IoT を支える様々な通信技術とIoT実践ハンズオン〜デバイスからクラウドまでを一気通貫で学ぶ〜
SWEST20 /セッション s2d & s3dAug. 31, 2018
株式会社ソラコム
テクノロジー・エバンジェリスト
松下 享平 (max)自己紹介
株式会社ソラコム / テクノロジー・エバンジェリスト

松下 享平 (まつした こうへい) “max”
静岡県民 🗻 新幹線通勤族 🚅
前職: 東証二部ハードウェア・メーカーでIoT事業のコーディネート

好きなソラコムサービス• SORACOM Air メタデータサービス• SORACOM Funnel• soracom-cli

Facebook, Twitter: ma2shita
NEW!!!

セッションスケジュール
9:00 - 9:30 セミナー
9:30 - 11:00 ハンズオン
11:00 - 11:15 まとめ※ もくもく部屋 15:40マデ
Twitter: @ma2shita を呼び出してください「IoT」とは？
モノネットワーク

モノやコトをデジタル化

クラウドhttps://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%AB:JR_East_Kamoi_sta._Turnstile_2013-12.jpg#/media/File:JR_East_Kamoi_sta._Turnstile_2013-12.jpg

Suicaシステムの概要
大槻知史 電気設備学会誌 2011年6月
https://www.jstage.jst.go.jp/article/ieiej/31/6/31_408/_pdf/-char/ja

IoT (Internet of Things)
モノ

小型化
低コスト化

ネットワーククラウド

迅速なデータ処理

IoT (Internet of Things)
モノネットワーククラウド

モノ向けの通信？？

セキュリティ?

小型化
低コスト化

迅速なデータ処理

2015年9月30日発表

1日10円〜 1回線～
モノ向け通信サービス
SORACOM Air for セルラー

IoT (Internet of Things)
モノネットワーク

クラウド

小型化
低コスト化

安全な通信を
誰でも手軽に迅速なデータ処理

お客様事例: 室町ケミカル様

カートリッジ式純水機にIoTシステムを加えることでビジネスを変革
エンドユーザ管理であった水質管理を自社サービスとして提供し、ユーザの顧客満足度を向上。
今後もその他自社製品への展開によりブランド力向上を目指す。
(協力パートナー：システムフォレスト様)お客様事例: 東急スポーツオアシス様
タオル回収情報
リネン在庫情報

スポーツジム内のタオルの回収状況をリアルタイ
ムに把握“はかり””距離センサー”を使いリアルタイムに在庫を把握、関係者に通知を行い効率管理を実現
協力パートナー：株式会社MAGLAB、ウイングアーク１ｓｔ株式会社

お客様事例: ハイク様

製品イメージなど

鳥獣対策向け自動撮影カメラ「ハイクカムSP4G」
熱感知センサーで動物を自動撮影
静止画・動画をSORACOM Airでクラウドへ送信し、捕獲罠を24時間低コスト監視

IoT (Internet of Things)
モノネットワーク

クラウド

小型化
低コスト化

安全な通信を誰でも手軽に迅速なデータ処理

モノ

センサー素子

マイコン

I2C
SPI
接点

1-wire
UART

近距離無線通信～1km

ネットワーク中・長距離無線通信

クラウド
アプリケーション
ゲートウェイ基地局

IoT を取り巻く通信の進化
5G

通信速度

セルラー
3G, LTE(4G)

450Mbps

消費電流

Wi-Fi

10Mbps

100mA
PAN
BLE, ZigBee, Wi-SUN
20mA

NFC
RFID

LPWA
LoRaWAN, SigFox
Cat. M1, NB-IoT

1Mbps
1kbps
100bps

10m

30m

1km

10km

通信距離

LPWA 分類
LPWA

ライセンス系

アンライセンス系(セルラー系)

LTE Cat.M1

LTE Cat.NB1(LTE-M)(NB-IoT)

LoRaWAN

Sigfoxその他
サブギガ帯通信セルラー系 LPWA

LTE Cat.1
策定時期
スループット(上り/下り)

