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IoT

LPWAの動向

2藤岡 雅宣3●エリクソン・ジャパン

IoT 市場ではセルラー系の Cat-M1 や NB-IoT の導入が進み、非セルラー系のLoRaWANやSigfoxとの市場争いが本格化。世界的には中国
ではNB-IoTが、北米ではCat-M1がLPWA市場を牽引。

4線通信のような有線系と、携帯電話ネットワーク■非セルラー系とセルラー系LPWAの比較を利用するセルラー系その他の無線系がある。中利用周波数に関しては、セルラー系が免許帯域でも無線系、特にブルートゥース、Wi-Fi、Zigbee、を利用するのに対して非セルラー系は免許不要

Z-wave などの数メートルから数百メートルのカ帯域を利用する。したがって、非セルラー系は通バー範囲を有する短距離無線は、数量的に IoT 全信事業者に限らず、手軽に導入可能である。一方体の中で最も大きな割合を占めている。日本でで、デバイス密度が増えた場合に非セルラー系はは、Wi-SUN もユーティリティメーターを中心に他システムなどとの干渉が避けられず、品質が保広く利用されつつある。一方で最近、①通信モ障できない可能性がある。

IoT の通信技術としては、イーサネットや電力5ジュールのコストをいかに下げるか、②商用電

非セルラー系は敷地内やコミュニティ内のよう源が使えない環境で、電池だけでどれだけ長くな限られたネットワークの構築は比較的容易で通信機能を使い続けることができるか、③地中、あるが、広域ネットワークの構築には大きなコス

配管内や建造物内にあるセンサーなど電波の届トが掛かる。セルラー系は既存のモバイルネット

き難いデバイスでどのように無線通信を可能とワークを大なり小なり流用することが可能であするか、などの課題を克服する技術として LPWAり、広域ネットワークを構築しやすい。

（Low Power Wide Area）の導入が、世界全体で急速に進んでいる。

セルラー系はグローバル標準であり、通信モジュール、デバイス、ネットワークからなる確固

LPWAには、LoRaやSigfoxなどの非セルラー系たるエコシステムが構築されるので持続性が大きと、LTEをベースに標準化されたLTE-M（Cat-M1）

いと考えられる。一方の非セルラー系は、先行しやNB-IoT（Narrow Band IoT）などのセルラー系てシステムが構築されているので現状は優位な地がある。資料 2-1-1 に、セルラー系と非セルラー位にあるが、長期的な持続性は必ずしも大きいと系 LPWA の比較を示す。

は言えない。

■非セルラー LPWA の動向
非 セ ル ラ ー LPWA の 中 で 、Sigfox は Ultra

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第 2 部 テクノロジーとプラットフォーム動向

資料 2-1-1

セルラー系と非セルラー系の LPWA 比較

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出典：筆者作成

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Narrow Band と呼ばれる 100Hz の非常に狭い状まだユーザー数は少ないが、2019 年からの展無線帯域にエネルギーを集中させる無線技術を用開に注目する必要がある。

いて広いカバレッジを確保し、100bps 程度の低LoRa は、米国 Semtech 社が開発した独自の周速データ通信を実現している。Sigfox は同技術を波数拡散（拡散率：7〜12）無線技術の規格であ開発したフランスのベンチャー企業の名称でもある Chirp Spread Spectrum をベースにしており、り、IoT 接続専用のワイヤレスネットワークを世最大伝送距離が約 15km となっている。伝送速度界的に広げることを目論んでいる。

は遅くなるが、速度よりもカバレッジを重視した

Sigfox は、フランスやスペインなど欧州から主ユースケースでの需要を見込んでいる。に Sigfox Network Operator（SNO）と呼ばれるSemtech 社は、2015 年 3 月に LoRa の推進団体

