IoTアプリケーションを大規模に展開するための効果的なネットワークカバレッジの構築

低コストのセンサで世界を計測することにより、企業、都市、国などが価値創造の方法を変更できるようになりつつあります。これを意味のある規模で実現する方法が、具体化され始めているのです。

今日、センサベースのモノのインターネット（IoT）アプリケーションは、業務の合理化、生産性の向上、新しいサービスの創出を支援するために使用されており、商用市場や民生市場で進歩を促進しています。また、資源保護や持続可能性への取り組みを通じて、世界の経済や環境の変化を促進することにより、企業や市民が世界をより良い場所にできるようにしています。

アナリストは、2025年までに250億台のセンサ対応デバイスが接続され、総市場価値が1兆ドルに達すると予測しており¹、モノのインターネットはこれまでの時代のどんな技術開発よりも多くの革新と変化をもたらす可能性があります。

IoT市場の転換点

数年にわたり、セルラー、Wi-Fi、BluetoothがIoT展開をサポートする最も有力な技術と考えられていましたが、セルラーコンポーネントや接続プランが高額であることや、局所的な接続ソリューションの限られた通信範囲や手動設定の要件により、大規模なIoTアプリケーションの導入には限界がありました。

さらに、セルラー接続の更新サイクルが強制されているため、早期導入者にとって課題が生まれています。最近の調査によると、2Gと3Gの終了により、既存のセルラーベースのIoTデバイスの50％以上が影響を受けるとされています²。モバイルネットワーク事業者は、NB-IoTやLTE-Mなどの低電力技術でこの問題に対処していますが、これらの技術の採用は圧倒的に少なく、米国で2019年末までに展開されたデバイスは200万台未満です³。

5Gは大規模なIoTのための二番目に最適な接続オプションとして注目されており、通信事業者やシステムインテグレータは、ユースケースの紹介や新製品への搭載に熱心に取り組んでいます。しかし、企業への導入は最小限にとどまっています。ABI Researchの推計によると、公表されている民間の5Gネットワーク展開は、世界中でわずか290件です⁴。その数倍の件数がまだ公表されていないとしても、IoT市場の中では非常に小さなシェアです。

セルラーやWi-Fiは、初期の専用または使い捨てのマシンツーマシン（M2M）アプリケーションの目的には合っていたかもしれませんが、大規模で繰り返し可能な今日のIoTソリューションのニーズには十分に対応していません。

今日のIoT展開を成功させるには、低コストで長距離のネットワーク接続、長いセンサ電池寿命、エンタープライズグレードのセキュリティ、SLAに裏付けられたキャリアグレードのネットワークサービスを組み合わせる必要があります。これらのニーズは、セルラーよりもはるかに新しい、IoTに特化した技術によって満たされています。

大規模IoT向けの低電力・長距離LoRaWAN®ネットワーク

500社以上のメンバー企業で構成される非営利団体のLoRa Allianceは、LoRaWANオープンスタンダードの開発と普及を通じて、低電力ワイドエリアネットワーク（LPWAN）の大規模展開を実現することを目指しています。（画像提供：Senet）

今後数年間で数十億台のIoTセンサ対応デバイスが接続されると予想されますが、その半数以上は、長距離での低ビットレート通信をサポートする低電力ワイドエリアネットワーク（LPWAN）を使用して運用されると推定されています。1時間に数回、あるいは1日に1回程度、少量のデータを送受信する必要があるセンサやアプリケーションのために設計されたLPWANは、監視や測定の方法を大きく変化させています。LPWAN技術は、ビジネスモデルに支えられたIoTイノベーションの新たな波に貢献し、通常では不可能な収益源を生み出しています。

LPWAN技術の中でも、LoRaWAN®（非営利団体のLoRa AllianceがサポートするオープンなLPWAN仕様）は、屋外や建物内の幅広いアプリケーションのための代表的な技術として登場しました。LoRaWANは、オープンなエコシステム、低消費電力、長距離通信、強力なセキュリティ仕様、および容量のスケーラビリティなどで差別化されています。LoRaWANは、他の技術では実現できない以下のような価値を提供します。

