IoTの重要な要素である無線通信。現在、無線通信の世界では複数の規格が存在し、場面に応じた使い方をされています。ただ、通信規格が複数存在すると、IoTにはいったいどの通信規格が最適であるのかわからなくなってしまいますよね。
そこで今回は、IoTに最適な通信規格についてお伝えします。
1.IoT通信規格の種類とは
現在、IoT向けに使える無線通信の規格には下記のようなものがあります。
- BLE(Bluetooth Low Energy)
- Wi-Fi
- LPWA
- RFID
現在、IoTの通信規格として主流なのはLPWAです。他の通信規格も使えるものはありますが、通信範囲や通信速度、コストも考えた時に最適なのはLPWAです。但し、タグ読み取りなどの近距離用途では、RFIDの方が機能やコストで勝るときもあります。
LPWA(Low Power Wide Area)の特徴は、その名の通り、小さな消費電力で広範囲をカバーする通信にあります。BLEの通信カバー範囲は10~100m、Wi-Fiは100m~300mですが、LPWAは数kmをカバーできます。またLPWAはボタン電池ひとつで数年以上動作できるような省電力を実現しています。
なぜこのような仕様を実現できるのかというと、その秘密は低い通信速度にあります。ビットレートを低く抑えることにより低消費電力と長距離通信を実現できるのです。その代わり通信速度は多くても800bps程度です。
しかし、エッジデバイスのデータを送ることが目的のIoTネットワークでは、この程度の通信速度でも十分要件を達成できます。
2.LPWAを取り巻く状況
現在、IT業界では「5G」という言葉が使われだしています。5Gとは「5th Generation(第5世代)」の略語で、従来の4G/LTEに代わる新しい通信規格です。5Gは、4GであるLTEの100倍を超える「高速通信」、LTEの1000倍ものユーザーを収容できる「大容量化」、無線区間の「低遅延化」、多数の端末との「同時接続」、そして「低コスト」「低消費電力」などを特徴としています。このようなインターネットのネットワークが整備されていくなかで、IoTを導入する事例も増えていくはずです。
しかしながら、ここで5GネットワークとLPWAは、どちらがIoT用途のネットワークに向いているのかという疑問が起こる人も多いはず。5GとLPWAはシェアの衝突が起こる可能性もありましたが、実際は用途によって住み分けができると予想されています。
その理由は、免許の要否。5Gのキャリア通信をする際には免許が必要になるため、どうしてもデバイスや通信費用などが高価になりがち。その点、LPWAは免許が不要な帯域を使用しているため、低コストで通信が可能です。
免許が不要な帯域を使用した通信には、セキュリティ面での弱さや、通信の干渉を管理できないというデメリットはあるものの、IoTの利用としては十分な可能性を持っています。
3.LPWAの中でも有力なIoT向け規格
現在、LPWAの中では、有力な通信規格が3つあります。それぞれの特徴をお伝えします。
3-1. LoRaWan
LoRaWanはLoRaアライアンス(セムテック)が推進する規格で、日本ではソフトバンク、NTT西日本などが関与して運営しています。しかしながら、ソフトバンクについては現在IoT通信規格のメインを後述するNB-IoTで展開しています。
LoRaWanの特徴は、Wi-Fiと同じく好きな場所に無線ネットワークを展開可能な点です。SIGFOXやNB-IoTでカバーしていない範囲でも無線ネットワークを構築できます。
日本では明確な価格は公開されていませんが、韓国SKテレコムでは年額360円程度~という価格で展開されているという情報があります。
使用帯域 | 920MHz帯(免許不要帯域) |
運用携帯 | 自営公衆サービス |
普及国 | フランス、ベルギー、オランダ、インドなど |
通信速度 | 上り:3kbps下り:3kbps |
価格 | – |
3-2. NB-IoT
NB-IoTは3GPPが推進し、NTTドコモ、ソフトバンクがそれぞれNB-IoTを使用したIoTサービスを展開しています。NB-IoTの強みは、モバイルキャリアが所有しているLTE基地局を使ってネットワークを展開できること。すばやく全国をLPWAでカバーできます。
気になる価格ですが、NTTドコモとソフトバンクからは既に明確な価格が発表されています。
