長距離IoT革命：LoRaWANがスマートシティと農業を変革する

2024年中時点で、世界中で3億5,000万台以上のLoRaWANデバイスとセンサーが接続されており、2030年までに35億台を超えると予測されています。
LoRa Allianceは2015年に設立され、LoRaWANは2021年末に正式に国際電気通信連合（ITU）のグローバル標準として承認され、エコシステムには500社以上の会員企業が含まれています。
LoRaWANはスター・オブ・スターズトポロジーを採用しており、エンドノードがデータをゲートウェイに送信し、ゲートウェイがそれを中央のネットワークサーバーに転送します。範囲内のどのゲートウェイでもデバイスからの通信を受信できます。
LoRaWANは超長距離かつ低消費電力を実現し、ゲートウェイは都市部の密集地で2～3km、農村部で15km以上、理想的な条件下では見通し距離で最大30マイル（48km）の信号を受信でき、センサー1台あたりのバッテリー寿命は通常5～10年です。
LoRaWANは免許不要のISMバンド（例：ヨーロッパでは868MHz、北米では915MHz）で動作し、ヨーロッパの1%デューティサイクル制限など地域ごとのルールがあり、プライベートネットワークの構築や数百ドル程度のゲートウェイ導入が可能です。
ウルグアイのモンテビデオでは、20平方キロメートルにわたり7万台のLoRaWAN接続街路灯が導入され、最大80%のエネルギー削減が実現されています。
アラバマ州オペライカでは、7基のLoRaWANアンテナが52平方マイルのエリアをカバーし、最小限のゲートウェイで鉄道や都市インフラのセンサーをネットワーク化しています。
農場では、オーストラリアで土壌水分や気候センサーをLoRaWANで運用し、水利用効率と収量を向上。ヨーロッパのブドウ園やレバノンのシャトー・ケフラヤでも、灌漑最適化のためのブドウ樹センサーや土壌モニタリングが導入されています。
2024年までに、Lacuna SpaceやWyld Networksを含む少なくとも3社が「LoRaWAN-from-space」接続を提供し、衛星がLoRaWANゲートウェイとして機能しています。
コンバージェンスと相互運用性も進展しており、2023年にはSigfoxオペレーターがUnaBizを通じてLoRa Allianceに参加。IPv6 over LoRaWANや、周波数帯・コンプライアンス調整のための規制ワーキンググループの取り組みも進行中です。

都市と農業の静かな接続革命

街路灯が自動で調整してエネルギーを節約したり、作物が農家に知らせて水やりのタイミングを教えてくれる――そんな、何マイルにもわたり広がり、数年間小さなバッテリーで動作するワイヤレスネットワークを想像してみてください。これがLoRaWAN（Long Range Wide Area Network）の約束です。LoRaWANは、世界中のスマートシティやスマート農業を静かに支える低消費電力IoTネットワーク技術です。ここ数年でLoRaWANはIoT（モノのインターネット）の主要プラットフォームとして台頭し、2024年中時点で世界中に3億5,000万台以上のデバイスとセンサーが接続されています^[1]。業界専門家は、2030年までにLoRaWANが低消費電力IoT接続を35億台に押し上げ、真の「マッシブIoT」をグローバル規模で実現すると予測しています^[2]。本レポートでは、LoRaWANの仕組みや他技術との優位性、都市から農村までの導入事例を紹介しながら、交通、廃棄物管理、灌漑、家畜モニタリングなどを変革している現状を解説します。

「LoRaWANは、基盤的かつ市場をリードするLPWAN技術としての地位を確立しました…私たちはMassive IoTを現実のものとし、急速に導入を拡大しています。」 – Alper Yegin, LoRa Alliance CEO（2024年） ^[3]

LoRaWANとは？アーキテクチャと主な特徴

LoRaWANは、低消費電力・長距離デバイスをインターネットに接続するために設計されたオープンなプロトコルおよびネットワークアーキテクチャです。これは、Semtech社が発明した無線変調技術であるLoRa（「Long Range」の略）を基盤としています。簡単に言えば、LoRaは特殊な無線信号方式であり、チャープスペクトラム拡散変調を用いることで、小型デバイスが最小限の電力で数キロメートルにわたりデータを送信できるようにします^[4]。LoRaWANはLoRa無線の上に構築された通信プロトコルおよびシステムアーキテクチャであり、デバイスがネットワークに参加する方法、データの暗号化方法、ネットワークサーバーがデータを管理する方法を定義しています^[5]。

ネットワークアーキテクチャ: LoRaWANはスター・オブ・スターズトポロジーを採用しています。フィールド内の小型無線センサー（「エンドノード」）は、LoRa無線を介して近くのゲートウェイ（基地局とも呼ばれる）にデータを送信します。これらのゲートウェイは単純な中継装置であり、センサーデータをインターネットや他のバックホール経由で中央のネットワークサーバー^[6]に転送します。ネットワークサーバーはデバイスの認証、重複パケットのフィルタリング、データの適切なアプリケーションサーバー（例：スマートシティのダッシュボードや農家の灌漑制御アプリ）へのルーティングを行います。このアーキテクチャにより、1つのゲートウェイで数千台のデバイスを処理でき、複数のゲートウェイで冗長性を持たせた^[7]重複カバレッジが可能です。重要なのは、LoRaWANデバイスは単一の固定ゲートウェイに接続するのではなく、任意のデバイスの送信が範囲内の任意のLoRaWANゲートウェイで受信できるため、配信成功の可能性が最大化され、広域カバレッジが実現します。

