インプレス［ 新産業技術レポートシリーズ ］

sampleIoT 時代の次世代無線通信規格
LPWAの全貌［ NB-IoT/ Cat-M1 から LoRaWAN/ SIGFOX/ IEEE 802.11ah まで ］

The LPWA (Low Power Wide Area) Network Trends in the IoT era

インプレス SmartGrid ニューズレター編集部［編著］

sample

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sampleはじめにsample2017 年 2 月 27 日、京セラコミュニケーションシステム（KCCS）から、日本初の「LPWA」（Low Power

Wide Area、省電力型広域無線通信網）となる「SIGFOX」サービスが開始され、関心を集めている。2017
年はまさに「LPWA 元年」である。

「LPWA」とは、2020 年頃には 250 ～ 500 億個も登場する IoT デバイスの接続を、低価格で低消費電力、かつ長距離に通信できるようにする IoT 向けの次世代無線通信網のことである。

この LPWA は、大きく分けると、身近なスマートフォンなどで利用している LTE をベースにした
eMTC/NB-IoT（3GPP 標準）な ど の「 セルラ ー 系 LPWA」と、920MHz 帯 を 使用 す る SIGFOX ／LoRaWAN ／ IEEE 802.11ah（HaLow）などの非セルラー系 LPWA の 2 つの流れがある。
この 2 つの LPWA の波は、世界的に注目されており、すでに SIGFOX や LoRaWAN などの LPWA サー
ビスは広く普及し、利用されている。
日本でも、前述した SIGFOX サービスを提供する KCCS、あるいは LoRaWAN サービスについてはソ
ラコム（SORACOM）
や関西電力、NTT 西日本、さらに NTTドコモ、KDDI、ソフトバンクなども、LPWA市場に参入あるいは参入の意向を表明している。
このようなダイナミックな LPWA の動きをとらえた本書は、次のような内容で構成されている。
第 1 章は、台頭する IoT 時代の「LPWA」の全体像をとらえる視点からまとめられている。各種の
LPWA の特徴を比較しながら、IoT ネットワークプロトコルの整理、LPWA と 5G（第 5 世代）との関係、
IETF（インターネット技術標準化委員会）における LPWA 向け新プロトコルの標準化動向や IoT に関するセキュリティほかを解説している。
第 2 章では、セルラー系 LPWA「eMTC」「NB-IoT」の標準化とその最新動向を中心に解説する。セルラー系 LPWA と非セルラー系 LPWA は、相補関係と競合関係の両面をもちながら普及していくと見られている。そこで、第 2 章は大きく、【その 1】明確となってきた 2 つの市場セグメント、【その 2】非セルラー
系 LPWA の事例とセルラー系 LPWA の具体的なアプリケーションの例、【その 3】セルラー系 LPWA の標準規格と今後の展開、の 3 部に分けて解説している。
第 3 章では、LPWA サービスの世界市場の動向調査結果を見ながら、セルラー系 LPWA では NB-IoT
がトップを走り、非セルラー系 IoT では SIGFOXとLoRaWAN が競り合っていることなどを見ていく。また、世界の通信事業者の取り組みを紹介したあと、日本の通信事業者である NTT ドコモ、KDDI、ソフ
トバンクのそれぞれの LPWA 戦略について解説する。
第 4 章では、KCCS が日本で初めて開始した LPWA サービス「SIGFOX」の内容を紹介する。SIGFOX
は、IoT デバイスを 1 年間で数百円という超低価格の通信料金で利用できる。ここでは、KCCS のビジネ
スモデルや SIGFOX ネットワークの技術的な特徴、その適合分野のほか、同社が提供を開始したばかり©2017 Impress SmartGrid Newsletter

IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌

3

の「SIGFOX」サービスの内容を解説する。

sample

第 5 章では、間もなく日本でも本格的にサービスが開始される、オープンな非セルラー系 LPWA
「LoRaWAN」ネットワークの構成と導入事例を解説する。ここでは、LoRa アライアンスが公開した最新仕様である「LoRaWAN 仕様バージョン 1.0.2」と「LoRaWAN リージョナルパラメータバージョン 1.0」も解説する。さらに LoRaWAN のネットワーク構成と通信の仕組みやセキュリティも解説する。

第 6 章では、非セルラー系 LPWA である IEEE 802.11ah を解説する。920MHz 帯を使用する Wi-Fi
ファミリーの非セルラー系 LPWA 規格である、「IEEE 802.11ah」（Wi-Fi HaLow）の標準規格と最新動向を解説する。IEEE 802.11ah は、2016 年 12 月に標準化が完了したばかりの最新標準規格であり、国際的にも広く普及している Wi-Fi ファミリー（従来規格は 100m 程度）の新規格である。従来の Wi-Fi に比べて低速ながら、通信範囲を拡大（1km）し、屋内でも屋外でも使用できる LPWA ネットワークとなっている。
ここまで本書の内容を概略的に紹介したが、読者の皆様が LPWA によって、IoT 時代にどのような新しいビジネスを創出できるのか、またはどのようなビジネスモデルを展開できるのか、本書がその一助となれば幸いである。なお、本書は月刊『インプレス SmartGrid ニューズレター』の 2016 年 11 月号〜 2017年 2 月号の記事をベースに、その後の進展などを加筆・修正して発行した内容となっている。
最後に、本書の発行にあたり、取材や資料提供などで多大なご協力をいただいた、エリクソン・ジャパ
ンをはじめ KCCS、M2B コミュニケーションズ、NTT ドコモ、KDDI、シュビキスト・テクノロジー・ギル
ドほか、関係者の皆様に心から御礼申し上げる。
2017 年 3 月
インプレス SmartGrid ニューズレター編集部

4

IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌©2017 Impress SmartGrid Newslettersample目次

IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌

第1章
1.1

台頭する IoT 時代のLPWA：
「低価格」
「省電力」
「長距離通信」の 3 つを同時に実現 ...............9

LPWA：
「低価格」
「省電力」
「長距離通信」を同時に実現する LPWA.......................................................... 11
1.1.1

ITU-T における IoT の定義.......................................................................................................................................... 11