LTE Cat.M1

LTE Cat.NB1(LTE-M)(NB-IoT)

Release 8(2009年3月)

Release 13(2016年3月)

5Mbps / 10Mbps

1Mbps / 1Mbps

26Kbps / 21Kbps

全二重

全二重 / 半二重

半二重

モビリティ性能

移動体通信

移動体通信

定点通信

レイテンシ

5 ミリ秒以下

10 ~ 15 ミリ秒

1.4 ~ 10 秒

省電力技術

DRX

PSM, eDRX

PSM, eDRX

従来のLTE準拠

Repetition

Repetition

通信モード

カバレッジ拡張（通信品質向上）

https://www.ericsson.com/research-blog/cellular-iot-alphabet-soup/ を再構成

アンライセンス系 LPWA 共通特徴
• kmレンジの長距離通信• 安価な通信モジュール• 低速度 / 低消費電力

消費電流を抑止しつつも長距離通信が可能

消費電流

LoRaトランシーバー
SX1276

セルラーモデム
UC20

参考: 発光ダイオード(LED)20~30 mA

500 mA

20 mA

※送信時

※通信時

アンライセンス系 LPWA
SigfoxLoRaWAN•

フランスSigfox社•LoRa Alliance•

920MHz（UNBによる狭帯域通信：100Hz）•920MHz（チャープ拡散ベース）•

広域通信（~20km）•広域通信（~10km）•低消費電力

•

低消費電力

•

Device 起点の通信
1日Max140回の上り通信•

基本的には Device 起点の通信•

IPではなくDev Address (32bit)で管理•

データレート：最大250kbps•

マルチホップ機能なし•

データレート：最大100bps•

マルチホップ機能なし#http://www.kccs.co.jp/sigfox/#LoRa Allianceアンライセンスセルラー～12Byte

データ量

11Byte～MByte/GByte

1日数～数十回

通信頻度

常時・高頻度通信

消費電力

給電あり
電池交換前提電池駆動
数カ月～数年駆動

SORACOM のコネクティビティ― 世界で利用可能な IoT 向けデータ通信
IoT 向けデータ通信

SORACOM Air
セルラー

LPWA

(2G / 3G / LTE)
日本
カバレッジ

グローバルカバレッジLoRaWAN

Sigfox(日本を含む)

DOCOMO
回線

KDDI
回線

所有
ゲートウェイ

カード型 SIM
eSIM

共有
ゲートウェイ

日本
カバレッジ

グローバル
カバレッジ

LTE-M

IoT (Internet of Things)
モノネットワーク

クラウド

小型化
低コスト化

安全な通信を誰でも手軽に迅速なデータ処理

IoT で求められるファームウェアの役割
Wi-Fi, BT,
セルラー, LPWA 等《無線モデム》《センサー素子》

MCU• センサー素子の制御やI/O制御• センサー素子から取得したデータの処理• 外部機器とのI/O IF制御

I/O

クラウド

UART
I2C
SPI
ZigBee 等の近距離無線や自前構築のサーバでやってしまう→ 趣味の範囲を抜けられない• 無線モデムの制御• クラウド通信処理 (SDK)• バッファリング、再送処理• プロトコル処理、暗号化• 接続先や認証情報の保管・読出

IoT 時代におけるファームウェア開発の課題• 要件は走りながら決めたい• 出荷後も機能向上を行いたい•• 開発環境に起因する低級言語で記述• 生産性の課題
書き換えには特殊な操作が必要• ファームウェア更新の• デバッグ I/F• DFU モード
特殊性の課題IoT 時代におけるファームウェア開発の課題• 開発言語に起因する生産性の課題• ファームウェア更新の特殊性の課題

生産性の高い言語で開発し、バンバン書き換えができないか？

そもそも書き換えが不要なくらいシンプルにできないか？

ファームウェア開発の解決策

生産性の高い言語で開発し、バンバン書き換えができないか？

FOTA(Firmware On-the-Air)