低消費電力と長距離通信: 名前が示す通り、LoRaWANは非常に長距離かつ低消費電力に最適化されています。LoRaの高感度受信機のおかげで、LoRaWANゲートウェイはデバイスからのセンサー信号を数キロメートル離れた場所からでも受信できます。都市部の高密度エリア（建物がある場合）では2～3km、郊外の開けた場所では15km以上^[8]^[9] ^[10]。理想的な条件下では、Semtechは農村部で見通し距離30マイル（48km）のLoRaリンクを報告しています^[11]。これはWi-FiやBluetooth、さらにはほとんどの携帯電話の電波範囲を大きく上回り、都市全体や農場全体をカバーするのにわずかな数のゲートウェイで済みます。一方、LoRaWANデバイスは非常に少ないエネルギーしか使用しません。ほとんどの時間はスリープ状態で、小さなデータパケットを送信する時だけ起動します。一般的なバッテリー駆動のLoRaWANセンサーは、1つのバッテリーで5～10年稼働できます^[12]。これは、遠隔地のフィールドセンサーやパーキングメーターなど、頻繁なバッテリー交換が非現実的な用途にとって大きな利点です。

オープンスタンダードとセキュリティ: LoRaWANはオープンスタンダードであり、LoRa Alliance（500社以上の会員企業を持つ非営利の業界団体）によって管理されています。実際、LoRaWANは2021年末に国際電気通信連合（ITU）によって公式にグローバルスタンダードとして承認されており^[13]、その国際的な普及を裏付けています。プロトコルには、すべてのメッセージに対するエンドツーエンドのAES-128暗号化や、なりすましを防ぐデバイス認証^[14]など、セキュリティ機能が組み込まれています。また、双方向通信（デバイスがセンサーデータを送信するだけでなく、コマンドを受信することも可能）や、デバイスのモビリティおよび位置情報サービス（例：無線信号による資産のおおよその位置追跡）^[15]など、重要なIoT要件にも対応しています。これらの機能により、LoRaWANはさまざまなIoTシナリオに適しており、データの安全性も確保できます。

免許不要の周波数帯: LoRaWANは免許不要のISMバンド（Wi-Fiやガレージドアオープナーなどで使われる無料の周波数帯と同じ）で動作します。通常、伝搬性の高いサブGHz帯域が使われます。一般的なバンドは、ヨーロッパでは868MHz、北米では915MHz、アジアやその他の地域でも同様の範囲です^[16]。免許不要のため、誰でもLoRaWANネットワークを周波数ライセンスを購入せずに構築できます。地域ごとに送信に関する規制があり（例えばヨーロッパでは混雑を避けるためにデバイス送信のデューティサイクルを1%に制限）、LoRaWANは地域パラメータで現地ルールに適応します。LoRa Allianceは規制当局と協力し、周波数利用の調和を進めています。さらに、衛星IoTリンク（衛星をLoRaWANリレーとして利用）など新たな分野にも拡大しており、非地上系ネットワーク向けの周波数調整も行っています^[17]。

LoRaWANが他のIoT技術と比べてどう違うか

LoRaWANは低消費電力広域ネットワーク（LPWAN）に属し、SigfoxやNB-IoT/LTE-M（セルラーIoT）などの代替技術と並びます。LoRaWANが際立つ理由は何でしょうか？

超長距離通信: 近距離無線技術（Wi-Fi、Zigbee、Bluetooth）と比べて、LoRaWANの通信範囲は桁違いに広いです。1台のLoRaWANゲートウェイで都市全体や数十平方キロメートルをカバーできます^[18]。一方、Wi-FiやZigbeeは建物や1ブロック程度しかカバーできません。セルラーIoT（NB-IoT）も基地局の配置によってカバー範囲が制限されますが、LoRaWANは誰でも必要な場所に長距離基地局を設置できます。これにより、農場や大都市など広範囲で均一なカバレッジが必要な展開に最適です。地下や到達困難な場所も含め、セルラー網が届かない場所にも対応できます^[19]。LoRaの強力な信号浸透性により、地下室、マンホール、密集した建物内のセンサーにも届き、高周波ネットワークが苦手とする場所でも利用可能です^[20]。
低消費電力＝長寿命バッテリー: LoRaWANデバイスは電力消費を最小限に抑えるよう最適化されています。低ビットレートで送信し、ほとんどの時間をスリープモードで過ごします。これにより、現場でのバッテリー寿命は最大10年にもなります^[21]。一方、セルラー通信モジュール（NB-IoTでさえ）ではネットワークのオーバーヘッドにより多くの電力を消費し、Wi-Fiのような短距離無線は数年単位のバッテリー運用には全く実用的ではありません。ある分析によると、LoRaWANセンサーは同等のLPWAN代替手段よりも3～7倍優れたバッテリー寿命を提供しています^[22]。バッテリー寿命が長いことは、メンテナンスコストの低減に直結します。これは数千台のセンサーをスケールする際に非常に重要な要素です。あるスマートシティのCIOは、「今日だけ輝いて、明日には負担になるようなものにはしたくない」と保守の観点から述べています^[23]。この点で、LoRaWANの低メンテナンス性が際立っています。
コスト効率の高い導入: LoRaWANはフリーの周波数帯で動作し、ネットワークインフラ（ゲートウェイやサーバー）はユーザー自身や第三者が所有・運用できるため、コストの柔軟性が高いです。都市や農家は、比較的安価に自分専用のLoRaWANネットワークを構築できます（ゲートウェイデバイスは数百ドル程度）。また、多数存在するパブリックLoRaWANネットワークサービスに加入することも可能です。高額なライセンス周波数や、デバイスごとのセルラー通信契約は不要です。セルラーIoTと比べて、LoRaWANは「柔軟で低コストなネットワーク構築」と、必要に応じてプライベート、コミュニティ、ハイブリッドネットワークを構築できる自由度を提供します^[24], ^[25]。実際、LoRaWANはネットワーク間のローミングや相互接続をサポートしているため、デバイスはプライベートとパブリックのカバレッジ間をシームレスに移動できます^[26]。この柔軟性が競争とイノベーションを促進します。LoRa Allianceが指摘するように、オープンスタンダードであることが多くのプロバイダーによる大規模なエコシステムを生み出し、都市がベンダーロックインを回避するのに役立っています^[27]。
データレートと他の方式との比較: LoRaWANが長距離通信を実現するためのトレードオフは、低いデータスループットです。通常、無線設定（スペクトラム拡散率）によって0.3kbpsから約50kbps程度しかありません。これは、センサーデータのような小さく、頻度の低いデータパケット向けに設計されており、動画のストリーミングや高速データ通信には向いていません。スループットの面ではSigfoxやNB-IoTと似ています。しかし、LoRaWANはアダプティブデータレートをサポートし、GPSなしでも（複数のゲートウェイ間の信号時間を測定することで）位置特定機能も提供します。Sigfoxのような技術は超狭帯域でメッセージ数が厳しく制限されていますが、LoRaWANはより柔軟なメッセージスケジューリングと大きなペイロードサイズを可能にします。5GやWi-Fiと比べると、LoRaWANは速度で競争しているわけではなく、IoT用途においては通信範囲、省電力、シンプルさで優位性を発揮します。