1.1.2

LPWA 登場の背景.............................................................................................................................................................. 13〔1〕業界の境界領域を越えた新しいイノベーション................................................................................... 13〔2〕低価格・省電力・長距離通信........................................................................................................................... 13

1.2

世界の IoT デバイス数の推移とその予測............................................................................................................................ 14
1.2.1 『平成 28（2016）年版 情報通信白書』における分析................................................................................... 14
1.2.2

GSMA における分野別 LPWA の市場分析...................................................................................................... 16

1.2.3

エリクソンによる LPWA の市場分析.................................................................................................................... 17〔1〕広域 IoT デバイス接続のケース......................................................................................................................... 17〔2〕短距離 IoT デバイス接続のケース................................................................................................................... 18

1.3

代表的な LPWA：セルラー系 LPWA と非セルラー系 LPWA............................................................................ 19
1.3.1

セルラー系 LPWA の動向.............................................................................................................................................. 21〔1〕3GPP で策定された 3 つの規格........................................................................................................................... 21〔2〕3GPP で使用される「MTC」「Cat-」という用語の解説...................................................................... 23〔3〕ワイヤレス IoT アドホックグループで審議................................................................................................ 24〔4〕弱い電波でも通信できる確率を上げる技術：繰り返し送信....................................................... 25

1.3.2

非セルラー系 LPWA の動向......................................................................................................................................... 27〔1〕各アライアンスや IEEE で策定された 3 つの規格................................................................................ 27〔2〕920MHz 帯電子タグシステム等作業班で審議....................................................................................... 27

1.4

1.5

IoT が与える経済的効果の例：GE ／ IIC の試算例................................................................................................... 28
1.4.1

1％の改善でも、ヘルスケア産業は 630 億ドル（約 7 兆円）の運用コストの削減..................... 28

1.4.2：IIC の設立..................................................................................................... 29
第 3 の波（Industrial Internet）

LPWA 時代における IoT ネットワーク・プロトコルの整理.................................................................................. 30............................................................................................................ 30〔1〕IoT プラットフォーム（ミドルウェア）〔2〕各ネットワークと各種 IoT デバイスの関係............................................................................................... 30

1.6

1.7

3GPP における LPWA を包含した 5G（第 5 世代）のロードマップ..................................................................... 32
1.6.1

5G の標準化 : フェーズ 1 とフェーズ 2 に分けて実現.................................................................................... 32

1.6.2

LPWA もとり込む 5G（第 5 世代）のサービスと要求条件....................................................................... 33

1.6.3

ITU-R M.2083-0 勧告における................................................................................................................................... 35

WiMAX、XGP における LPWA への対応.......................................................................................................................... 36
1.7.1

WiMAX フォーラム：R2.1AEv05/R2.2AEv03 の策定............................................................................. 36©2017 Impress SmartGrid Newsletter

IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌

5

1.7.2

sampleXGP フォーラム：Advanced Technology（eMTC）の策定................................................................. 37

1.8

IETF に LPWAN ワーキンググループ「lpwan WG」が設立.................................................................................. 38

1.9

IoT に関するセキュリティと関連するセキュリティガイドライン....................................................................... 40

第2章

1.9.1

通信機能をもつ「モノ」の増大とネットワーク化への基盤整備.......................................................... 40

1.9.2

IoT セキュリティガイドライン ver1.0.................................................................................................................... 41

3GPP における MTC、NB-IoT（セルラー系 LPWA）の標準化と最新動向：IoT デバイスの接続／出荷数と LPWA の具体的事例 ............................................................................................45

2.1【その 1】急成長する IoT デバイスの接続数と明確となってきた 2 つの市場セグメント.................... 47
2.1.1

LPWA がシェア伸ばし、LTE の接続数を超える.......................................................................................... 47

2.1.2

セルラー系／非セルラー系 IoT デバイスの出荷数予測............................................................................ 48〔1〕非セルラー系 IoT デバイス出荷数予測........................................................................................................ 48〔2〕セルラー系 IoT デバイス出荷数予測.............................................................................................................. 49

2.1.3

IoT 時代に明確となった 2 つの市場セグメント.............................................................................................. 50〔1〕ライセンス帯とアンライセンス帯...................................................................................................................... 50【その 2】非セルラー系 LPWA‘SIGFOX/LoRa/Ingenu/IEEE 802.11ah’ の事例と2.2	
セルラー系 LPWA‘NB-IoT’ の具体的なアプリケーション例.................................................................................. 52
2.2.1

各アライアンス等による非セルラー系 LPWA の動向................................................................................ 52〔1〕SIGFOX のサービスと動向................................................................................................................................... 53〔2〕LoRaWAN のサービスと動向............................................................................................................................. 54〔3〕米国 Ingenu（アンジェヌ）のサービスと動向........................................................................................... 57〔4〕IEEE802.11ah：HaLow（ヘイロー）のサービスと動向.................................................................... 58

2.3	
【その 3】セルラー系 LPWA：3GPP における「Cat-M1(eMTC) と NB-IoT」標準規格と今後の展開................................................................................................................................................................................................. 59
2.3.1

3GPP におけるセルラー系 IoT（セルラー系 LPWA）標準化の動向................................................. 59〔1〕LTE をベースにした Cat-1、Cat-0（20MHz 幅を使用）...................................................................... 60〔2〕LTE をベースの Cat-M1、NB-IoT................................................................................................................... 61〔3〕Cat-M1 は移動向け用途、NB-IoT は固定向け用途............................................................................. 63

2.3.2

セルラー系 LPWA「NB-IoT」の具体的なアプリケーションのイメージ：スマートシティで展開される大量 IoT デバイスの接続例................................................................................................................ 63〔1〕スマートシティに設置される大量 IoT デバイスの例.......................................................................... 64〔2〕大量 IoT サービスに対応する単一 NB-IoT キャリアの例............................................................... 65〔3〕1 つの NB-IoT キャリアで大量 IoT デバイスに対応可能................................................................. 65〔4〕セルラー系 LPWA：Cat-M1 と NB-IoT のまとめ................................................................................. 66〔5〕LTE ベースの LPWA モジュールのコスト................................................................................................ 67