独立系の事業者がサービスを開始し、その後世である LoRa Alliance を立ち上げ、現在 500 社以

界各地に広がって、ユーティリティメーター、住上が参加している。本 Alliance では LoRa を利用

居、自動車、輸送・物流、スマートシティ、ヘルする通信システムの標準化を行っており、その標スケアなど多様な領域で採用されている。SNO準仕様が LoRaWAN と呼ばれる。日本でも、日本は各国に一社のみ選定することとしており、日本の制度に準拠した LoRaWAN 規格を制定し、携帯ではKCCS（京セラコミュニケーションシステム）電話事業者や独立系事業者が商用化を進めていが SNO となって Sigfox ネットワークを構築してる。また、日本国内での LoRaWAN の普及促進のいる。

ため、世界初の国別団体である日本 LoRa アライ

Sigfox は公衆網を構築し、これをさまざまなユーザーが共用する移動通信ネットワークと同様アンス普及開発推進協会が 2018 年 11 月に設立されている。

なビジネスモデルを前提としている。KCCS も全

LoRa/LoRaWAN には、Sigfox と同様な公衆網国ネットワークの構築を進めており、2018 年 11型と、各ユーザーが個別に私設網を構築する形態

月末には人口カバー率 90% を達成している。現のビジネスモデルがある。

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第2部

テクノロジーとプラットフォーム動向89

12LoRa のモデムチップは Semtech 社が独占的に世界的にいまだ実用化されていないが、日本で提供しており、2018 年には 4000 万以上のチップは2018年11月802.11ah推進協議会が設立され、を出荷している。日本でも、防災センサーやト実証実験や有望なユースケースの洗い出しを行ラッカーなどから利用事例がでてきており、着実う予定で、2019 年には実用化が始まる可能性がにユースケースが増加してきている。

ある。

その他の非セルラー LPWA として、ソニーが独345

自に開発した ELTRES や英国 ZiFiSense 社が開発

■セルラー LPWA の動向した ZETA がある。ELTRES は LoRa 同様に周波セルラー LPWA の代表的な技術が LTE をベー

数拡散 Chirp 変調を利用しているが、長距離でもスとした Cat-M1 と NB-IoT であり、移動通信シ安定した通信を実現することと、高速移動中でもステムの標準化を行う 3GPP（3rd Generation利用可能な点が特長である。2018 年 9 月にはソPartnership Project）で仕様が策定されている。

ニーネットワークコミュニケーションズ（株）がCat-M1 ではデータを送受信する無線帯域幅をプレサービスを開始しており、2019 年には実用1.4MHzに制限して、最大通信速度を1Mbpsに抑フェーズに入ると考えられる。

制すると同時に仕様を全体的に単純化している。

ZETA は Sigfox と同様にUltra Narrow Band 技術を用いて 100bps〜50kbps のデータ通信を実現

スマートフォンなどでは、対応できる無線帯域幅は 20MHz 以上となっている。

する。ZETA 自体は数 km の伝送距離を持つが、送受信するデータ量がさらに少なく数十 kbps中継機を介してマルチホップも可能であり、数程度の低速度で十分、また端末がほぼ静止して10km のカバレッジも実現可能である。中国で大いるような用途向けに、NB-IoT も規定されてい規模展開が始まっており、日本でも実証実験が進る。NB-IoT は端末がデータを受信する無線帯域んでいる他、ZETA アライアンスを立ち上げ普及

幅を200kHzとし、データ送信については15kHz、促進を行っている。

3.75kHz などの非常に狭い帯域の利用も可能とし一方、パソコンやスマートフォン向けに使わている。

れる Wi-Fi の規格 IEEE802.11ac をベースに、クLTE ベースの LPWA では、IoT 向けに幾つかのロックレートを下げて低ビットレート化し、電機能を新たに規定している。その一つが通信機能

力節減、カバレッジ拡大、モビリティ対応の改を数時間や一日間などスリープさせて、その間は善など、IoT 向けに利用できるように仕様化しデータ受信ができなくなる代わりに、使用電力量た LPWA が IEEE802.11ah である。Wi-Fi アライを削減できる省電力モード（PSM：Power Saving