まとめると、LoRaWANは、広範囲を安価かつ最小限の電力消費でカバーする必要がある大規模センサーネットワークに最適なツールであることが多いです。あるIoTアナリストは、「LoRaWANはセルラー、Wi-Fi、Bluetoothなどの競合するIoT技術に比べて多くの利点を持つ」と述べており、その長距離通信、バッテリー効率、低コスト、セキュリティを挙げています^[28]。高帯域幅ネットワークの代替にはなりませんが、数千もの分散したデバイス（スマートシティのセンサー、メーター、トラッカー、農業用モニターなど）を接続するには、LoRaWANは他の技術にはない絶妙なバランスを実現しています。

スマートシティでの活用例: 都市生活におけるLoRaWAN

現代のスマートシティでは、LoRaWANは都市インフラやサービスを接続するための定番ソリューションとなっています。最小限の設備と予算で自治体全体をカバーできるため、データ活用を進めたい地方自治体に最適です。Beecham Researchによる2024年の業界レポートでは、LoRaWANがスマートシティ向けの「コスト効率が高く、スケーラブルで持続可能な接続性」として特筆されており、大気汚染、交通渋滞、ごみ管理、エネルギー効率などの課題に対応していると述べられています^[29]。LoRaWANがこれらのユースケースをどのように実現しているか見てみましょう:

スマート街路灯: 世界中の都市が、状況に応じて調整できるインテリジェントな街路灯へとアップグレードしています。これらは交通量の少ない時間帯に減光したり、故障を報告したり、エネルギーを節約したりします。LoRaWANは、都市全体に広がる何千もの街路灯を制御するのに最適です。例えば、ウルグアイのモンテビデオでは、世界最大級のLoRaWANスマート街路灯プロジェクトの一つが展開されており、70,000基の街路灯が200km²のエリアに接続されています^[30]。モンテビデオでは、LoRaWANが低コスト、セキュアなカバレッジ、コントローラーの長いバッテリー寿命のために選ばれました^[31]。新しい街路灯は、エネルギー消費を最大80%削減し、他のサービスにも拡張可能な都市全体のLoRaWANネットワークを構築することが期待されています^[32]^[33]。インドや中東では、Tata Communicationsが同様に、最近のスマートシティ施策で数十万基の街路灯をLoRaWANで接続しています^[34]。長距離無線を利用することで、都市は各街路灯に配線したり、接続のために携帯電話網に依存したりする必要がなくなります。タワーや建物に設置した数台のゲートウェイで、都市全体の街路灯を管理できます。その利点は、膨大なエネルギー節約（ある報告では、スマート街路灯が常時点灯の照明を置き換えることで、世界中の都市が150億ドルの公共料金を節約できると推定されています^[35]）や、予防保守です。各街路灯が正常に動作しているか、電球が切れているかを報告できるためです。
インテリジェント廃棄物管理: 都市で見かける公共のゴミ箱やダンプスターも、LoRaWANによってよりスマートにすることができます。ワイヤレス満杯レベルセンサーは、ゴミ箱がほぼ満杯になったときに市の廃棄物部門に通知し、ごみ収集車が回収ルートを最適化し、ゴミ箱のあふれを防ぐことができます。これはオランダなどで成功裏に試験運用されており、オランダの都市では、「スマートビン」がLoRaWANセンサーで回収が必要なタイミングを知らせ、ごみ収集車が半分しか入っていないゴミ箱をスキップし、不要な回収を減らすことができます^[36]。その結果、燃料コストの削減、ごみ収集車による交通量や汚染の減少、そしてより清潔な街が実現します。大手廃棄物管理会社もIoTを導入しており、例えばSuezは、廃棄物コンテナやトラックにLPWANトラッカーを使用して、ごみ収集量のリアルタイムデータを取得しています^[37]。長距離カバレッジにより、地下のごみコンテナや公園内のものでも、ローカルWi-Fiを設置せずに接続できます。自治体によっては、家庭用スマートビンを設置し、ごみの重さやリサイクル参加状況を報告するものもあり、LoRaWANでこれらを地域全体で接続し、「排出量課金」やインセンティブプログラムを実現しています^[38]。これらすべてが、より清潔で効率的な都市につながります。
交通および駐車管理: 都市の交通渋滞や駐車場不足は、IoTによって緩和できる悩みの種です。LoRaWANセンサーは駐車スペースに埋め込まれ、空き状況を検知し、そのデータをアプリに送信してドライバーを空いている駐車場へ案内します。ロサンゼルスやパリのような都市では、このようなシステム（LoRaWANや他のLPWANを使用）が試験導入されています。Cisco Smart Cities initiativeによると、LoRaWANは駐車センサーや、現場にある市所有の車両や資産の追跡にも最適です^[39]。アメリカのある都市（アラバマ州オペリカ）では、当局がLoRaWANを使って52平方マイルのエリアをカバーし、さまざまなセンサーを接続しました。これには、混雑した鉄道付近で有害ガス漏れを監視する線路沿いの検知器も含まれます^[40]。オペリカ市では、わずか7つのLoRaWANアンテナで市全体をカバーでき、短距離技術の「何百ものWi-Fiアクセスポイント」が必要なところを実現しました^[41]。信号機については、LoRaWANで制御ボックスの監視や、信号のワイヤレス同期も可能です。カナダのカルガリー市では、人気のあるエンターテインメント地区で交通流と騒音の監視のためにLoRaベースのセンサーを設置し、混雑や騒音苦情の管理を強化しました^[42]。これらすべての例は、低コストで長距離通信が可能なネットワークが、交通ネットワーク全体からリアルタイムデータを収集することで都市の移動性を向上させ、混雑を緩和できることを示しています。
環境モニタリング＆気候レジリエンス: 多くの都市では現在、環境センサーのネットワークを展開しています。これらは大気質（汚染レベル）、河川の水質、騒音レベル、気温、湿度、さらには放射線や洪水の監視まで測定します。LoRaWANはこれらの用途によく使われています。なぜなら、センサーを都市のあらゆる場所—屋上、街灯柱、下水道、公園など—に設置しても、中央システムにデータを報告できるからです。例えば、LoRaベースの大気汚染モニタリングシステムは、都市の大気質をリアルタイムで追跡するために導入されています^[43]。洪水センサーやスマートシティの洪水警報システムの雨量計も、LoRaWANがよく使われています。これらは遠隔地の小川や水路沿いに設置されることが多いですが、都市の緊急サービスにタイムリーな警報を送信する必要があります。オープンなLoRaWANプロトコルは、低消費電力GPSトラッカーにも対応しており、都市では資産追跡（例：公共自転車の管理や都市の野生動物・ペットの動きの監視）に利用されています^[44]。LoRaWANは無線信号によってデバイスの位置を特定できるため、各デバイスに電力消費の大きいGPSチップがなくても、ネットワークが複数のゲートウェイで信号のタイミングを比較することでデバイスのおおよその位置を割り出すことが可能です。この技術は都市インフラの追跡や、ペットや都市家畜用のスマート首輪にも使われています^[45]。
スマートユーティリティメータリング: LoRaWANのスマートシティ用途として重要なのは、水道、ガス、電気のユーティリティメーターの接続です。多くの国のユーティリティ事業者は、メーターにIoT接続を追加し、自動検針やより良い需要管理を可能にしています。LoRaWANは、「セキュアでキャリアグレード」の接続オプションであり、^[46]、多くのユーティリティ事業者が大規模導入のために選択しています。例えば、フランスやドイツの都市では、何万台ものLoRaWAN水道メーターが導入されており、1時間ごとに使用量を報告することで、漏水の早期発見やより正確な請求が可能になっています。ドイツ・ハンブルクの公共ユーティリティ（Stromnetz Hamburg）は、主にサブメータリングとスマートエネルギー管理のために市全体にLoRaWANネットワークを構築しました^[47]。LoRaの信号は地下や地下ピットのメーターにも届くため、ユーティリティインフラに非常に適しています。1つのLoRaWAN基地局で、地区内の何千台もの水道メーターからデータを収集でき、検針コストを大幅に削減できます。さらに、メータリング用にネットワークを構築すれば、他の都市センサーにも追加コストほぼなしで再利用でき、包括的なスマートシティネットワークを構築できます。この「既存のLoRaWANインフラを多目的に活用する」という考え方は多くの都市で共通しています。例えばモンテビデオの街路灯ネットワークは、多目的インフラとして明確に計画され、廃棄物、水道、その他のスマートシティ用途を同じLoRaWANゲートウェイでサポートできるようになっています^[48]。

