広島工業大学紀要教育編
第 ₁₇ 巻（₂₀₁₈）59– 63

論文

Sigfox ネットワークを用いた IoT 機器との通信システムの構築と教育への応用,,
田中 武*・甲斐 健* **・山崎 勇* **・織田 浩二**
岡光 序治*・児玉 由美子***・江藤 潔****（平成₂₉年₁₀月₃₁日受付）

Construction of communication system with IoT equipment using
Sigfox network and its application to education
Takeshi TANAKA, Ken KAI, Isamu YAMASAKI, Koji ODA,Nobuharu OKAMITSU, Yumiko KODAMA, and Kiyoshi ETO(Received Oct. 31, 2017)

Abstract
We installed the Sigfox antenna in Hiroshima Institute of Technology and acquired the data of thewater meter with IoT equipment via the Internet using the Sigfox network. In addition, since we canexplain the mechanism of Sigfox using that system, we could build an elementary education system.
In the future, I would like to aim to build an educational system that can be used for actual lecturesand practical training using materials for constructing educational systems.
Key Words: IoT (Internet of Things), Sigfox, water meters, LPWA (Low Power Wide Area)

1 ．はじめに京セラコミュニケーションの SIGFOX ネットワークのご紹介資料を用いて，SIGFOX ネットワークの紹介をします。₁︶
IoT 市場は，₂₀₂₀年，世界で₅₀₀億を超える IoT デバイスが普及すると予測されています（図 ₁ ）。
IoT 向け通信の課題とニーズを，図 ₂ に示す。
LPWA（Low Power Wide Area）の通信ネットワークの一つとして，Sigfox があります（図 ₃ 参照）。
少量データは，センサー等に有効であり，低消費電力なので，電池で長期間動作させることができます。

図1* 広島工業大学工学部電子情報工学科** 株式会社デジコム*** 岡山県立大学地域共同研究機構**** アイ・サイナップ株式会社
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IoT デバイス市場

田中武・甲斐健・山崎勇・織田浩二・岡光序治・児玉由美子・江藤潔

本 研 究 で は，本 学 内 に Sigfox の ア ン テ ナ を 設 置 し，Sigfox ネットワークを用いて，IoT 機器を付加した水道メータのデータをインターネット経由で取得することを試みた。
また，そのシステムを用いて，教育システムの構築を試みた。

2 ．Sigfox アンテナの設置について
広島工業大学内での Sigfox アンテナの設置場所について検討するために，大学マップ₂︶ を図 ₅ に示す。
図2

IoT 向け通信の課題とニーズ

図3

各種ネットワークのご紹介

図5

Sigfox 社は，₂₀₀₉年設立され，本社はフランスにあります。下記の特徴があります。

大学マップ

大学マップの一番上のタワーデネブから三宅の森，Nexus₂₁まで下り坂なので，Sigfox のアンテナは，一番高₁ ）LPWA に特化したグローバル通信事業者

い位置にある，第一駐車場の給水塔にせっちすることにな

₂ ） ₁ 国 ₁ 事業者と契約し，その事業者がネットワークりました。

を構築運用₃ ）たった₁₂バイトのデータを送る UNB（ウルトラナローバンド）通信
Sigfox ネットワークサービスの概要を図 ₄ に示す。

図4

SIGFOX ネットワークサービス
図6

Sigfox ネットワークサービスの特徴は，

図 ₆ の中心の◇の白い部分が給水塔で，マークされてい₁ ）超低消費電力（バッテリー・乾電池で数年間稼動）
₂ ）低コスト（ ₁ 回線（デバイス）年額₁₀₀円～）る場所に Sigfox のアンテナを設置した。
また，給水塔の右端に sigfox のアンテナが見ることがで₃ ）簡便化（クイックスタート）・SIGFOX クラウドの提供きる（図 ₇ 参照）。
Google マップで，Sigfox のアンテナの位置を示す（図 ₈・SIM/ペアリング設定必要なし
₄ ）グローバル展開である。

Google マップを用いてみた給水塔参照）。現在，厳島の北東部や，広島の宇品港近辺で，Sigfox のアンテナを捕捉することができた。
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Sigfox ネットワークを用いた IoT 機器との通信システムの構築と教育への応用