6

IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌©2017 Impress SmartGrid Newsletter2.3.3

sampleセルラー系 LPWA における 4 つ要求条件とその実現技術.................................................................... 68〔1〕低コスト化のための要件........................................................................................................................................ 68〔2〕低消費電力化................................................................................................................................................................. 70

2.3.4

NB-IoT を運用する場合の 3 つのシナリオ.......................................................................................................... 72〔1〕GSM の跡地を利用する形態................................................................................................................................ 73〔2〕LTE 帯域内で供用する形態................................................................................................................................ 73〔3〕LTE のガードバンドを利用する形態............................................................................................................. 73
2.3.5

セルラー系 IoT の事例と国際的な動向................................................................................................................ 73〔1〕「NB-IoT」に準拠した世界初のデモ............................................................................................................... 73〔2〕セルラー系 IoT に関する世界動向（GSA、2016 年 6 月）................................................................. 74〔3〕IoT 市場の動向レポート：セルラー系 LPWA か非セルラー系 LPWA か........................... 75

第3章

2.3.6

3GPP におけるセルラー系 IoT 仕様の今後の拡張........................................................................................ 75

2.3.7

誰が LPWA ビジネスを制するのか......................................................................................................................... 77

世界の LPWA サービスの市場動向と NTT ドコモ・KDDI・ソフトバンクの LPWA 戦略 ...79

3.1	世界の LPWA サービスの市場動向：セルラー系 LPWA の NB-IoT がトップ、
非セルラー系 IoT の SIGFOX と LoRa が競り合い........................................................................................................ 81

3.2

3.1.1

世界各地の LPWA サービスの展開状況............................................................................................................. 81

3.1.2

GSMA における LTE-M（eMTC）と NB-IoT のタスクグループ......................................................... 83

3.1.3

MWC2017 で世界の通信事業者が Cat-M1 の展開に合意..................................................................... 84

NTT ドコモの LPWA 戦略............................................................................................................................................................ 85
3.2.1

LPWA 対応 IoT ゲートウェイ機器の実証実験............................................................................................... 85

3.2.2

LPWA による具体的なサービスのイメージ...................................................................................................... 86

3.2.3

NTT ドコモの実証実験の構成................................................................................................................................... 87〔1〕自営網側............................................................................................................................................................................. 87〔2〕重要な「IoT ゲートウェイ」（相互接続装置）の役割........................................................................... 88〔3〕4 つの低カテゴリー LTE 通信の実証実験の内容................................................................................. 88〔4〕IoT クラウドには Toami（トアミ）を使用................................................................................................... 89

3.2.4
3.3

2017 年春から LoRa を、夏以降からセルラー系 LPWA サービスを開始..................................... 90

KDDI の LPWA 戦略.......................................................................................................................................................................... 913.3.1

全方位的に LPWA を推進............................................................................................................................................. 91

3.3.2

KDDI が提供するクラウドやプラットフォーム（回線サービス）........................................................ 94〔1〕KDDI IoT クラウド Creator............................................................................................................................... 95........................................................................................... 95〔2〕KDDI IoT コネクト Air（プラットフォーム）〔3〕LoRa PoC キットの提供.......................................................................................................................................... 96

3.3.3

実証事例①：LPWA による「浸水監視サービス」の実証実験........................................................... 97

3.3.4「LoRaWAN 」を活用した除雪車の位置情報管理による実証実験............... 98
実証事例②：©2017 Impress SmartGrid Newsletter

IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌

7sample〔1〕除雪車の利用効率と除雪効果の向上を目指す...................................................................................... 98〔2〕実証実験の概要............................................................................................................................................................ 99〔3〕主な検証内容.................................................................................................................................................................. 99
3.4

ソフトバンクの LPWA 戦略....................................................................................................................................................... 100
3.4.1

2016 年度中に「LoRaWAN」の提供を開始へ.............................................................................................. 100〔1〕LPWA ネットワークを活用したサービス................................................................................................ 100〔2〕国際的なエコシステムの構築........................................................................................................................... 101
3.4.2

千葉県・幕張エリアで「NB-IoT」を実証実験.............................................................................................. 102

3.4.3

静岡県・藤枝市とソフトバンクが LPWA ネットワークを活用した
エコシステム型 IoT プラットフォームを構築................................................................................................ 103〔1〕実証実験の 内容....................................................................................................................................................... 103〔2〕実証実験の目的......................................................................................................................................................... 103〔3〕システム構築 / ビジネスモデルの検証....................................................................................................... 104〔4〕エコシステム型 IoT プラットフォームの概要........................................................................................ 104

第4章

日本初の「SIGFOX」による LPWA サービスがスタート！：KCCS が IoT に特化し年間数百円からの通信料金で実現へ ....................................................................................................................105

4.1

日本では 2020 年に 35 億個のデバイスが IoT 接続へ............................................................................................... 106

4.2

LPWA サービスを提供する KCCS と SIGFOX のプロフィール....................................................................... 107

4.3

4.2.1

KCCS のプロフィール..................................................................................................................................................... 107

4.2.2

SIGFOX のプロフィール.............................................................................................................................................. 109

4 つの壁を突き破る SIGFOX..................................................................................................................................................... 111
4.3.1

コスト（通信料金など）の課題................................................................................................................................. 111

4.3.2

消費電力（省電力化）の課題..................................................................................................................................... 111

4.3.3

導入時の課題....................................................................................................................................................................... 111

4.3.4

グローバル展開の課題................................................................................................................................................... 112

4.4

KCCS のビジネスモデル................................................................................................................................................................ 112

4.5

SIGFOX の実証試験：通信距離 20km 以上を確認.................................................................................................. 113

4.6

SIGFOX ネットワークサービスと KCCS の提供範囲............................................................................................... 114

4.7

4.6.1

KCCS/SIGFOX チャネルパートナープログラム......................................................................................... 114

4.6.2

40 社のパートナーが参加............................................................................................................................................. 115

SIGFOX ネットワークの技術的な特徴.............................................................................................................................. 116
4.7.1

LTE の 10 万分の 1 ＝ 100Hz で通信.................................................................................................................... 116