これらの例はほんの一部に過ぎません。公共安全（消火栓や警報の接続）からスマートビルディング（HVACや占有状況の監視）、災害警報システム（地震や地滑り用センサー）まで、LoRaWANはスマートシティの柔軟な「神経系」として実績を上げています。「LoRaデバイスとオープンなLoRaWANプロトコルは、エネルギー管理、天然資源の削減、汚染対策、インフラ効率、災害防止など、地球が直面する最大の課題のいくつかを解決するスマートIoTアプリケーションを可能にします」と、LoRaの開発元であるSemtechは述べています^[49]。本質的に、LoRaWANは都市にあらゆる場所でデータを収集する実用的な方法を提供します。街灯、バス、ごみ箱、下水道などがインサイトの源となり、予算を圧迫したり既存インフラを大幅に改修したりすることなく実現できます。

「スマートシティソリューションへの需要の高まりは、都市化と持続可能な開発の必要性によって推進されています… 都市が大気汚染、交通、廃棄物管理、エネルギー効率といった課題に直面する中、LoRaWANによって強化されたIoT技術の導入は、資源管理の改善と住民の生活の質の向上を促進できます。」 – LoRa Alliance CEO アルパー・イェギン（2024年） ^[50]

スマート農業：農場でのLoRaWAN活用

都市のジャングルから離れた場所でも、LoRaWANは農業分野で注目を集めており、「スマートファーミング」や精密農業の時代を切り開いています。農場や牧場はしばしば広大で人里離れた地域に広がっており、接続性が乏しく、電源やインターネットケーブルの敷設が現実的でない場合が多いです。LoRaWANの長距離無線と省電力設計は、畑、温室、家畜の放牧地をデジタル世界に接続するのに最適です。ある農業IoT専門家は、「IoTは農業の未来を次のレベルへと押し上げる」と述べており、LoRaWANはその革命の重要な推進力です^[51]。以下は、LoRaWANが農場でどのように活用されているかの例です:

土壌＆作物モニタリング: おそらく最も影響力のある応用例は、土壌水分センサーや気候センサーを畑全体に設置し、灌漑や作物の健康状態を最適化することです。LoRaWAN接続の小型プローブを土壌に埋め込むことで、農家は異なる深さでの水分量、土壌温度、さらには栄養素レベルのリアルタイムデータを取得できます。このデータはダッシュボードに送信され、灌漑システムの制御に活用されます。例えば、農家は畑のどの部分が乾燥しているかを把握し、必要な場所だけに水を与えることで、大量の水とエネルギーを節約できます。オーストラリアでは、大規模農家がLoRaWANの土壌水分・気象センサーを活用し、水の効率を高め、収穫量を増やしています^[52]。ヨーロッパや中東のブドウ園では、LoRaWANセンサーネットワークを設置し、異なる区画の微気候（湿度、葉の濡れ具合、温度など）のデータを収集し、灌漑の最適化や病害予測に役立てています。レバノンのシャトー・ケフラヤでは、広大なブドウ園がテック企業と提携し、ブドウの木や土壌にLoRaWANセンサーを設置。従来は手作業で行っていたデータ収集を自動化しました^[53]。ワイン生産者は、このIoTアプローチによってブドウの品質が向上し、灌漑のタイミングや量などの意思決定が改善され、より低コストで高品質なワイン生産^[54]が実現したと報告しています。
スマート灌漑システム: 土壌モニタリングと連動しているのが、LoRaWANを利用した自動灌漑制御です。スマート灌漑コントローラーはLoRaWAN土壌センサーからデータを受信し、それに応じてバルブを開閉したり（または農家のスマートフォンにアラートを送信したり）できます。ヨーロッパのオリーブ畑のパイロットプロジェクトでは、LoRaWANベースの灌漑プラットフォームが作物の収量を維持しながら水の使用量を大幅に削減できることが示されました^[55]。LoRaWANの長距離通信はここで真価を発揮し、農場のサイロに設置した1台のゲートウェイで、数百ヘクタールに広がる土壌センサーと通信できます。各社はLoRaWAN対応のバルブアクチュエーターやポンプコントローラーを導入しており、農家は遠隔で灌漑スケジュールを管理できます。これは水不足に直面している地域にとって非常に有用で、必要な時・場所だけに水やりをすることで農業の持続可能性が高まります。アジアの水田農業の事例では、LoRaWANセンサーを使って間断かんがい（AWD）という節水手法を実施し、水の消費量を削減しつつ、稲作からのメタン排出量も減少させました^[56]。LoRaWANセンサーの低コストにより、セルラー機器ではコストがかかりすぎるような大規模・低利益率の農場でも、数十台のセンサーやアクチュエーターを設置することが現実的になっています。
家畜の追跡と健康管理: 牧場主はLoRaWANを導入して家畜の管理を強化しています。従来の牧畜では、遠く離れた牧草地まで車で出向いて牛を探し、健康状態を確認する必要がありましたが、今ではスマート耳タグや首輪が動物のGPS位置情報やバイオメトリクスをLoRaWAN経由で送信できます。オランダの酪農場では、LoRaWAN首輪で各牛の位置や活動量を監視し、（病気で動きが鈍くなった牛など）健康問題の早期発見や放牧管理の効率化に役立てています^[57]。LoRaの電波は丘の上のアンテナ1本で牧場全体をカバーできるため、牛が自由に移動しても常に接続状態を保てます。オーストラリアや米国では、複数のスタートアップがLoRaベースの牛追跡システムを提供しており、農場に設置した太陽光発電のLoRaWANゲートウェイが、タグ付きの何百頭もの家畜の位置情報をクラウドプラットフォームに中継します。これにより、（迷子探しに何時間もかける必要がなくなり）時間を節約できるだけでなく、動物福祉も向上します。動物が動いていない（けがの可能性）場合や、境界を越えて移動した場合に農家にアラートが届きます。LoRaWANの長距離通信は、携帯電話の電波が弱い遠隔地の牧草地でも家畜の追跡に大きな利点があります。また、タグは数年単位のバッテリー寿命を持ち、週1回の充電が必要なGPS首輪とは異なります。大型家畜だけでなく、LoRaWANは養鶏や養豚にも利用されており、鶏舎や豚舎の温度・湿度・アンモニア・飼料レベルなどをリアルタイムで測定し、異常があれば農家に通知して動物の健康と生産性向上に役立てています^[58]。
気象・天候観測ステーション: 農場は天候に非常に敏感です。LoRaWANは、さまざまな気象観測ステーションやマイクロ気候センサーをサポートしており、これらは農地のあちこちに配置して超局所的なデータを提供できます。これらのステーションは降雨量、風速、日射量、その他の指標を測定し、無線で報告します。例えば、柑橘農園では、LoRaWAN霜センサーが果樹園の気温が氷点下に近づいたときにアラートを送信し、農家が霜対策を講じることができます。自分自身のLoRa気象センサーネットワークを持つことで、農家は遠く離れた政府の気象データだけに頼るのではなく、自分の畑の状況を把握でき、播種、収穫、散布などの判断をより正確に行えます。LoRaWAN気象統合は自動化システムにもデータを供給できます。例えば、強風が検知された場合はドローンの運用を延期したり、大雨が感知された場合は灌漑スケジュールを調整したりできます。LoRaWANは敷地全体をカバーできるため、追加の気象センサーの設置も簡単で、サブスクリプション料金も不要です。これにより、かつては収集に高額な費用がかかっていたデータが民主化されます。
資産・機器のモニタリング: 現代の農場には多くの可動部品があります――トラクター、機械、燃料タンク、サイロ、冷蔵庫などです。LoRaWANは、農業機器の追跡（トラクターやコンバインにGPSユニットを搭載）や、農場資産の状態監視に利用されています。例えば、燃料タンクのセンサーは燃料残量を報告し、必要なタイミングで補給が可能です。LoRaWANレベルセンサーを備えた穀物サイロでは、農家が遠隔で貯蔵量や、劣化を防ぐための条件（温度・湿度）が安全かどうかを確認できます^[59]。LoRaWAN養蜂箱モニターもあり、巣箱内の状態を追跡して受粉管理を改善します^[60]。農業における大きな利点は労働力の節約です――数十年前は、農場の状況把握は現地調査や手作業での記録が主流でした。今では、LoRaWANセンサーのネットワークがデータ収集を自動化できます。農家はデータに基づいた意思決定をタブレットやスマートフォンから行い、限られた労力を最も必要な場所に集中できます。その結果、LoRaWANを導入した農場では、収量の増加、投入コストの削減、運用効率の向上^[61]が報告されています。

