IoTにおけるLoRaWANの範囲に影響を与える要因は何ですか？

LoRaWAN ネットワークの範囲は、単一の要素によって決まるのではなく、さまざまな技術コンポーネントの累積的な結果です。これらには、送信電力、受信機の感度、アンテナ特性などの側面が含まれており、これらが組み合わさって、LoRaWAN ネットワークが長距離にわたってデータを送信するための基本的な能力を形成します。

TX 電力は、電波がどこまで届くかを決定する上で非常に重要です。電力が高いほど、距離が長くなりますが、エネルギー消費量も大きくなり、デバイスのバッテリー寿命に影響します。さらに、他のワイヤレス テクノロジーとの干渉を防ぐために、規制により最大許容 TX 電力が制限されることがよくあります。

• 規制上の制限: 国や地域によって、送信電力に関する独自の規制があります。たとえば、ヨーロッパでは、ETSI 規制により、LoRaWAN デバイスの最大送信電力は通常、868 MHz ISM 帯域で 14 dBm に制限されています。
• 電力増幅一部の LoRaWAN デバイスには、送信電力を高めるためのパワーアンプが搭載されていますが、これらは法的制限とバッテリー寿命とのトレードオフによって制約されます。

より感度の高い受信機は、パス損失や環境要因によって失われる可能性のある弱い信号を拾うことができるため、LoRaWAN の範囲が広がります。

• 受信機の品質と設計: ノイズ指数の優れた高品質受信機は、システム感度を向上させます。これは、かなりの距離や厳しい状況で信号を検出する必要があるシナリオでは重要です。
• ネットワーク設計への影響高感度の受信機を実装すると、各ゲートウェイがより遠くのデバイスからの信号を検出して処理できるため、LoRaWAN 展開に必要なゲートウェイの数を減らすことができます。

アンテナの種類と配置

アンテナは、LoRaWAN ハードウェア構成の重要な要素です。アンテナの設計、配置、周囲の環境は、ネットワーク範囲に大きな影響を与える可能性があります。

• アンテナゲイン: アンテナのゲインは、その指向性と効率性を反映します。ゲインの高いアンテナは、エネルギーを特定の方向に効果的に集中させ、範囲を広げることができます。ただし、ゲインの高いアンテナはビーム幅が狭くなる場合もあり、一部の展開シナリオでは欠点となることがあります。
• アンテナタイプ全方向性アンテナは水平方向に均一に電力を放射しますが、指向性アンテナは特定の方向に電力を集中させます。これらのタイプの選択は、特定のアプリケーションとカバレッジが必要なエリアによって異なります。
• 配置と環境: アンテナの位置は、その設計と同じくらい重要です。アンテナは、カバーエリアへの見通しがきく、障害物のない場所に設置する必要があります。建物、植物、地形はすべて信号の伝播に影響し、範囲に影響します。
  
  自由空間減衰係数
  
  距離が 2 倍になると、LoRa 自由空間減衰は 6dB 増加するため、無線伝搬減衰は対数関数に従います (以下の式を参照)。

• FSPL= 自由空間パス損失;
  d = TX と Rx 間の距離（メートル） ふ = 周波数（ヘルツ）
  [FSPL (dB) = 20log10 (d) + 20log10 (f) -147.55]。

LoRaWAN の範囲によって生じるエネルギー損失に加えて、物体による電波の反射や屈折によっても電波が重なり合う可能性があります。