必要とする場合、統合型LNSは有効な解決策となり得ます。しかし、このようなソリューションの管理性と拡張性は、クラウドからオーケストレーションされるネットワーク(またはネットワーク群)に比べて常に制限されます。
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機能 27200_0eee43-e1> |
統合型LNS 27200_5d7787-78> |
クラウドホスト型LNS 27200_bdea67-cd> |
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4Gデータ通信料金 絶対値 27200_89b413-79> |
低 27200_58ef77-4d> |
より高い 27200_2b8552-5e> |
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4Gデータ通信コストリスク 27200_7dcc3d-1a> |
低 27200_8530e2-82> |
より高い 27200_6a811c-60> |
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サーバー耐障害性 27200_9a444f-87> |
低 27200_a51a13-b6> |
高 27200_486fb7-d7> |
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集中型ネットワーク管理 27200_873957-16> |
「回避策」なしでは利用不可 27200_e0279b-13> |
非常に細かい 27200_c23f2a-c8> |
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継続的費用 27200_874781-cd> |
概ね無料 27200_6fcb97-06> |
一般的に課金対象 27200_e72783-27> |
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計算能力 27200_15248f-5f> |
概ね無料 27200_32786a-1b> |
非常に高い 27200_d2dedf-bb> |
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ネットワークローミング 27200_53cb9c-4c> |
利用不可 27200_272016-b3> |
可能性 27200_a8b35f-e4> |
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ネットワークサービスの「再販」能力 27200_1cef20-59> |
低 27200_b0b815-9a> |
高 27200_8c2c6a-42> |
上記の表で強調表示された機能について、より詳細な説明を以下に示します:
4Gデータ – コストとリスク
あまりにも頻繁に、バックホールに「有線」または「ブロードバンド」接続ではなくセルラーネットワークを使用する際の詳細な検討事項が、導入前に十分に考え抜かれていないばかりか、ソリューションプロバイダーによって明確に説明されることもない。
セルラー無線バックホールによるインターネット接続は、比類のない導入の柔軟性を提供し、多くのネットワークにとって不可欠な手段である。しかし、ブロードバンドインターネット接続に比べて根本的に信頼性が低く、場合によってははるかに高額になり得るという事実が、多くの場合見過ごされたり、十分に認識されていない。
ゲートウェイに統合されたLNSを搭載しても、バックホールの信頼性向上には寄与しにくいものの、コストとリスクの削減には確実に貢献します。許可されたセンサーのみをローカルでホワイトリスト登録し、アプリケーションデータ(LoRa管理データ全体ではない)のみを送信することで、クラウドベースの実装と比較してセルラートラフィック量を大幅に削減できます。
ローミング*(別名マルチネットワーク)SIMがアプリケーションで使用される場合、転送されるデータ1GBあたりのコストが比較的高くなる可能性があるため、これは商業的に非常に重要となる。
また、LoRaゲートウェイまたはゲートウェイ群が分散アンテナとして機能し、主要アプリケーションとは無関係のセンサーからのデータパケットを転送する点も考慮すべきである。今後数か月あるいは数年で、1台、100台、あるいは1000台のセンサーがゲートウェイの電波到達範囲内に設置される可能性を妨げるものは何もなく、その結果としてより多くのセルラーデータトラフィックが発生することになる。
一部の関係者はこれを「制御不能なリスク」と見なしており、リスクを完全に排除する現実的な選択肢は、局所的なホワイトリスト化と統合されたLNSのみである。優れたネットワーク監視ツールと徹底的な概念実証テストは、すべてのセルラー通信ベースのアプリケーションにおけるデータ使用リスクの軽減に寄与する。
サーバー耐障害性