「IoT――特にLoRaWAN――がブドウ栽培技術者によるワインの品質向上、ひいてはワイン生産の向上にこれほど役立つとは驚きでした。IoTは農業と農場の未来を次のレベルへと押し上げるでしょう。」 – Maher Choufani、レバノンのスマートブドウ園導入におけるIoTプロジェクトマネージャー ^[62]^[63]

農業におけるLoRaWANの普及は、精密農業への広範なトレンドの一部です。ここでは、水の一滴や植物一つひとつが成長と持続可能性の最適化のために測定されます。LoRaWANは、バッテリーでシーズンを通して稼働するデバイスによって、農場の最も遠隔地まで接続できるため、大規模なデータ駆動型農業への扉を開きます。小規模な家族経営の農場から大規模な産業用農場まで、多くがLoRaWANシステムを試験導入または展開しており、しばしば政府のスマート農業助成金や、食品生産者によるサプライチェーン効率化の取り組みの支援を受けています。この技術は、収穫量の増加、無駄（⽔、肥料、燃料）の削減、そして農家が自分の全作業を一目で「見える化」できる安心感の提供において、その価値を証明しています。要するに、LoRaWANは農業における長年の勘や経験に頼る部分を減らし、クラウド経由でどこからでもアクセス可能な確かなデータに置き換えつつあります。

世界的な普及、業界プレイヤー、政策動向

LoRaWANの勢いは、技術に精通した一部の都市や農場にとどまらず、世界的なIoT現象へと成長し、幅広い企業や公共イニシアチブのエコシステムが支えています。2024年時点で、LoRa Allianceは170カ国以上でLoRaWANネットワークが展開されていると報告しており、170を超える大手通信事業者による導入や、無数のプライベートネットワークも含まれます^[64]。このセクションでは、LoRaWANを推進する主要プレイヤーと、その利用を形作る規制・政策環境を紹介します。

業界アライアンスと主要企業:LoRa Alliance（2015年設立）は、標準とエコシステムの調整において中心的な役割を果たしています。チップメーカーやデバイスメーカー、ネットワークオペレーター、クラウドプラットフォームまで、数百社の会員企業が参加しています。LoRa無線技術を開発したSemtech Corporationは主要な創設メンバーですが、他にも多くの企業が参入しています。LoRaWANエコシステムの注目企業には以下が含まれます:

Semtech: センサーやゲートウェイに組み込まれるLoRaチップや無線機の製造元。事実上LoRa技術の門番的存在（現在は他のチップメーカーにもライセンス提供）であり、SemtechはIoT接続のためのLoRaWANの推進者です。同社のチップは、スマートねずみ捕り器から産業用メーターまで、あらゆるものに使われています。
ネットワークオペレーター: 多くの専門的なIoTネットワークオペレーターがLoRaWANネットワークを構築しています。例えば、Senetは米国で最大級のパブリックLoRaWANネットワークを運営しており、29州の1,300以上の都市と5,500万人をカバーしています^[65]。Everynetも同様で、ヨーロッパ、アジア、アメリカ大陸でキャリアグレードのLoRaWANネットワークを運営しています（Everynetのネットワークは数十カ国にまたがり、最近スウェーデンのNetmoreに買収され、17カ国でグローバルなLoRaWANオペレーターとなりました^[66]）。従来の通信会社もLoRaWANを導入しています。例えば、フランスのOrangeとBouygues Telecomは2016年頃に全国規模のLoRaWANを早期に展開しました。インドのTata Communicationsは、インドのスマートシティミッションの一環として、数百の都市をカバーする大規模なLoRaWANネットワークを展開しました^[67]。韓国のSK TelecomとKT、スイスのSwisscom、オランダのKPN、米国のComcastのMachineQなども、LoRaWANサービスを開始した大手オペレーターの例です。現在、パブリックLoRaWANオペレーターは数十社存在し、実際、LoRa Allianceは2024年末時点で世界に166のLoRaWANネットワークオペレーターがあると数えています^[68]。
コミュニティネットワーク: LoRaWANには草の根的な側面もあります。The Things Network（TTN）は、ボランティアがゲートウェイを設置し、カバレッジを自由に共有するグローバルなコミュニティ主導のネットワークです。TTNはアムステルダムで始まり、世界中に広がり、オープンコミュニティIoTの力を示しています。もう一つ注目を集めた例がHelium、「The People’s Network」で、暗号通貨によるインセンティブ方式を採用しています。個人がLoRaWANホットスポットを設置し、自分のゲートウェイがデバイスのトラフィックを運ぶと暗号通貨を獲得できます。2021年のピーク時には、Heliumの展開が爆発的に増加し、約1年で7,000ホットスポットから123カ国で175,000以上のホットスポット^[69]に成長し、カバレッジで最大級のLoRaWANネットワークの一つとなりました。（Heliumはその後、Senetなど他のネットワークと統合し、焦点を移しました^[70]が、ネットワーク構築の新しい分散型モデルを示しました。）これらのコミュニティネットワークは商用展開を補完し、しばしばカバレッジの隙間を埋め、誰もが低コストでIoTを実験できることでイノベーションを促進しています。
ソリューションプロバイダーおよびインテグレーター: 特定の業界向けにエンドツーエンドのLoRaWANソリューションを提供する企業の市場が活況を呈しています。例えば、Actility（フランス）はThingParkプラットフォーム（LoRaWANネットワークサーバーおよび管理ソリューション）を提供し、世界中のオペレーターや企業と連携しています。Actilityはモンテビデオの照明導入やオーストラリアの全国ネットワークなどのプロジェクトを支えています^[71]。TeKTELIC（カナダ）はLoRaWAN基地局やセンサーの主要メーカーであり、ユーティリティや都市の導入でよく見られます。MultiTech、Kerlink、Laird Connectivity、CiscoもLoRaWANゲートウェイハードウェアを製造しています。デバイス側では、Decentlab、Dragino、Digital Matter、Microchip、Murata（および他多数）のような多くの企業が、さまざまなニーズに対応したLoRaWANセンサー、モジュール、トラッカーを設計しています。大手ブランドもLoRaWANのエンドユーザーです。物流会社はサプライチェーンで資産追跡にLoRaWANを利用し、石油・ガス企業はパイプラインやタンクの監視に、また小売・飲食チェーンは施設監視にLoRaWANを導入しています。2024年にはLoRa Allianceが、Starbucks、Volvo、Chevron、Chick-fil-A、Logitechなどの企業が業務でLoRaWANを活用していると指摘しました^[72]。これは、エンタープライズIoTにおいてこの技術が主流となった証です。

