Weightlessは、基地局とその周辺の多数の機器間でデータを交換するための、低消費電力広域ネットワーク(LPWAN)無線技術仕様のセットでした。
Cambridge Wirelessは、2011年9月30日に英国ケンブリッジのMoller Centreでイベントを開催した。Neul 、Landis+Gyr、Cable & Wireless、ARM Holdingsがプレゼンテーションを行った。Weightless Special Interest Group(SIG)は、2012年12月7日に発表されたこの技術を推進した。このグループは、ケンブリッジ大学の教授であり、Neul社の創設者でもあるWilliam Webbが率いていた。その後、2013年9月にイベントが開催され、バージョン1.0が公開された。
Weightlessという名称は、少量のデータ通信を必要とするデバイス向けに、送信あたりのオーバーヘッドを低く抑えるという意図を反映して選ばれました。Weightlessのロゴはすべて大文字で、水色のボックスの右上隅に「W」の文字があり、その上に青い実線が引かれています。
2014年9月、Neulは推定2500万ドルでファーウェイに買収された。2015年までに、Nwave Technologies社はデンマークのコペンハーゲンとエスビャウでの導入を発表した。しかし、市場には製品が出回っていないと観測筋は指摘した。台湾に拠点を置くUbiik社は2017年に予約販売を発表した。
Weightless-Nは、差動二相偏移変調(DBPSK)デジタル変調方式を採用し、周波数ホッピングアルゴリズムを用いて狭帯域の周波数で送信することで、干渉を軽減しセキュリティを強化しています。また、共有秘密鍵方式による暗号化と暗黙的認証を提供し、送信情報は128ビットAESアルゴリズムでエンコードされます。この技術はモビリティをサポートし、ネットワークが端末メッセージを適切な宛先に自動的にルーティングします。複数のネットワーク(通常は異なる企業が運営)が利用可能で、同一場所に設置することも可能です。各基地局は中央データベースに問い合わせて、端末が登録されているネットワークを特定し、それに応じてデータを復号化してルーティングします。
Weightless-Wは、周波数ホッピングと可変拡散係数を用いた時分割複信方式を採用し、地上テレビ放送帯域内の周波数帯(チャネル)で通信範囲を拡大し、低電力デバイスに対応します。近隣のテレビ送信機で使用されているチャネルは識別され、影響を受けずに残されます。一方、テレビ放送に使用されていないチャネルは、Weightlessデバイス用に割り当てられます。[ 1 ]
基地局ネットワークは、インターネットまたはプライベートネットワークと通信し、デバイスからコンピュータシステムへ情報を送信したり、デバイスへデータを返送したりします。デバイスへのダウンリンクはタイムスロット(TDMA)を使用し、基地局へのアップリンクはサブチャネルに分割されているため、複数のデバイスが基地局と通信できます。
当初、Weightless 接続規格として Weightless-P、Weightless-N、Weightless-W の 3 つが公開されていました。Weightless-N はアップリンク専用の LPWAN 技術でした。Weightless W は TV ホワイトスペースで動作するように設計されていました。双方向狭帯域技術で、ライセンスおよび非ライセンスのISM 周波数で動作することを意図した Weightless-P は、当時単に「Weightless」と呼ばれていました。[ 2 ]
基地局は、数千台のデバイスが受信する無重力フレームを送信します。デバイスには、基地局にデータを転送するための特定の時間と周波数が割り当てられます。基地局はインターネットまたはプライベートネットワークに接続されています。基地局はデータベースにアクセスして、ローカルエリアの地上波テレビ放送に干渉することなく使用できる周波数またはチャネルを特定します。[ 3 ]
Weightlessは、数メートルから約10kmの距離にわたる、モノのインターネット(IoT)として知られるマシンツーマシン(M2M)通信のための無線通信プロトコルです。 [ 4 ]
特定の地域で地上波テレビ放送に使用されていないチャネルを利用する他の技術も開発中であると言われています。その一つが、IEEE 802.11af規格に基づくWi-Fiです。IEEE 802.22規格は、FCCおよびこのスペクトルでの放送に関する国際規格に準拠したTVホワイトスペース用のMAC層とPHY層を定義しています。また、デバイスの動作のために共有スペクトル帯域を交渉および選択するための一般的なプロトコルモデルも定義しています。Weightless Radioの実装は、利用可能なスペクトルを協調的に共有するために、この規格に準拠することになります。
別の技術はSigfox社によって開発されている。[ 5 ]
オリジナルのWeightless仕様は、2011年に英国ケンブリッジのNeulで働くエンジニアによって、テレビチャンネル間のホワイトスペースで使用するための、マシン間通信用の低コスト・低消費電力通信システムとして開発されました。[ 6 ] Weightless-W仕様は、干渉の影響を最小限に抑えるためにスペクトラム拡散周波数ホッピングを用いた時分割複信技術と、データレートの低下を犠牲にして通信範囲を拡大し、低消費電力で低データレートのデバイスに対応するために可変拡散係数を用いた技術に基づいています。
正式な Weightless-W 規格は 2013 年 2 月に公開されました。Weightless-N 規格は 2015 年 5 月に公開されました。Weightless-W 技術を使用するネットワークでは、基地局がデータベースに問い合わせて、その地域で地上テレビ放送に使用されているチャネルを特定します。使用されていないチャネル (いわゆるホワイトスペース) は、基地局が Weightless-W プロトコルを使用して端末と通信するために使用できます。端末エンドポイントは、数年間自律的に動作できるように、最小限の電力を使用する低コストのデバイスとして設計されました。[ 7 ]
Weightless-Wプロトコルは、テレビチャンネル帯域で動作します。Weightless-W プロトコルは、帯域をチャンネルに分割します。基地局はデータベースに問い合わせて、そのエリアの地上テレビ放送局が使用しているチャンネルと、ホワイトスペースデバイス (Weightless を使用するものなど) が使用できる空いているチャンネルを判断します。さまざまな変調および符号化技術を使用して、各基地局がさまざまな速度で端末と通信できるようにします。端末の中には近くにあるものもあれば、数キロメートル離れているものもあります。データレートは距離と無線干渉の有無によって変化する可能性があり、一般的な範囲は約 0.1 Mbit/s から 16 Mbit/s の間であるとされています。エアインターフェースとプロトコルの設計により、機器のコストと消費電力が最小限に抑えられます。基地局から端末へのブロードバンドダウンリンクでは、未使用の 6 MHz (米国の場合) または 8 MHz (英国の場合) のテレビチャンネルの単一キャリアを使用します。[ 8 ]