クラウドホスト型LNSの冗長性は、他のオンラインサービスで広く採用されている標準的なネットワーク/コンピューティング技術を用いて容易に実現可能です。冗長性の品質は、LNSプロバイダーに詳細を問い合わせることで容易に評価できます。プロバイダーが提供するSLAの範囲は、自社のシステムに対する信頼度の良い指標となります。
統合型LNSは通常、LoRaゲートウェイ自体内の比較的低性能なコンピューティングエンジン上で、LNSサービスの単一インスタンスとして存在します。これは、選択したハードウェアおよびソフトウェアプラットフォームが可能な限り安定かつ信頼性が高いことを確保する以外に、「耐障害性」の余地が非常に限られていることを意味します。統合型LNSを備えたLoRaWANゲートウェイの信頼性を確認する数少ない具体的な方法の一つが、広範なソークテストの実施です。
年間に予想されるファームウェアアップグレードの回数を確認したり、前年度のファームウェアのバージョンアップ回数の証拠を求めたりすることは、提供されているデバイスの種類を示す手がかりとなる可能性があります。
集中型ネットワーク管理
統合型LNSを使用する場合、ワークアラウンドや追加ソフトウェアを記述して事実上「車輪の再発明」を行わない限り、集中管理の実現性は著しく低下する。
クラウドベースのLNSは、明確なネットワーク概要、包括的なメタデータ、完全な無線詳細情報、ゲートウェイの洞察とアラートを提供できます。これは、大規模なネットワークやマルチテナントネットワークを管理する唯一の方法と言えるでしょう。
継続的費用
一部のIoTビジネスケースでは、顧客が「コストパフォーマンスに優れる」または「手頃な価格」と評価するサービスを提供するため、毎月の継続コストを可能な限り最小限に抑えることが求められます。この場合、サードパーティのLNSプロバイダーへの支払いを排除することは、コスト削減手段となり、結果として事業の成功に必要な指標を達成する一助となります。 結局のところ、これは典型的な「自社開発か外部調達か」の議論に帰着し、「自社開発」を選択した場合の関連リスクと初期費用が伴う。
計算能力
現代のクラウドコンピューティング技術により、オンラインLNSの演算能力はサーバーハードウェア自体の処理能力によって制限されることは決してありません。 ただし、統合型LNSを備えたLoRaWANゲートウェイを使用する際には、非常に重要な考慮事項となる。こうしたプラットフォームは予算内で設計されるため、結果として低コストプロセッサが採用される。利用可能なRAMやフラッシュメモリも制限される可能性がある。これはLNSサービスの性能が制限されることを意味し、実際の結果としてLoRaパケット処理能力が制約されることになる。
ゲートウェイベンダーは、ゲートウェイ+LNSが効果的に処理できるセンサーの数を指定することで、統合LNS機能の範囲を概算することが多い。典型的な数値は数十台程度のセンサーであり、これは大きな制限ではあるものの、それでも統合LNSがプライベートLoRaWANネットワークにおける多様なLPWANアプリケーションに適用可能であることを意味する。
ネットワークローミング
定義上、ネットワークローミングは、LNSがクラウド上に存在する場合にのみ管理可能です。
ネットワークサービスの再販権
LoRaネットワークを展開する根本的な「価値提案」の一つは、自社の目的のために構築したネットワークを他者にも利用可能にできる点である。
例えば、キャンパス内で環境監視目的で展開されたネットワークを、同じキャンパス内の街灯やごみ箱など他の資産を管理する第三者に提供することが可能です。これにより、第三者はより高価なGSMや有線ソリューションのコストを削減できるほか、運用効率の向上を実現できます。
「共有ネットワーク」の概念は統合型LNSでも実現可能ですが、クラウドベースのLNSはこの種の実装にはるかに適しており、特にゲートウェイ数が増加するにつれて、長期的な管理と拡張性をより容易かつ費用対効果の高いものにします。
結論
本記事が示したように、LoRaWANには複数の実装手法が存在します。非常に詳細なテーマではありますが、LNS(ロケーション・ネットワーク・サービス)の設置場所は極めて重要です。これはLoRaベースのIoT提案における技術的・商業的ダイナミクスを大きく変える可能性があるためですロバステル
ロバステル 、アプリケーションの要件に応じて両方のソリューションタイプを提供ロバステル RaWANロバステル 。 最も重要な点として、ロバステル コンサルティング支援ロバステル 、適切なソリューションが選択され、初期段階から適切に設定されるよう支援します。
ロバステルとの提携:真のLNSの 柔軟性
LoRaWAN導入の成功は、適切なネットワークサーバーの選択にかかっています。ロバステル 実績あるゲートウェイハードウェアと、クラウドホスト型および統合型LNSモデルの両方における専門知識ロバステル 、コスト、信頼性、拡張性のバランスを実現します。ロバステル と提携ロバステル 現在のニーズを満たし、将来の成長にも対応できるLoRaWANソリューションを設計しましょうロバステル