公共インフラの取り組み: 政府や公共機関もさまざまな形でLoRaWANを支援しています。欧州連合は、加盟国全体でスマートシティや農業向けのLoRaWAN導入を含むIoTテストベッドや資金提供プログラムを支援しています。例えば、いくつかのEU研究プロジェクトでは、農村部での環境モニタリング（森林や生物多様性の監視など）にLoRaWANを活用しています。インドでは、政府のスマートシティミッションが都市の改善のためにIoT活用を推奨し、Tata Communicationsの全国LoRaWANネットワークはこのミッションと部分的に連携しており、現在では街路照明からスマートパーキングまで多くの都市プロジェクトを接続しています^[73]。中国では、都市レベルのネットワークでLoRaWANが利用されています（ただし、国が支援するNB-IoTがより優勢ですが、一部の中国都市では工場団地やキャンパスネットワークなど特定のプライベート用途でLoRaWANが導入されています）。オーストラリアやニュージーランドでは、政府が資金提供する農業IoTゾーンでLoRaWANが活用され、農家が新技術を試すのに役立っています。また、アメリカ合衆国では、連邦レベルのLoRaWANネットワークはありませんが、ロサンゼルス、シカゴ、ニューヨークなどの都市政府が、スタートアップと連携して洪水センサーや廃棄物管理などの用途でLoRaWANのパイロットプログラムを実施しています。LoRaWANの比較的低コストは公共部門のIoTにとって魅力的であり、都市は同等のセルラーや有線接続を追加するコストのごく一部で専用IoTネットワークを展開できます。

注目すべき政策動向の一つは、IoTネットワークの相互運用性と共存を推進する動きです。LoRaWANと、かつての競合であったSigfoxの事例は象徴的です。Sigfox（独自のLPWANで超狭帯域技術を使用）はかつては並行するエコシステムでしたが、財政難の末、Sigfoxの運営会社（現在はUnaBizという企業）は実際に2023年にLoRa Allianceに加盟し、Sigfoxのいわゆる「0G」技術とLoRaWANネットワークの橋渡しに取り組み始めました^[74]。実際、UnaBizとそのパートナーは、LoRaチップ上でSigfoxプロトコルを統合し、LoRaWANとSigfoxのカバレッジを統合したサービスを提供しています^[75]。これはLPWAN分野の統合を示しており、LoRaWANは事実上、免許不要LPWANの事実上の標準となり、かつての競合他社もこれに歩調を合わせています。一方、免許帯域側では、携帯キャリアがIoT向けにNB-IoTやLTE-Mを引き続き推進しています。しかし、二者択一ではなく、多くの人が補完的な将来を見ており、LoRaWANは特定のユースケースやプライベートネットワーク向け、セルラーIoTは他の用途向けとされています。特に、LoRaWANは衛星IoTサービスとの統合で先行しており、2024年までに少なくとも3社（Lacuna SpaceやWyld Networksなど）が宇宙からのLoRaWAN接続を提供し、衛星を軌道上のLoRaWANゲートウェイとして遠隔地への接続を実現しています^[76]。規制当局（ITUや各国の電気通信機関など）は、これらの衛星IoTリンクのための周波数割り当てに取り組んでおり、LoRaデバイスが地上圏外でも衛星経由でシームレスに接続できるようにしています^[77]。この非地上系の拡張は、海上、荒野、災害復旧のシナリオで大幅なカバレッジ向上をもたらす可能性があり、LoRaWANは他のLPWAN技術と比べてその最前線に立っています。

周波数政策の観点では、LoRaWANは共用帯域を利用しているため、公平な利用と干渉管理が重視されています。LoRaWANプロトコル自体がスペクトラムに対して「礼儀正しい」設計となっており、アダプティブデータレートでエアタイムを最小化し、欧州などではデューティサイクル制限を遵守しています。米国では、周波数ホッピングスペクトラム拡散デバイスに関するFCC規則に従っています。これまでのところ、LoRaWANに対する大きな規制上の障害はなく、むしろ規制当局は新たな周波数割り当てを必要とせずにIoTのイノベーションを促進する点を評価しています。今後の成長により、より正式なガイドラインが求められる可能性もありますが、LoRa Allianceには、まさに規制当局との連携やコンプライアンス、周波数調和を担う規制ワーキンググループが設置されています^[78]。

専門家の見解と今後の展望

2025年以降に向けて、業界のコンセンサスはLoRaWANがIoTの拡大において重要な役割を引き続き果たすというものです。2024年はLoRa AllianceのCEO、Alper Yegin氏によって「デジタルトランスフォーメーションとIoTの広範な導入にとって画期的な年」と表現されており、LoRaWANの成長はそれを反映しています。アライアンスのメンバーは導入数で2桁成長を報告しています。例えば、Actilityは管理デバイス数が50%増加し400万台に、The Things Industriesは270万台に到達（こちらも前年比50%増）、スマートメータリング企業のZennerは900万台以上のLoRaデバイスを展開しました^[79]。これらの数字は健全で拡大するエコシステムを示しています。

アナリストたちは、LoRaWANがIoTの未来に向けて十分な位置にあると見ています。Omdiaによる2030年までに35億件以上のLPWAN接続という予測^[80]は、IoT導入の大規模な拡大が期待されていることを強調しており、LoRaWANはその成長を牽引する主要な存在とされています。「LoRaWANは、よりスマートな都市環境の進化において不可欠な要素になりつつある」とBeecham Researchの責任者Robin Duke-Woolley氏は述べ、LoRaWANはすでにますます幅広い範囲の都市アプリケーションで全地域にわたり利用されていると付け加えました^[81]。つまり、これはニッチな技術ではなく、ヨーロッパの首都から発展途上国の町、高度な工場から家族経営の農場まで幅広く適用できるものです。

