ホームのWi-Fiネットワークの範囲を超えた場所にあるRaspberry Piベースのプロジェクトからデータを送信する必要があるでしょうか？Wi-Fiエクステンダーや非常に長いイーサネットケーブル（最大100m）を使うこともできますが、ここではより信頼性の高い他のソリューションを探っていきます。

LoRaは、低いビットレート（300bps〜50kbps）で小さなデータパケットを送信できる長距離無線システムで、IoTセンサーなどに最適です。最大の利点はノイズや干渉への耐性で、地方部では最大15km（9マイル）の通信範囲を実現します。LoRaノードは互いにデータを送受信でき、複数のチャネルを受信するためにLoRaWANゲートウェイを使用することも可能です — The Things Networkなどの既存のものか、独自のゲートウェイのいずれかです。

（はるかに）高いデータレートが必要な場合は、4Gセルラー通信があります。ここでは2種類の拡張ソリューションと、超高精度の位置・時刻スタンプ用に別途GPSモジュールについても紹介します。

警告！

無線規制

LoRaはISM（産業・科学・医療）無線帯域を使用します。誰でもライセンスなしで放送できますが、現地の規制当局（例：英国のOfcom、米国のFCC、欧州のETSI）が定める地域パラメータに従う必要があります。これには無線周波数、デューティサイクル、送信電力の制限が含まれます。

FMなどの他の無線帯域での送信にも通常厳しい制限があります。必ず管轄地域の法律を確認してから進めてください。

SX1262 LoRa Node Module for Raspberry Pi Pico

このWaveshare LoRaモジュール（£14/$19）はSX1262トランシーバーをベースにしており、従来のSX1276よりも優れた電力効率とやや長い通信距離を実現します。ボードにはツインのメスヘッダーが搭載されており、Raspberry Pi Pico（オスヘッダー付き）をそのまま接続するだけで使用できます。Raspberry Pi Picoのピンも上部に拡張されています。

LoRaモジュール本体に加え、ボードの充電ICに接続された600mAh 3.7V LiPoバッテリーが付属しており、リモート電源としてすぐに利用可能です。

Pi Hutでは欧州（英国を含む）向け868MHz帯バージョンを「スタブ」アンテナ付きで販売していますが、Waveshareでは地域ごとにチューニングされた3種類のバージョンを取り扱っていますので、お住まいの地域に合ったものを選択してください。

Waveshareのドキュメントは読みにくい部分もありますが、C/C++ライブラリとサンプルコードが用意されており、試すことができます — MicroPython用はありませんが、既存のSX126xライブラリを利用可能です。

Verdict

非常に優れたコストパフォーマンス。LiPoバッテリーとアンテナが付属。

Perpetuo LoRa

Raspberry Pi Pico 2にも搭載されているRP2350マイコンを内蔵したこのオールインワンLoRaボード（£21/$28）は、LoRaWANネットワークゲートウェイとの通信を開始するために必要なすべてを備えています。また、別のLoRaノードとのシンプルなピアツーピア接続にも使用できます。

Embit EMB-LR1276S LoRa無線モジュールを搭載し、英国/欧州標準の868MHzキャリア周波数で動作します（デフォルトファームウェア）。915MHz帯への変更も可能です。適切な外部RFアンテナを接続する必要があります — このボードや他のLoRaボードを起動する前に必ずアンテナを接続してください。接続しないと損傷の原因となります。

低消費電力モードを備え、非常に省エネです。電源はLiPoバッテリー（別売）で、USB-Cポートから充電可能です。USB-Cポートはオプションのソーラーパネル（通常は電圧レギュレーター経由）と組み合わせて使用でき、オフグリッド環境でも無期限に動作させられます。Qwiic/STEMMA QTコネクタにより、センサーの追加も容易です。また、20個のGPIOを含む32本の標準ピンを備えています。

Verdict

省エネなLoRaノードで、便利なQwiic/STEMMA QTポートを搭載。

LoRa Radio Bonnet with OLED

このLoRa「Bonnet」（£31/$42）は、標準の40ピンRaspberry PiのGPIOヘッダーに装着できます。Adafruitサイトでは「915MHz」と記載されていますが、北米/オーストラリアの915MHz ISM帯と欧州の868MHz帯の両方に対応しており、プログラム内で地域に合った正しい帯域を設定するだけで使用できます。幸いにもCircuitPythonファームウェアとライブラリにより、他のボードより簡単にセットアップ・使用できます。

もう一つの利点は、ステータスメッセージを表示できる128×32のOLEDスクリーンです。また、ユーザーインターフェースの作成やテストメッセージの送信に使用できる3つの小型ボタンも搭載されています。