4.7.2

SIGFOX ネットワークの特徴と工夫................................................................................................................... 117〔1〕複数回フレーム伝送／周波数ダイバーシチ........................................................................................... 117〔2〕スペースダイバーシチ............................................................................................................................................ 118〔3〕狭帯域信号特性........................................................................................................................................................ 118

8

IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌©2017 Impress SmartGrid Newsletter4.7.3

sampleSIGFOX ネットワークにおける上り／下りの通信特性......................................................................... 119〔1〕上り（デバイス⇒基地局）の通信................................................................................................................... 119〔2〕下り（基地局⇒デバイス）の通信................................................................................................................... 120

4.8

SIGFOX ネットワークの主な適合分野と今後の展開.............................................................................................. 122

4.9

KCCS がサービス提供を開始した「SIGFOX」の概要.............................................................................................. 124

第5章

4.9.1

SIGFOX のエリアカバー計画................................................................................................................................... 124

4.9.2

SIGFOX サービスの料金体系の例（目安）...................................................................................................... 124

4.9.3

SIGFOX の導入事例....................................................................................................................................................... 124

4.9.4

検討が進められている SIGFOX の活用例...................................................................................................... 126

日本でもサービスが開始される LoRaWAN ネットワークの構成と導入事例：公開された 2 つの仕様「最新バージョン 1.0.2」なども解説........................................................127

5.1

5.2

非セルラー LPWA における LoRaWAN の位置づけ............................................................................................... 128
5.1.1

LPWA ネットワークの伝送速度と通信距離の関係................................................................................. 128

5.1.2「NB-IoT」「LoRaWAN」の比較..... 130
通信料金とサービス品質からみた「セルラー M2M」

5.1.3

LPWA における LoRaLAN の位置づけ............................................................................................................ 131

国際的に普及している LoRa/LoRaWAN 誕生の背景............................................................................................ 132
5.2.1

LoRa と LoRaWAN の違い......................................................................................................................................... 132〔1〕LoRa は「変調方式」のこと................................................................................................................................ 132〔2〕LoRaWAN は「通信システム規格」のこと.............................................................................................. 133

5.3

5.2.2

LoRa アライアンスのプロフィールと最新動向............................................................................................ 133

5.2.3

M2B が LoRaWAN の日本規格作成へ.............................................................................................................. 136

LoRaWAN（通信システム規格）仕様の最新バージョンとその特徴............................................................. 137
5.3.1

LoRaWAN のプロトコル構成................................................................................................................................... 138

5.3.2

LoRaWAN の物理層①：変調方式...................................................................................................................... 139

5.3.3

LoRaWAN の物理層②：伝送速度...................................................................................................................... 140〔1〕欧州（863 〜 870MHz 帯）や中国（779 〜 787MHz）の場合..................................................... 140〔2〕米国（902 〜 928MHz）の場合........................................................................................................................ 140〔3〕日本などを含むアジア - パシフィック（923MHzISM バンド）の場合................................... 140

5.3.4

LoRaWAN の MAC 層におけるプロトコル構成：LoRa MAC......................................................... 140〔1〕3 つの MAC 層プロトコルの役割................................................................................................................... 141〔2〕クラス A（必須）の送受信のメカニズム..................................................................................................... 141

5.4

LoRaWAN のネットワーク構成と通信の仕組み......................................................................................................... 142

5.5

LoRaWAN における暗号化とセキュリティ.................................................................................................................... 144

5.6

5.5.1

ネットワークセッションキー（NwkSKey）...................................................................................................... 144

5.5.2

アプリケーションセッションキー（AppSKey）.............................................................................................. 144

LoRaWAN の導入事例：街灯の遠隔管理システム「inteliLIGHT」............................................................. 145©2017 Impress SmartGrid Newsletter

IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌

9

5.7

第6章

sampleLoRaWAN システムを実現する各種機器と実証例.................................................................................................. 146
5.7.1

LoRaWAN に対応する半導体チップ／モジュール................................................................................... 146

5.7.2

LoRaWAN システムを実現する各種の機器.................................................................................................. 147

920MHz 帯を使用する Wi-Fi ファミリーの LPWA 規格：「IEEE 802.11ah」（Wi-Fi HaLow）標準と最新動向............................................................ 153
6.1

6.2

6.3

IEEE 802.11ah：ブランド名は Wi-Fi HaLow............................................................................................................... 154
6.1.1

日本では 920MHz 帯（サブギガ帯）を使用...................................................................................................... 154

6.1.2

IEEE 802.11ah のユースケース（用途）.............................................................................................................. 155

IEEE 802.11ah 規格のプロフィール..................................................................................................................................... 157
6.2.1

IEEE 802.11ah 規格の主な仕様............................................................................................................................. 157

6.2.2

IEEE 802.11ah と Wi-SUN の違いと共存........................................................................................................ 158

6.2.3

IEEE 802.11ac の信号生成回路を有効活用................................................................................................. 159

IEEE 802.11ah 規格で使用される周波数帯.................................................................................................................. 159
6.3.1

802.11ah で使用する 900MHz 帯の状況........................................................................................................... 159

6.3.2

802.11ah のチャネルバンド幅の構成.................................................................................................................... 160〔1〕プライマリーチャネル............................................................................................................................................. 161〔2〕セカンダリーチャネル............................................................................................................................................ 161

6.3.3

米国は最大 16MHz 幅、日本は最大 1MHz 幅のみ..................................................................................... 161〔1〕IEEE 802.11ah の MCS（変調・符号化方式）と伝送速度.......................................................... 161〔2〕タイプ 1 チャネルとタイプ 2 チャネル.......................................................................................................... 164

6.3.4
6.4

IEEE802.11ah の伝送速度の例............................................................................................................................... 164

省電力化を重視した IEEE 802.11ah 規格の特徴....................................................................................................... 165〔1〕互換性の必要がないこと.................................................................................................................................... 165〔2〕NDP Ack の追加....................................................................................................................................................... 165〔3〕S1G ビーコンの追加................................................................................................................................................ 165〔4〕TWT 機能の追加...................................................................................................................................................... 165〔5〕新プロトコルバージョン....................................................................................................................................... 166〔6〕リレー（中継）機能................................................................................................................................................... 166