専門家が前向きな理由の一つは、LoRaWANの多様性とコミュニティにあります。エンタープライズ向け（通信事業者やフォーチュン500企業が導入）でありながら、草の根（ホビイストやスタートアップが活用）でもある技術は珍しいものです。この多様性がイノベーションを促進しています。標準自体も進化しており、今後の拡張ではデバイスのプロビジョニングが改善され（可能な限りプラグアンドプレイに近づく）、ファームウェアの無線アップデート（IoTデバイス群の老朽化に不可欠）、IoTデータプラットフォームとのさらなる統合が実現されます。LoRa Allianceはまた、LoRaWAN上でのIPv6や他の相互運用性フレームワークの仕様策定にも取り組んでおり、LoRaWANネットワークがより広範なインターネット基盤と容易に連携できるようにしています。

技術的観点から見ると、今後数年でLoRaWANはエッジコンピューティングやAIによって強化されることが期待できます。例えば、スマートシティでは、ネットワークサーバー上のAIアルゴリズムがセンサーデータの異常（例えば、水道管の破裂を示す急激な水流の増加など）を検知し、自動的にアラートを発信することが考えられます。LoRaWANはデータフィードとカバレッジを提供し、その上にインテリジェンス層が乗る形です。同様に農業分野でも、機械学習がLoRaセンサーのデータストリームを解析し、作物の病気を予測したり、施肥スケジュールを最適化したりすることができます。接続性はあくまで手段であり、実際のインパクトはそのデータから得られる洞察やアクションにあります。

もう一つのトレンドは

ハイブリッドネットワーキングです。LoRaWANは単独で存在するものではなく、LoRaWANネットワークが5Gネットワークのバックエンドに接続されるシナリオ（例えば、ゲートウェイとクラウド間のバックホールに5Gを利用）や、デバイスが主にLoRaWANで接続しつつ必要に応じてセルラーにフォールバックするケースもあります。標準化団体はコンバージェンスに取り組んでおり、異なるIoTネットワークが相互運用できるようにしています。LoRaWANがオープンスタンダードであることは、クラウドプラットフォーム（AWS IoT、Azure IoTなどはパートナー経由でLoRaWANをサポート）や他のプロトコルとの統合を容易にしています（LoRaWAN＋BLEやLoRaWAN＋Wi-Fiの複合ソリューションを提供する企業も見られ、それぞれの得意分野で使い分けられています）。

政策

の観点では、規制当局がIoTデバイスの急増をどう扱うかが注目点です。セキュリティは大きな懸念事項であり、数十億のセンサーが接続されることで、管理が不十分だと攻撃対象が増えます。LoRaWANの強力な暗号化とオンボーディングプロセスは良い出発点ですが、関係者はさらに堅牢なセキュリティフレームワークを求める可能性が高いでしょう（アライアンスが「PKIによる簡易デバイスプロビジョニング」に言及しているのは、IoT導入を安全かつユーザーフレンドリーにする動きを示唆していますlora-alliance.org）。さらに、サステナビリティも話題になるかもしれません。IoTはエネルギー節約（街路灯の使用削減や精密灌漑など）に貢献できますが、一方で多くのデバイスが野外に設置されることにもなります。幸い、LoRaWANデバイスはバッテリー寿命を数年単位に延ばし、より良い水管理などを可能にすることで、環境目標にも貢献しています。IoTが拡大するにつれ、電子廃棄物やバッテリーリサイクルについての議論も増えるでしょうが、長寿命デバイスはこの点で優位性を持っています。^[82]

結論として、LoRaWANのこれまでの物語は実用的な成功の物語でした。長距離・低消費電力の接続というギャップを見つけ、協調的かつオープンであることで他の誰よりもうまくそれを埋めました。LoRaWANを導入している都市では、サービスや効率の目に見える向上が見られています。バルセロナからムンバイまで、実際の導入によってコスト削減と生活の質の向上が実現しています。カリフォルニアからクイーンズランドまでの農家は、LoRaWANセンサーで畑や家畜を計測することで、収穫量の増加と安心を得ています。そして、これはおそらく始まりに過ぎません。2024年のあるスマートシティレポートがまとめたように、「その可能性は非常に大きい」と都市のイノベーションにおけるLoRaWANの可能性を評価しています^[83]。同様に、農村部や産業分野でも大きな可能性があります。活気あるエコシステムと加速する普及により、LoRaWANはIoT革命の基盤として今後も活躍し続けるでしょう――世界中のデバイスを、長距離パケットで静かにつなぎながら。

出典:

LoRa Alliance – 「LoRaWAN Expanded Market Leadership」（2024年年次報告書）^[84]
TelcoNews (TechDay) – 「LoRaWANレポートがスマートシティ技術の利点を強調」（2024年11月）^[85]
StateTech Magazine – 「LoRaとLoRaWAN：この技術がスマートシティをどう支援するか」（2020年1月）^[86]
IoT For All (LoRa Alliance) – 「なぜLoRaWANがスマートシティに最適なのか」（2024年12月）^[87]
Actility Blog – 「ウルグアイ、LoRaWAN最大級のスマート街路灯プロジェクトを展開へ」（2022年2月）^[88]
Actility Blog – 「レバノンのワイナリーで、LoRaWANがワインをより良くしている」（2018年）^[89]
Tektelicブログ – 「LoRaWANが都市を変革する方法」（2021年、2024年更新）^[90]
Tektelicブログ – 「LoRaWANが農家のコスト削減と収穫量増加に貢献する方法」（2021年、2024年更新）^[91]
Atomsensesブログ – 「LoRaWANが農業を変革する方法」（2024年7月）^[92]
IoT Evolution World – 「SenetとHeliumのパートナーシップがLoRaWANの利用拡大を実現」（2021年9月）^[93]

Smart city solutions with LoRaWAN - Meshed IoT

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Mateusz Brzeziński

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