アンテナはボード上のU.FLコネクタに接続するか、その隣のパッドにワイヤーを直接はんだ付けすることも可能です。欠点として、信頼性が高くドキュメントも充実しているRFM95W無線モジュールは、クラシックなSX1276 LoRaトランシーバーを使用しており、最新のモデルほど電力効率が高くない点が挙げられます。

Verdict

どのRaspberry Piでも動作し、オンボードの画面が便利。

Clipper HAT Mini

リモートデバイスから小さなデータパケットを超えるデータが必要な場合は、4Gセルラー通信が最適です。低遅延に加え、十分な帯域幅を提供し、野生動物カメラからの映像配信なども可能です。

薄型のClipper HAT Mini（£30/$33）はRaspberry Pi Zeroにぴったり装着でき、ブースターヘッダーを使用すれば標準サイズの40ピンモデルでも使用可能です。SIMCom A7683E 4G LTEモジュールをベースに、nano SIMカードを挿入でき、最大5Mbpsのアップロード（または10Mbpsのダウンロード）が可能です。追加機能として、2つのユーザーボタン、ステータスLED、Qwiic/STEMMA QTコネクタを備えています。Pimoroniのスターターガイドで簡単に設定できます。

このHATは英国および欧州の4G LTEセルラーバンド向けに設計されているため、他の地域では使用できません。また、ボードのSMAコネクタに適合するアンテナが必要です — Pimoroniでは52mmの短いスティック型アンテナを£4未満で提供しています。

Verdict

非常にコストパフォーマンスの高い薄型4Gボード。

PA1010D GPS Breakout

GPSボードとして販売されていますが、Pimoroniの小型ブレイクアウトボードはファームウェアを更新することでEUのGALILEOシステムなどにも対応します。これにより、世界中のどこでも正確な位置情報と超高精度の時刻を取得できます。

内蔵アンテナと低消費電力により、位置データが必要な小型メイカープロジェクトに最適です。衛星信号をスキャンし、最大210の疑似ランダムノイズ（PRN）チャネル、99の検索チャネル、33の同時トラッキングチャネルをサポートします。大きな障害物がない場合、ほとんどの環境で数秒以内に正確な位置情報を提供します。

ボードのデザインはPimoroniのBreakout Gardenフォームファクターを採用しており、Breakout Garden HATに挿入してRaspberry Piで使用できます。また、付属の2本のオスヘッダーのいずれかをはんだ付けして、直接GPIOピンに接続することも可能です。

PimoroniのPythonライブラリにより、ソフトウェアのセットアップが簡単です。Michael Bell氏のPA1010D MicroPythonモジュールを使用すれば、Raspberry Pi Picoでも利用できます。

Verdict

ポータブルプロジェクトに最適で、正確な位置追跡を可能にします。

SIM7600G-H 4G HAT for Raspberry Pi

大量のデータを送信する必要がある場合、世界中のどこにいても対応できるのがこの4G HAT（£80/$107）です。産業グレードのSIM7600G-H 4Gモジュールは世界中の4Gセルラー周波数に対応しており（名前の「G」は「global」を意味します）、3Gおよび2Gサービスもサポートし、SMSテキストメッセージや音声通話（3.5mmジャックにヘッドセットを接続）も可能です。

LTE Cat 4モデルとして、Clipper HAT MiniのようなCat 1bisモジュールよりも高速なデータ転送が可能で、最大50Mbpsのアップロード（150Mbpsのダウンロード）を実現します（実際の速度は信号状況によりやや低くなる場合があります）。これを有効にするため、USBケーブル（付属）でRaspberry Piに接続します（GPIOヘッダーも併用）。

HATには広帯域LTE 4GアンテナとGPS用アンテナが付属しており、GPS機能も内蔵しています（各種測位システムに対応）。

Verdict

高速データ転送と内蔵GPSを備えたハイエンド4G HAT。

iC880A-SPI LoRaWAN Concentrator

Raspberry Piコンピュータと適切な「コンセントレータ」ボードを使用すれば、独自のマルチチャネルLoRaWANゲートウェイを構築できます。欧州（英国を含む）で使用する場合、この868MHzモデル（€149）はThe Things NetworkおよびStackに完全準拠しています。他の地域については、RAKシリーズのボードをご確認ください。

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この記事はRaspberry Pi Official Magazineのissue 167に掲載されたものです。オンラインでアクセスできます。また、雑誌の印刷版を購読することも可能です。世界中に配送しており、6ヶ月または12ヶ月の印刷版購読をお申し込みいただいた方には、無料でRaspberry Pi Pico 2 Wをプレゼントいたします！

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