そもそも書き換えが不要なくらいシンプルにできないか？

クラウドの活用• 要件は走りながら決めたい• 出荷後も機能向上を行いたいFOTA (Firmware On-the-Air)••••AWS Greengrass
Amazon FreeRTOS
Azure IoT Edge
Azure Sphere【再掲】ファームウェア開発の解決策

生産性の高い言語で開発し、バンバン書き換えができないか？

FOTA(Firmware On-the-Air)そもそも書き換えが不要なくらいシンプルにできないか？

クラウドの活用• 要件は走りながら決めたい• 出荷後も機能向上を行いたい「どこでも安全につながる」を IoT デバイスにWi-Fi, BLE, ZigBee

デバイス

電波検証
配線工事

AP 等のゲートウェイ

回線工事

スマートフォン

ISP との契約

クラウド

携帯電話会社との契約

クラウド

調達から回線開通
制御まで
オンラインでデバイス

電波検証

クラウドまで
セキュア

SORACOM との契約

クラウド

「クラウド」に対する考え方

クラウド
デバイス

「クラウド」に対する考え方「通信バス」
クラウド
デバイス

デバイスの能力をクラウドで拡張＆継続的な進化コンピューティングパワー
メモリ空間

350 ms の壁

超多TB

クラウド

エッジデバイスへの実装• センサー制御• 低レイテンシ応答• オフライン稼働• それ以外の機能はクラウドでクラウド・ファースト デバイス

GHz / GBエッジ(組み込み)

MHz / MB少ns μs

小msレイテンシs

大IoT (Internet of Things)
モノネットワーク

クラウド

小型化
低コスト化

安全な通信を
誰でも手軽に迅速なデータ処理

クラウド
仮想サーバ
フルマネージド・サービスの活用
SaaS / PaaS
サーバの構築や運用をする必要が無い「利用する」サービス

クラウド側アーキテクチャ例 ― AWS

外部サービスAWS Lambda

SORACOMBeamAWS IoT CoreAmazon
Elasticsearch ServiceAmazon
QuickSight

Amazon Athena

SORACOM
Funnelhttps://d1.awsstatic.com/events/jp/2017/summit/slide/D3T5-8.pdf

Amazon Kinesis
Data Firehose

Amazon S3

ダウンロードクラウド側アーキテクチャ例 ― Azure

外部サービスAzure Functions

SORACOM
Beam

IoT Hub
Power BIStreamAnalytics
SORACOM
FunnelCosmos DB
HDInsight

Event Hubs
Blog Storage
ダウンロードhttps://docs.microsoft.com/ja-jp/azure/stream-analytics/stream-analytics-real-time-event-processing-reference-architectureクラウド側アーキテクチャ例 ― GCP

SORACOM
Beam

外部サービスCloud
FunctionsCloud
IoT Core

CloudBigQuery

SORACOM
FunnelCloud
Pub/Sub

Data Studio

Cloud
Dataflow
Cloud Storage
ダウンロードhttps://cloud.google.com/dataflow/?hl=ja

素早く実現して検証を行う

ハードウェアもソフトウェアもサーバも作らない。利用する
自前主義からの脱却

IoT (Internet of Things)
モノネットワーククラウド

シンプルに通信バスとして処理の基盤

ハンズオン アーキテクチャ
モノネットワーク

SORACOM
Harvestクラウド

SORACOM
LagoonSORACOM
FunnelAWS
IoT Core

AWS
LambdaSlack

AWS IoT Core 構成
soracom-handsonAWS IoT Core

#max_catch_all

catch_all/#(条件なし)

post-to-slack-max_catch_all

SORACOM
Funnelラーニングのポイント• トピック切り替え• Lambda 発動条件の判定
以上を「デバイスでやる場合」と「クラウドでやる場合」のコスト#max_filter

filter/#distance < 10post-to-slack-max_filter

SORACOMの願い

クラウド ⇒ 多くのビジネス、Webサービス
SORACOM ⇒ 多くのIoTビジネス、システム

たくさんのIoTプレイヤーが生まれますように世界中のヒトとモノをつなげ共鳴する社会へ