アンスでは IEEE802.11ah を Wi-Fi HaLow（ヘイMode）である。

ロー）と呼んでいる。

また、スマートフォンなどでは数秒周期でデーIEEE 802.11ahは、カバレッジが約1kmと他のタを受信し、多くの時間受信回路を休止させる間

LPWA 技術よりも小さいが、最小の帯域幅である欠受信（DRX：Discontinuous Reception）におい1MHz（日本ではこれを使用）でも数 Mbps までて、その周期を拡張する DRX（eDRX：extendedのビットレートを実現でき、ファームウエア更新DRX）も規定されている。Cat-M1 では最大約 44といった比較的大容量のデータ通信が必要な IoT分まで、NB-IoT では最大約 175 分まで長くでき、デバイスにも適用できる。

その間は受信できない。これは、前述の PSM とインターネット白書／ ©1996-2019 Impress R&D90

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同様に省電力に貢献する。

可能であり、その場合広域展開を手軽に実現する

カバレッジ拡張として、同じデータを繰り返し送受信することにより電波の届き難いところでCat-1 に続いて Cat-M1、NB-IoT は既に世界的も通信を可能とする仕組みも規定している。さらに導入が進んでいる。特に Cat-M1 は北米を中心に、スマートフォンなどでは送信と受信を同時にに、NB-IoT は中国を中心に展開している。ユー行う全二重通信をサポートしているが、IoT ではティリティ、スマートシティ、物流管理、農業、これらを交互に行う半二重通信がオプションとし製造業、ウェアラブルなどさまざまな産業分野にて規定されている。ただし、NB-IoT では半二重おける広範なユースケースにわたって利用が進み通信のみをサポートする。

つつある。Cat-M1 は音声通信もサポートしてお

従来の LTE 仕様では端末側に 2 つ以上の受信アり、エレベータの非常通信やタクシー会社等へのンテナが必須となっていたが、IoT では 1 アンテ

通話設定をワンプッシュで行うボタン型デバイス

ナを基本としている。従来の LTE の最低位カテゴなどでの利用も進んでいる。

リーであるCat-1でも、1アンテナのCat-1bis（bis

資料 2-1-2 に、世界地域ごとのセルラー IoT デは2番目、第2バージョンを意味する）が標準化さバイス数の推移予測を示す。本予測によれば、セれている。Cat-1 に PSM や eDRX を適用して IoT

ルラー IoT デバイス数は 2018 年以降年率 27 ％程に利用することも可能であり、Cat-1 も LPWA と度で増加し、2024 年には約 41 億に達する。その位置付けられる。

ほとんどがセルラー LPWA であるが、41 億のう

Cat-M1やNB-IoTは、既存のLTEネットワークち、27億は北東アジアが占めるとされている。特の基地局などのソフトを修正して対応することがに、中国で予想される NB-IoT を中心とした爆発資料 2-1-2

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ことができる。

世界地域ごとのセルラー IoT デバイス数の推移予測

出典：Ericsson Mobility Report, Nov. 2018

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テクノロジーとプラットフォーム動向

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的な IoT ビジネスの拡大を反映している。
日本でも2018年にKDDI、ソフトバンク、NTTる。特に、Sigfoxの大規模展開があるか、ELTRES

ドコモが Cat-M1、ソフトバンクは NB-IoT も商用や 802.11ah は立上るか、Cat-M1 や NB-IoT がど導入している。Cat-M1 については、LP ガスの遠れだけ伸びるかというような点に注目する必要

隔検針サービスで大規模展開が進みつつあるが、がある。長期的には、デバイスのコストと消費2019 年にはその他さまざまなユースケースへの電力、通信のカバレッジと信頼性・安全性などが利用拡大が期待される。

個々の LPWA 技術の成否を左右すると考えられる。また、デバイスのソフトウェア更新、双方向■ LPWA の今後の展開

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市場争い、棲み分けが一気に進むことが予想され

通信、モビリティや音声通信の必要性などの面

2018年は、非セルラー系が先行していたLPWAで、どのようなユースケースに大きなニーズがあ市場にセルラー系が大きく切り込んできた年でるかによって市場シェアが決まってくると思わあった。2019年は、非セルラー系とセルラー系のれる。

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