6.5IEEE 802.11ah 準拠の半導体チップや評価ボードも登場................................................................................... 166〔1〕Newracom：IEEE 802.11ah 準拠のトランシーバ等...................................................................... 166〔2〕IMEC：IEEE 802.11ah 評価ボード等....................................................................................................... 167

6.6

10

2017 ～ 2018 年に IEEE 802.11ah 準拠の製品............................................................................................................. 168

IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌©2017 Impress SmartGrid Newslettersample第 1 章 台頭する IoT 時代のLPWA：
「低価格」
「省電力」
「長距離通信」の 3 つを同時に
実現
1.1

LPWA：
「低価格」
「省電力」
「長距離通信」を同時に実現する LPWA............................................................11
1.1.1

ITU-T における IoT の定義............................................................................................................................................11

1.1.2

LPWA 登場の背景................................................................................................................................................................13〔1〕業界の境界領域を越えた新しいイノベーション.....................................................................................13〔2〕低価格・省電力・長距離通信.............................................................................................................................13

1.2

世界の IoT デバイス数の推移とその予測..............................................................................................................................141.2.1 『平成 28（2016）年版 情報通信白書』における分析.....................................................................................14
1.2.2

GSMA における分野別 LPWA の市場分析........................................................................................................16

1.2.3

エリクソンによる LPWA の市場分析......................................................................................................................17〔1〕広域 IoT デバイス接続のケース...........................................................................................................................17〔2〕短距離 IoT デバイス接続のケース.....................................................................................................................18

1.3

代表的な LPWA：セルラー系 LPWA と非セルラー系 LPWA..............................................................................191.3.1

セルラー系 LPWA の動向................................................................................................................................................21〔1〕3GPP で策定された 3 つの規格.............................................................................................................................21〔2〕3GPP で使用される「MTC」「Cat-」という用語の解説........................................................................23〔3〕ワイヤレス IoT アドホックグループで審議................................................................................................. 24〔4〕弱い電波でも通信できる確率を上げる技術：繰り返し送信.........................................................25

1.3.2

非セルラー系 LPWA の動向...........................................................................................................................................27〔1〕各アライアンスや IEEE で策定された 3 つの規格..................................................................................27〔2〕920MHz 帯電子タグシステム等作業班で審議.........................................................................................27

1.4

1.5

IoT が与える経済的効果の例：GE ／ IIC の試算例.................................................................................................... 28
1.4.1

1％の改善でも、ヘルスケア産業は 630 億ドル（約 7 兆円）の運用コストの削減...................... 28

1.4.2：IIC の設立.......................................................................................................29
第 3 の波（Industrial Internet）

LPWA 時代における IoT ネットワーク・プロトコルの整理....................................................................................30..............................................................................................................30〔1〕IoT プラットフォーム（ミドルウェア）〔2〕各ネットワークと各種 IoT デバイスの関係.................................................................................................30

1.6

3GPP における LPWA を包含した 5G（第 5 世代）のロードマップ.......................................................................32
1.6.1

5G の標準化 : フェーズ 1 とフェーズ 2 に分けて実現......................................................................................32

1.6.2

LPWA もとり込む 5G（第 5 世代）のサービスと要求条件.........................................................................33

1.6.3

ITU-R M.2083-0 勧告における.....................................................................................................................................35©2017 Impress SmartGrid Newsletter

IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌

9

10

第1章

台頭する IoT 時代の LPWA：
「低価格」
「省電力」
「長距離通信」の 3 つを同時に実現

1.7

WiMAX、XGP における LPWA への対応............................................................................................................................36

sample

1.7.1

WiMAX フォーラム：R2.1AEv05/R2.2AEv03 の策定...............................................................................36

1.7.2

XGP フォーラム：Advanced Technology（eMTC）の策定...................................................................37

1.8

IETF に LPWAN ワーキンググループ「lpwan WG」が設立....................................................................................38

1.9

IoT に関するセキュリティと関連するセキュリティガイドライン........................................................................ 40
1.9.1

通信機能をもつ「モノ」の増大とネットワーク化への基盤整備........................................................... 40

1.9.2

IoT セキュリティガイドライン ver1.0......................................................................................................................41

IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌©2017 Impress SmartGrid Newsletter第1章

台頭する IoT 時代の LPWA：
「低価格」
「省電力」
「長距離通信」の 3 つを同時に実現

sample2017 年 2 月 27 日、日本初のLPWA「SIGFOX」のサービスが開始され、いよいよ本格的な IoT時代の幕が切って落とされた。LPWA（Low Power Wide Area、省電力型広域無線通信網）とは、IoT 向けに「低価格」「省電力」「長距離通信」の 3 つを同時に実現する、次世代の無線通信ネッ
トワーク規格である。これまで、高品質・高速な LTE ネットワークや、100m 程度の短距離ながら性能の良い Wi-Fi、Bluetooth、ZigBee などのネットワークは多数存在していたが、
「低価格」
「省

電力」
「長距離通信」という 3 拍子揃ったネットワークは存在していなかった。これから 2020 年に向けて登場する 500 億個とも言われる IoT デバイスを接続するためには、LPWA はまさに最適なネットワークなのである。

第 1 章では、IoT や LPWA に関する全体的な流れを俯瞰できるよう、さまざまな視点から整理して解説する。

詳しくは、第 2 章以降の各章で解説されている内容と重複するところはあるが、本章では以下のように、（1） 世界の IoT デバイス数の推移および予測（2） 代表的な LPWA：セルラー系 LPWA と非セルラー系 LPWA
（3） IoT が与える経済的効果の例：GE（ゼネラルエレクトリック）／ IIC の試算例
（4） LPWA 時代における IoT ネットワーク・プロトコルの整理（5） 3GPP における LPWA を包含した 5G（第 5 世代）のロードマップ（6） WiMAX、XGP における LPWA への対応
（7） IETF の LPWAN ワーキンググループ「lpwan WG」における LPWA 向け新プロトコルの標準化動向（8） IoT に関するセキュリティと関連するセキュリティガイドラインなどについて解説し、全体像をとらえる。