NTTドコモは「LPWAプランSS」、「LPWAプランS」と呼ばれる2つのプランを用意。無料通信分がLPWAプランSS は200KB相当、LPWAプランS は1,000KB相当あります。超過分の通信量はLPWAプランSの方が0.1円/KB安い0.4円/KBとなっています。
ソフトバンクは月額通信量10円~のプランを用意しています。ただし、10円のプランは月間データ量が10KBまで、超過データ通信量が0.6円/KBとなっていることに注意が必要です。
使用帯域 | 800/900MHz帯(LTE帯域) |
運用携帯 | 公衆サービス |
普及国 | 情報なし(LTEが使える複数の国々) |
通信速度 | 上り:62Kbps下り:26Kbps |
価格 | NTTドコモ:月額150円~ソフトバンク:月額10円~ |
3-3. SIGFOX
SIGFOXは、シグフォックスが推進している規格です。日本では京セラコミュニケーションシステムが事業化しています。SIGFOXの特徴は、何といってもその価格の安さ。年額100円~という安さは他のサービスと一、二を争う価格です。またSIGFOXは日本以外にも24か国で普及する規格で、日本でも豊富な実績と安さを元に存在感を示していくと考えられています。
通信仕様としてはエッジデバイスからクラウドへのデータ送信しかできませんが、条件が合えば魅力的な規格であることは間違いないでしょう。
使用帯域 | 920MHz帯(免許不要帯域) |
運用携帯 | 公衆サービス |
普及国 | 24か国で普及 |
通信速度 | 上り:100bps下り:なし |
価格 | 年額100円~ |
4.IoT三大通信規格以外の有力な規格
ここでは、先ほどお伝えした三大通信規格以外の有力な規格をみていきましょう。
4-1. LTE Cat.M1
LTECat.M1はLTEが使える地域で広がりを見せている規格で、日本ではKDDIがLPWA事業を展開しています。
LTECat.M1の強みは、NB-IoTと同じくモバイルキャリアが所有しているLTE基地局を使ってネットワークを展開できること。NB-IoTと明確に違う点は、遠隔地からのシステムアップデートを実現するFOTAや移動時の基地局の切り替えをするハンドオーバーに対応しているところです。自動車やスマートメーター、貨物追跡などへ適用が期待できます。
ダウンロード速度は1MbpsとLPWAの中では高速。バッテリー寿命も単三電池2本で10年以上と申し分ありません。料金は、KDDIにおいて「LPWA10」プランを500万回線超で契約すると、月額100円から利用でき、SIGFOXの価格に迫っています。
4-2. MulteFire(マルチファイア)
MulteFireは、免許が不要な通信帯域の5GHz帯を使ってLTE通信をできる規格で、アメリカのクアルコム社が開発した技術です。LTE規格をWi-Fiなどの帯域で活用する技術で、キャリアが提供するセキュリティと同等の品質が維持できます。
LPWA技術は現在、免許が不要な通信帯域を用いて利用されているものが主流です。確かに免許が不要であれば余計なコストは抑えられます。しかしながら、セキュリティの面での問題や電波の干渉検知ができないという問題がありました。MulteFireはこのデメリットを克服する力を持っています。
日本国内では法整備ができていない関係でMulteFireはまだ利用できません。しかしながら、世界ではクアルコムとノキアが手を組み、エリクソン、インテルなどが加盟する業界団体「MulteFire Alliance」が設立されました。現在MulteFire Allianceでは仕様策定や製品認証プログラム確立などの活動が進んでいます。
5.まとめ
IoTの通信規格として普及し始めているのはLPWA。中でも「LoRaWan」「NB-IoT」「SIGFOX」の三大通信規格がしのぎを削っています。まだLPWAは新しい分野なので、世界中から新しいLPWAの通信規格が次々と生まれてきています。
自社にLPWAを含めたIoTを導入したい場合は、LPWAのコストや実績、仕様などを十分に考慮した上で導入していく必要があり、一筋縄ではいきません。可能であれば信頼できるITベンダーを頼るべきでしょう。
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