4 ．IoT を機器を付加した水道メータ
広島工業大学内に，Sigfox のアンテナを設置したので，IoT 機器を付加した水道メータを設置し，そのデータをインターネット経由で取得することを試みた。

図7

給水塔の写真（給水塔の右端に sigfox のアンテナが見える。）

図10

使用した水道メータの写真

使用した水道メータの写真（図₁₀）を示す。電子式の水道メータで，このメータから出る信号を受けることにより，水道の利用料を測定することができる。

図8

Google マップで見た Sigfox のアンテナの位置

3 ．Sigfox のエリア3)
Sigfox の日本のエリアを図 ₉ に示す。北海道，関東，中京，京阪神，福岡地区がカバーされており，広島地区では最初の sigfox のアンテナ設置になりました。

図11

電子カウンター（左）と sigfox のアンテナ（右）水道メータからの電気信号を図₁₁（左）の電子カウンタで受信し，（右）の Sigfox のアンテナから電波を発信する。

図12

受信ログの例

図₁₂の受信ログの説明を行うと，Device は，₄CE₄FC です。
Time は，₁₅₀₉₅₂₅₂₇₇です。Unix 時刻は₁₉₇₀年 ₁ 月 ₁ 日
₀ 時 ₀ 分 ₀ 秒を基点に経過した時間を秒と μ 秒（₃₂ビット分 ₆ 桁）表示するものです。₁₅₀₉₅₂₅₂₇₇を変換すると₂₀₁₇/
図9

Sigfox の日本のエリア

₁₁/₀₁-₁₇:₃₄:₄₈になります。
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田中武・甲斐健・山崎勇・織田浩二・岡光序治・児玉由美子・江藤潔

Snr 比は，₄₃.₈₄dB です。
Station，基地局の番号は₅₈₆₁です。
Data は，₀₁₅₃₀₀₀₀₀₀₀₀₀₀₀₀₀₀₀₀₀₀₀₀ で す。メ ー タの 値 は ₁₉₁₆m₃ で し た。水 を 流 し，₁₉₂₃m₃ に す る と，₀₁₅₃₀₀₀₀₀₀₀₀₀₀₀₀₀₀₀₀₀₀₀₇になり，この値の₁₀進法が使用流量 m₃になります。
avgSnr は，₄₂.₆₂
lat は緯度，₃₄.₀度，lng は経度で₁₃₂.₀度です。
Rssi は受信強度で -₁₀₇.₀₀dBm です。

図16

バンドの容量seqNumber は受信番号です。
以上により，IoT 機器を付加した水道メータとの通信が可能になりました。

5 ．教育システムの資料

図17

図13

ウルトラナローバンドは長距離通信を可能にする。

Sigfox のアップリンク

図18

図14

Sigfox のデータの説明
図19

図15

Sigfox のコアサービス

Sigfox の小さなメッセージのプロトコル

図20

Sigfox の信号の変調─ 62 ─

Sigfox のセキュリティ

Sigfox ネットワークを用いた IoT 機器との通信システムの構築と教育への応用

6 ．終わりに
広島工業大学内に Sigfox のアンテナを設置し，Sigfoxネットワークを用いて，IoT 機器を付加した水道メータのデータをインターネット経由で取得することを実現した。
また，そのシステムを用いて，Sigfox の仕組みの説明が可能なことから，初歩的な教育システムが構築できた。今後
は，教育システム構築のための資料を用いて，実際の講義
図21

Sigfox のデータ保護や実習に用いることのできる教育システムの構築を目指したいと思います。

謝辞

Sigfox のアンテナ設置や，IoT 機器の設置，運用に協力頂いた，慶應大学湘南藤沢キャンパス武藤佳恭教授に謝意を表します。

文
図21献₁ ）http://www.soumu.go.jp/main_content/₀₀₀₄₅₂₀₃₅.pdf

Sigfox のセキュリティ（サーバー間）

₂ ）http://www.it-hiroshima.ac.jp/about/access/itsukaichi/
campus.html
₃ ）https://www.sigfox.com/en/coverage

図22

Sigfox の中継─ 63 ─