「省電力」「長距離通信」を同時
1.1 LPWA：「低価格」に実現する LPWA
1.1.1 ITU-T における IoT の定義
IoT についてはいろいろな表現がされているので、最初に国際標準機関である ITU-T における定義を紹介しておこう＊ 1。

＊1

IoT 推 進 コ ン ソ ー シ ア ム：総 務 省 / 経 済 産 業 省「IoT セ キュリティガ イド ラ イ ン 」2016 年 7 月 か ら の 引 用 http://www.meti.go.jp/pre
ss/2016/07/20160705002/20160705002-1.pdf©2017 Impress SmartGrid Newsletter

IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌

11

第1章

台頭する IoT 時代の LPWA：
「低価格」
「省電力」
「長距離通信」の 3 つを同時に実現

sampleIoTとは ‘Internet of Things’ の略であり、ITU（国際電気通信連合）の勧告〔ITU-T Y.2060（Y.4000) ＊2〕
では、「情報社会のために、既存もしくは開発中の相互運用可能な情報通信技術によって、物理的もしくは仮想的なモノを接続し、高度なサービスを実現するグローバルインフラ」とされ、次のようなことが期待されている。

（1）「モノ（Things）」がネットワークにつながることにより、迅速かつ正確な情報収集が可能となるとともに、リアルタイムに機器やシステムを制御することが可能となる。

（2）カーナビや家電、ヘルスケアなど異なる分野の機器やシステムが相互に連携し、新しいサービスの提供が可能となる。

さらに、IoT は、「モノ」がネットワークにつながって新しい価値を生むだけでなく、IoT が他の IoT とつながることによって、さらに新しい価値を生むという ‘System of Systems（SoS）’としての性質をもっている。図 1-1 に示すように、System（システム）とは、モノがつながった IoT であり、① 単独でも有用である。
② つながっても独立に管理可能である。
SoS（Sistem of Ststems、システム・オブ・システム）とは、IoT（System）がつながった IoT（Systems）
であり、③ 完成形ではなく、構造的に進化する。
④ つながることで、新しい目的や機能を実現する。
⑤ 地理的に分散し、情報を交換できる。
というような特性を備えている。
こ の IoT は、デバイス（ 機械）同士 を ネ ットワ ークで 相互接続 す る M2M（Machine to Machinecommunication）の形態に類似しているところから、M2M/IoT（あるいは IoT/M2M）と併記されることも多い（厳密にはそれぞれの経緯の違いはあるが、ほぼ同義語として使用されている。製造業関係では
M2M と呼称されることが多い）
。

＊2

12

ITU-T Y.2060(Y.4000)：Recommendation ITU-T Y.2060：Overview of the Internet of things、IoT の概要。Y.2060 は、そのまま Y.4000の番号が付け替えられた（内容に修正がないため Y.4000 は発行されていない。ITU-T：International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector、国際電気通信連合の電気通信標準化部門。

IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌©2017 Impress SmartGrid Newslettersample第 2 章 3GPP における MTC 、NB-IoT（セルラー系 LPWA ）の標準化と最新動向：
IoT デバイス の接続／出荷数と LPWAの具体的事例
2.1【その 1】急成長する IoT デバイスの接続数と明確となってきた 2 つの市場セグメント..................... 47
2.1.1

LPWA がシェア伸ばし、LTE の接続数を超える........................................................................................... 47

2.1.2

セルラー系／非セルラー系 IoT デバイスの出荷数予測............................................................................. 48〔1〕非セルラー系 IoT デバイス出荷数予測......................................................................................................... 48〔2〕セルラー系 IoT デバイス出荷数予測............................................................................................................... 49

2.1.3

IoT 時代に明確となった 2 つの市場セグメント............................................................................................... 50〔1〕ライセンス帯とアンライセンス帯....................................................................................................................... 50【その 2】非セルラー系 LPWA‘SIGFOX/LoRa/Ingenu/IEEE 802.11ah’ の事例と2.2	
セルラー系 LPWA‘NB-IoT’ の具体的なアプリケーション例....................................................................................52
2.2.1

各アライアンス等による非セルラー系 LPWA の動向..................................................................................52〔1〕SIGFOX のサービスと動向.....................................................................................................................................53〔2〕LoRaWAN のサービスと動向.............................................................................................................................. 54〔3〕米国 Ingenu（アンジェヌ）のサービスと動向.............................................................................................57〔4〕IEEE802.11ah：HaLow（ヘイロー）のサービスと動向..................................................................... 58

2.3	
【その 3】セルラー系 LPWA：3GPP における「Cat-M1(eMTC) と NB-IoT」標準規格と今後の展開...................................................................................................................................................................................................59
2.3.1

3GPP におけるセルラー系 IoT（セルラー系 LPWA）標準化の動向...................................................59〔1〕LTE をベースにした Cat-1、Cat-0（20MHz 幅を使用）....................................................................... 60〔2〕LTE をベースの Cat-M1、NB-IoT.....................................................................................................................61〔3〕Cat-M1 は移動向け用途、NB-IoT は固定向け用途...............................................................................632.3.2

セルラー系 LPWA「NB-IoT」の具体的なアプリケーションのイメージ：スマートシティで展開される大量 IoT デバイスの接続例..................................................................................................................63〔1〕スマートシティに設置される大量 IoT デバイスの例........................................................................... 64〔2〕大量 IoT サービスに対応する単一 NB-IoT キャリアの例.................................................................65〔3〕1 つの NB-IoT キャリアで大量 IoT デバイスに対応可能...................................................................65〔4〕セルラー系 LPWA：Cat-M1 と NB-IoT のまとめ.................................................................................. 66〔5〕LTE ベースの LPWA モジュールのコスト................................................................................................. 67

2.3.3

セルラー系 LPWA における 4 つ要求条件とその実現技術..................................................................... 68〔1〕低コスト化のための要件......................................................................................................................................... 68〔2〕低消費電力化.................................................................................................................................................................. 70©2017 Impress SmartGrid Newsletter

IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌

45

第2章

3GPP における MTC 、NB-IoT（セルラー系 LPWA ）の標準化と最新動向：IoT デバイス の接続／出荷数と LPWA の具体的事例

2.3.4

sampleNB-IoT を運用する場合の 3 つのシナリオ............................................................................................................72〔1〕GSM の跡地を利用する形態..................................................................................................................................73〔2〕LTE 帯域内で供用する形態..................................................................................................................................73〔3〕LTE のガードバンドを利用する形態...............................................................................................................73
2.3.5

セルラー系 IoT の事例と国際的な動向..................................................................................................................73〔1〕「NB-IoT」に準拠した世界初のデモ.................................................................................................................73〔2〕セルラー系 IoT に関する世界動向（GSA、2016 年 6 月）.................................................................. 74〔3〕IoT 市場の動向レポート：セルラー系 LPWA か非セルラー系 LPWA か.............................75

46

2.3.6

3GPP におけるセルラー系 IoT 仕様の今後の拡張..........................................................................................75

2.3.7

誰が LPWA ビジネスを制するのか.......................................................................................................................... 77

IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌©2017 Impress SmartGrid Newsletter

第2章

3GPP における MTC 、NB-IoT（セルラー系 LPWA ）の標準化と最新動向：IoT デバイス の接続／出荷数と LPWA の具体的事例

sample

本章では、3GPP におけるセルラー系 LPWA である eMTC、NB-IoT の標準化とその最新動向を中心に解説する。ただし、セルラー系 LPWA と非セルラー系 LPWA は、相補関係と競合関係の両面をもちながら普及していくと見られているので、次の 3 部に分けて解説する。

【その 1】急成長する IoT デバイスの接続数と明確となってきた 2 つの市場セグメント【その 2】非セルラー系 LPWA：SIGFOX/LoRa/Ingenu/IEEE 802.11ah の事例とセルラー系 LPWA「NB-IoT」の具体的なアプリケーションの例【その 3】セルラー系 LPWA：3GPP における「Cat-M1(eMTC) と NB-IoT」標準規格、今後の展開【その 1】と【その 2】では、LPWA の市場動向を IoT デバイス接続数の推移や IoT デバイスの出荷数の予測を見ながら、具体的な事例やアプリケーションを紹介する。
【その 3】では、本章のメインとなる 3GPP における「Cat-M1(eMTC) と NB-IoT」標準規格における「低コスト化」「低消費電力化」「カバレッジ拡張（長距離通信）」「端末の大量接続」などの要求条
件が、どのような技術によって実現されているかを詳しく解説する。

2.1 【 その 1 】急成長する IoT デバイス の接続数と明確となってきた 2 つの市場セグメント
2.1.1 LPWA がシェア伸ばし、LTE の接続数を超える
第 1 章の図 1-5 では、全世界で通信接続される各種デバイス（機器）数の推移を紹介したが、ここでは、まず各種 IoT デバイスの接続数の推移を見てみよう。
図 2-1 は、産業界のイノベーションの動きに対応して、2025 年までの世界における Wi-Fi や ZigBee、4G（LTE）などの無線通信や、イーサネットなどの固定通信に接続される、各種デバイス接続数の推移を示したものである。
現在も大きな接続数をもつ Wi-Fi や Bluetooth、ZigBee などの 100 ｍ程度の近距離無線通信が引き続き用途を拡大している中で、新しく登場した IoT デバイス向けの LPWA が急速にシェアを伸ばし、4G（LTE）の接続数を超えて普及していくと予測されている。

©2017 Impress SmartGrid Newsletter

IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌

47

第2章

3GPP における MTC 、NB-IoT（セルラー系 LPWA ）の標準化と最新動向：IoT デバイス の接続／出荷数と LPWA の具体的事例

sample

図 2-1 世界での各種 IoT デバイス接続数の推移
30

広域固定通信

25

15
衛星回線

ＩｏＴ接続数﹇単位億﹈10Wi-Fi、ZigBee などの近距離無線

20

10

イーサネット、電力通信など

5
0

LPWA
4G（LTE）

2015

2016

2017

2018

2019

2020

2021

2022

2023

2024

2025［年］

広域固定通信LPWA

衛星回線
イーサネット、電力線通信など
Wi-Fi、ZigBee などの近距離無線
4G（LTE）
3G（WCDMA、CDMA2000）
2G（GSM）

3G（WCDMA、CDMA 2000）
2G（GSM）

出所 エリクソン・ジャパン「LPWA の技術と市場動向」、2016 年 10 月11日（原典 Machina Research “IoT Forecast Database, Jul.2016”）

2.1.2 セルラー系／非セルラー系 IoT デバイス の出荷数予測
次に、IoT デバイスの出荷数について、（1）非セルラー系 IoT（LPWA）デバイスの出荷数予測（図 2-2）（2）セルラー系 IoT（LPWA）デバイスの出荷数予測（図 2-3）の動向について、接続される LPWA の種類ごとの動向を見てみよう。

〔1〕非セルラー系 IoT デバイス出荷数予測
図 2-2 は、2015 年と 6 年後の 2021 年における非セルラー系 IoT デバイスの出荷数の比較を示しているが、ここでは次のような特徴が見られる。
図 2-2 非セルラー系 IoT デバイス出荷数予測（2016 年 6 月時点）
出荷数［単位：100 万個］
自動車
ユーティリティ／産業
スマートシティ
スマートホーム（スマートハウス）
その他

10.9 倍自動車
ユーティリティ／
産業

6.6 倍

スマートシティ
スマートホーム（スマートハウス）
その他

2015

2021

近距離無線／
その他

2015 2021 2015 2021 2015 2021 2015 2021
合計
IngenuLoRa
SIGFOX

出所 エリクソン・ジャパン「LPWA の技術と市場動向」、2016 年 10 月 11 日

48

IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌©2017 Impress SmartGrid Newslettersample第 3 章 世界の LPWA サービス の市場動向とNTTドコモ・KDDI・ソフトバンクのLPWA 戦略3.1	世界の LPWA サービスの市場動向：セルラー系 LPWA の NB-IoT がトップ、

非セルラー系 IoT の SIGFOX と LoRa が競り合い..........................................................................................................81

3.2

3.1.1

世界各地の LPWA サービスの展開状況...............................................................................................................81