• 設備費と運用費の両面での大幅なコスト削減
• 10年以上の寿命を持つセンサベースのソリューションを展開できる性能
• 少数のゲートウェイで提供する長距離および高密度のワイヤレスネットワークカバレッジ
• 壁を貫通し、届きにくい場所をカバーする強力な伝搬特性
• パブリックネットワーク、プライベートネットワーク、およびハイブリッドネットワークを含む柔軟な接続オプション
• デバイスとアプリケーションのパートナーによる大規模なグローバルエコシステム

さらに、LoRaWANプロトコルに固有の、セキュリティ、信頼性、およびスケーラビリティにおける重要な利点もあります。このプロトコルは、エンドツーエンドのセキュリティをアーキテクチャの基本要素として設計されています。ネットワーク上のエンドノードとアプリケーションサーバ間の通信は、AES-128暗号化を使用して安全に行われます。エンドノードの「VPNに似た」このサービスにより、機密性の高いアプリケーションデータの整合性とセキュリティを確保します。

代表的なLoRaWANのユースケース

LoRaWANはネットワーク構築の経済性を破壊するだけでなく、LoRaWANネットワークの運用および保守の効率性も高度に最適化されており、他の接続技術よりも多くのユースケースをサポートします。

このような商用IoTのユースケースは、プライベートネットワークアクセス、パブリックネットワークアクセス（屋内および屋外をカバー）、またはSenetのようなネットワーク事業者が独自に提供する展開モデルのハイブリッドな組み合わせのいずれかによって提供されます。

最初に拡大され、最も成功したLoRaWANユースケースの1つが、水道メータです。水道メータやインフラ監視アプリケーションはデータペイロードが比較的少なく、低レイテンシを必要とすることがほとんどないため、水道市場はLoRaWANソリューションによって破壊されています。これらのソリューションは、従来のシステムを急速に置き換えており、15～20年の単位で展開されています。天然ガス市場はそれに追随しており、LoRaWANは、計測の改善、漏れの検出、およびサービスの強化に関心を持つマルチユーティリティのサービスプロバイダによる大規模なフィールド試験で使用されています。

エネルギーやユーティリティの計測、インフラの監視などをサポートする高密度のLoRaWANネットワークが整備されたことで、企業、都市、郡などは同じネットワークを活用して、IoTイニシアチブを展開および拡大することができます。LoRaWANソリューションは現在、計測や監視だけでなく、多くのアプリケーションに利用できます。これには以下を含みますが、これらに限定されません。

• 環境および建物のモニタリング
• アセットトラッキング
• 廃棄物管理
• スマートパーキング
• 街路照明
• 有害生物管理
• 公安

機能の限られたM2Mサービスから、大規模なIoTソリューションのために設計および展開されたLoRaWANネットワークへの進化の軌跡は、通信インフラプロバイダ、企業組織、産業ソリューションプロバイダ、自治体などに新たな機会をもたらしました。この技術の可能性を認識している人たちは、比類のない成果を実現するための最先端にいるのです。

Senetについて

Senetは、数百から数億台ものセンサ対応IoTデバイスを接続するのに使用されるモノのインターネット（IoT）ネットワークのオンデマンド展開において、ネットワーク事業者、ソリューション開発者、システムインテグレータによって使用されるクラウドベースのソフトウェアやサービスを開発しています。詳細については、www.senetco.comをご覧ください。

リファレンス

1 - GSMA IoTの収益：2020年市場の現状

2 - James Brehm & Associates、「2019年第3四半期までのIoTの結果とニュースのまとめ」

3 - James Brehm & Associates、「市場の現状」、2019年

4 - ABI Research、「共有スペクトラムとプライベートネットワークトラッカー」、2021年第3四半期