ChatGPT を使って、LoRa 通信のエラー原因について見当をつける (2024 年 1 月 22 日)

昨日、主催している農業と IT の勉強会、高知アグリ・データサイエンス・ラボがありまして。

そこで、IoT 通信規格、LoRa を使った無線データ収集システム「LoRa 版通い農業システム」開発の話し合いであるとか、あとは実際に温室内への設置であるとか、そういうことをしたのですが。

農業用温室内に、LoRa 版通い農業システムを設置
LoRa、データ受信後の処理にエラー
ChatGPT による、エラー発生要因の推察
LoRa通信におけるデータ伝送エラーと解決策

農業用温室内に、LoRa 版通い農業システムを設置

昨日、温室内に設置しようと思ったら、ソーラー電池での給電ができなくてですね。なぜか。

それで、今日、午前のうちに、改めて、リチウムイオンモバイルバッテリーで給電するように、電源を入れ替えたのですね。

LoRa、データ受信後の処理にエラー

そしたら、データ通信はできたのですが、なぜか、データ受信後の処理にエラーが。

どういうことかというと、データ受信後に、データをサーバーへアップロードして、グラフで可視化する、という。そしてそのグラフはスマホで確認できる、ていう。そういう処理をしていて、というかデータをグラフで可視化して、手元のスマホで見られないと、意味ないですから。

でも、現状。

データの受信はしている。

でも、スマホでグラフが表示されない。

なぜか。

ということで、午後は、この原因の究明。

ChatGPT による、エラー発生要因の推察

とりあえず、受信機側に表示されたエラーログを、ChatGPT にコピペして、どういう意味か尋ねてみました。

そして判明したというか、推察できる原因およびその対応は、以下の通り。

受信データに、DecodeError を起こしているものがある。
DecodeError が発生しているため、データのグラフ化ができていない可能性がある。
DecordeError を起こしているのは、Decode 出来ない謎の byte が含まれているから
Decode できない謎の byte は、LoRa による通信が不安定であることが原因。
LoRa による通信が、遠距離だったり、送信機と受信機の間に物理的な障害物があったりすると
不必要なノイズが発生してしまい、そのノイズが Decode できない byte として受信されてしまう。
これを回避するには、距離を犠牲にして通信強度を高める、など
しかし、よくよく現状で受信した数値 (Decode できる byte を変換した結果得られた数値列) を確認すると、データとして不自然な値ではない。
ということで、Decode できない byte を無視する設定にしてみてはどうか。

マジでスゴい。ChatGPT に尋ねたら、本当に分かりやすく回答してくれましたね。

ついでに訂正のためのプログラミング・コードも生成してくれたし。

ただ、このような結論を得るには、もちろん、何度も何度も、手を変え品を変え、同じ内容をいろんな言葉で表現して ChatGPT へ質問して、ようやく、です。

そして、ChatGPT の賢い使い方をここで補足すると、ChatGPT との会話でいろいろ教えてもらっても、なかなか、後で見返すのが大変なのですね。

ということは、ChatGPT の内容を印刷したりできないかな、と思うのですが、いまのところそれが上手くいった試しがなくてですね。

そこで私が最近、見つけたのが、会話内容を ChatGPT にまとめさす、というこですね。

何か知りたいな、と思って、ChatGPT を使って、そういう場合は、ついつい楽しくなってどんどん会話が長くなってしまうのですね。そうすると会話内容を見返すのがけっこう大変なのですが、そこで ChatGPT に、「ここまでの対話内容をまとめて」とリクエストすると、上手い具合にまとめてくれますね。

ということで、LoRa 通信でのエラーについて、ChatGPT と長ーい対話をしてですね、最後、「まとめてくれ」と依頼して、生成してくれた文章が以下。

LoRa通信におけるデータ伝送エラーと解決策

データ伝送エラーの原因

ユーザーはLoRa通信システムからのデータ伝送において、特定のバイト（例: 0xA9, 0xA6, 0xA4等）が原因でUnicodeDecodeErrorが発生する問題を報告。
この問題は、通信距離が長くなるほど顕著になり、距離が短いと発生しないことが観察された。
不正なバイト値は、LoRa通信においてよく見られる伝送エラーの一例であり、これらは特定の意味を持たず、データの破損や通信エラーの結果として発生する可能性が高い。

解決策の検討

伝送エラーにより生じた不正なバイトを無視するプログラミング上の対策を検討。
サンプルコード（Python）を提供し、受信側で不正なバイトを無視する方法を紹介。
プログラムは受信データをバイト配列として扱い、UTF-8でデコードできないバイトを無視するよう設計。

追加情報

LoRa通信における伝送エラーは、距離や障害物、環境要因（温度、湿度）、通信設定により発生する。
ユーザーが提供したLoRaモジュールのデータシートを確認したが、「0xA9」という具体的なバイト値に関する記載はなかった。
データシートでは、通信距離に影響する要因（障害物の存在、環境条件、アンテナの配置など）が明記されていた。

結論

LoRa通信におけるデータ伝送エラーは、外部要因による通信の品質低下が原因と考えられる。
データの完整性を保つためには、受信側での適切なエラーハンドリングが必要。
通信設定の最適化や物理的な環境の調整により、エラー発生のリスクを軽減できる。

以上の内容が、LoRa通信におけるデータ伝送エラーとその解決策に関する議論の概要です。もし詳細な情報や追加の質問があれば、お気軽にお問い合わせください。

ついでに生成してくれたプログラミングコードは以下。

def decode_data(input_data):
    decoded_data = ""
    for byte in input_data:
        try:
            decoded_data += byte.decode('utf-8')
        except UnicodeDecodeError:
            pass  # 不正なバイトは無視
    return decoded_data

# 受信したデータをバイト配列として表現
received_data = b'\x32\x37\x2E\x32\x35\x2C\x37\x34\x2E\x38\x36\x35\x31\x35\x2C\x31\x35\x31\x37\x34\xA9'

# デコード関数を使用してデータを処理
processed_data = decode_data(received_data)

print(processed_data)

便利な時代です。