LoRaメッシュと携帯電話網の比較

私たちはメッセージや通話がほぼ瞬時に、ほぼいつでも使えることに慣れています。その前提を支えているのは携帯電話網という巨大で建設に莫大な費用がかかる仕組みです。Nelosは規模も目的もまったく異なるもので、携帯電話網の代わりを目指すのではなく、実際の使用場面に合わせて作られた、グループが自分たちの無線機で連絡を取り合うための小さな現代的アプリです。両者を比較すると、それぞれが何に向いているかがはっきりします。

インフラ:キャリアが運用するか、グループが運用するか

携帯電話網は、通信キャリアが構築・維持する基地局の網の目で、伝送ネットワークを通じてつながり、最終的にインターネットにも出ていきます。メッセージを送ると、データはスマートフォンから最寄りの基地局へ、キャリアのインフラを経由して、相手のスマートフォンへ届きます。その連鎖のどの部分も自分では所有しておらず、プランを通じて利用権を借りているだけです。

LoRaメッシュネットワークはその正反対です。基地局もキャリアもありません。グループの各メンバーが小さな無線機を持ち、端末同士が直接会話します。2つの端末が離れすぎていて直接届かない場合、間にあるリピーターを経由してメッセージが中継されることがあります。これが「メッシュ」の意味です。中継モードに切り替えた無線機でも中継できますが、バッテリーを多く使います。通常のハンドヘルド無線機は標準では互いに中継しません。ネットワーク全体がグループのものであり、グループが持ち込んだ場所ならどこにでも存在します。

通信範囲:まったく異なるモデル

携帯電話網では、「電波があるかないか」は十分近くに基地局があるかどうかで決まります。都市部ではほぼ常にありますが、山や森の中ではしばしばなく、その場所に送信設備がなければどんなSIMやプランを使っても変わりません。

LoRaメッシュでは、通信範囲はグループ内の端末同士の距離です。LoRaは低電力で遠くまで届くよう設計されていますが、その「遠く」は地形、障害物、アンテナの設置場所や標高に大きく左右されます。密集した地形では1ホップあたり数百メートル程度のこともあれば、見通しが良くアンテナを高く上げれば、もっと遠くまで届くこともあります。すべてのケースに当てはまる決まった数字はありません。高い場所に置いた リピーター は、そうしなければ直接届かない地点同士をつなぐことができます。

帯域幅と遅延:メッセージと位置情報であり、すべてではない

4G/5Gの携帯電話網には、動画、通話、ウェブ、オンライン地図の読み込みなど、ほぼ何でもこなせる帯域幅があります。遅延も小さく、通常は気になりません。

LoRaは携帯電話網に比べて非常に低速です。短いメッセージや位置座標には向いていて、これはまさに電波がない状況でグループがやり取りする必要のあるデータですが、写真や音声、ウェブ閲覧には向いていません。メッセージは、ホップ数や状況によって数秒から数十秒かかることがあります。位置情報の更新は連続的なリアルタイムではなく、間隔をおいて行われます。

制御と依存

携帯電話網はキャリアに依存し、ほとんどのメッセージアプリではインターネットとそのサービスのサーバーにも依存します。混雑したイベントで基地局が過負荷になったり、広い範囲で停電が起きたりすると、その連鎖全体が止まってしまうことがあります。

LoRaメッシュネットワークは、グループ内の端末同士が連絡を取り合うのにそうしたものを一切使いません。Nelosにはアカウントがなく、メッセージや位置情報のための仲介サーバーもありません。グループのデータはグループ自身の端末のネットワーク上だけを移動します。これは強み(単一障害点がない)であると同時に、制約(グループの外には届かない)でもあります。

バッテリー

携帯電話の電波を常に探し、データ接続を維持することはバッテリー消費の大きな原因の一つで、遠くの基地局に届かせるために送信を強めなければならない圏外境界付近では特に顕著です。ハンドヘルドのLoRa端末は、プロトコル自体が低電力仕様のため、たいてい数日間動作します。正確な数値は端末によって異なります。詳しくはデバイスガイドをご覧ください。

携帯電話網が明らかに有利なとき

電波があるときは、携帯電話網がほぼあらゆる面で勝ります。速く、帯域幅が大きく、グローバルに使え、追加のハードウェアを買う必要もなく、グループの誰かが自分の近くにいる必要もありません。都市部での日常的な連絡には、LoRaについて考える理由はありません。

LoRaメッシュが役立つとき

LoRaメッシュは、携帯電話網が届かないところでこそ真価を発揮します。一緒に移動しているグループが安定した電波の範囲を越えて、お互いにメッセージを送り合い、位置を確認し合う必要があるときです。携帯電話網の代わりになろうとするのではなく、グループが並行して持ち歩く追加の通信層です。多くのグループにとって理にかなったやり方は、電波があるところでは携帯電話網とインターネットを使い、安定した電波の範囲を越えた区間ではLoRaの層を用意しておくことです。

ガイド メッシュネットワークは信頼できるか? では、この層が実際にどれだけ頼りになるかを取り上げ、 LoRaメッシュ無線機とは? ではハードウェアの基本から説明しています。この方向を試してみたい方は、 はじめに で手順を確認できます。