3.1.2

GSMA における LTE-M（eMTC）と NB-IoT のタスクグループ...........................................................83

3.1.3

MWC2017 で世界の通信事業者が Cat-M1 の展開に合意...................................................................... 84

NTT ドコモの LPWA 戦略............................................................................................................................................................. 85
3.2.1

LPWA 対応 IoT ゲートウェイ機器の実証実験................................................................................................ 85

3.2.2

LPWA による具体的なサービスのイメージ....................................................................................................... 86

3.2.3

NTT ドコモの実証実験の構成.................................................................................................................................... 87〔1〕自営網側.............................................................................................................................................................................. 87〔2〕重要な「IoT ゲートウェイ」（相互接続装置）の役割............................................................................ 88〔3〕4 つの低カテゴリー LTE 通信の実証実験の内容.................................................................................. 88〔4〕IoT クラウドには Toami（トアミ）を使用.................................................................................................... 89

3.2.4
3.3

2017 年春から LoRa を、夏以降からセルラー系 LPWA サービスを開始...................................... 90

KDDI の LPWA 戦略............................................................................................................................................................................913.3.1

全方位的に LPWA を推進...............................................................................................................................................91

3.3.2

KDDI が提供するクラウドやプラットフォーム（回線サービス）......................................................... 94〔1〕KDDI IoT クラウド Creator.................................................................................................................................95.............................................................................................95〔2〕KDDI IoT コネクト Air（プラットフォーム）〔3〕LoRa PoC キットの提供........................................................................................................................................... 96

3.3.3

実証事例①：LPWA による「浸水監視サービス」の実証実験............................................................ 97

3.3.4「LoRaWAN 」を活用した除雪車の位置情報管理による実証実験................ 98
実証事例②：〔1〕除雪車の利用効率と除雪効果の向上を目指す....................................................................................... 98〔2〕実証実験の概要............................................................................................................................................................. 99〔3〕主な検証内容................................................................................................................................................................... 99

3.4

ソフトバンクの LPWA 戦略.........................................................................................................................................................100
3.4.1

2016 年度中に「LoRaWAN」の提供を開始へ................................................................................................100〔1〕LPWA ネットワークを活用したサービス..................................................................................................100〔2〕国際的なエコシステムの構築.............................................................................................................................101

3.4.2

千葉県・幕張エリアで「NB-IoT」を実証実験................................................................................................102©2017 Impress SmartGrid Newsletter

IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌

79

第3章

世界の LPWA サービス の市場動向と NTTドコモ・KDDI・ソフトバンクの LPWA 戦略

3.4.3

sample静岡県・藤枝市とソフトバンクが LPWA ネットワークを活用した

エコシステム型 IoT プラットフォームを構築..................................................................................................103〔1〕実証実験の 内容.........................................................................................................................................................103〔2〕実証実験の目的...........................................................................................................................................................103〔3〕システム構築 / ビジネスモデルの検証........................................................................................................ 104〔4〕エコシステム型 IoT プラットフォームの概要......................................................................................... 104

80

IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌©2017 Impress SmartGrid Newsletter第3章

世界の LPWA サービス の市場動向と NTTドコモ・KDDI・ソフトバンクの LPWA 戦略

sample英国 に 本社 を 置 く 市場調査会社「OVUM（ オ ーバム）」が、MWC 2017（Mobile World
Conress 2017、スペイン・バルセロナ）の開催に先立って発表した、注目されるトレンド「トップ10」において、LPWA が「トレンド 1」（第 1 位）に選定された。

同調査では、セルラー系 LPWA では NB-IoT がトップを走り、非セルラー系 IoT では SIGFOX と
LoRa が競り合っているという結果だった。

さらに、MWC 2017 開幕初日の 2017 年 2 月 27 日、NTT ドコモ、KDDI を含む世界の通信事業者 9 社は、IoT 向けの通信規格「Cat-M1」について協力し、早期に世界中に展開していくことに合意した。すでに、NTT ドコモと KDDI、ソフトバンクの 3 社は、セルラー系 LPWA とともに、オープンな仕様である LoRa（LoRaWAN）の商用サービスを、2016 〜 2017 年度にかけて展開することも表明している。
第 2 章では、世界の LPWA サービスの市場動向とともに、NTT ドコモと KDDI、ソフトバンクのLPWA 戦略について見ていく。

3.1 世界の LPWA サービス の市場動向：セルラー系
LPWA の NB-IoT がトップ、非セルラー系 IoT のSIGFOX と LoRa が競り合い
3.1.1 世界各地の LPWA サービス の展開状況
世界最大のモバイル関連のイベント「Mobile World Congress 2017（MWC 2017）」（2017 年 2月27日～
3 月 2 日。主催：GSMA）が、スペイン・バルセロナで開催され、来場者は 208 カ国から 10.8 万人にのぼった＊ 1。会場では、「THE NEXT ELEMENT」をテーマに、AI やビッグデータ、第 5 世代（5G）から次世代
スマートフォン、LPWA 、IoT デバイス、IoT 半導体チップ（などの NEXT ELEMENT）に至るまで、多様な展示・講演が行われた（写真 3-1）。

＊1

https://www.mobileworldcongress.com/start-here/2017-event-highlights/©2017 Impress SmartGrid Newsletter

IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌

81

第3章

世界の LPWA サービス の市場動向と NTTドコモ・KDDI・ソフトバンクの LPWA 戦略

sample写真 3-1 MWC 2017 のテーマは「THE NEXT ELEMENT」（AI、IoT、5G、ビッグデータへの展望）

出所 http://www.gsma.photos/p750300949/h845d8c00#h845d8c00

この MWC 2017 開幕に先立つ 2017 年 2 月 24 日、英国に本社を置く情報通信技術に特化した市場調
査会社「OVUM（オーバム）は、MWC 2017 で注目されるトレンドの「トップ 10」を発表した。
トレンドのトップ（トレンド 1）には、「Trend 1: Ever more connected things（これまで以上にモノを接続する技術）」、すなわち LPWA（Low Power Wide Area）が選定された。
図 3-1 に示すように、国際的にこれから商用サービスが展開されるセルラー系 LPWA においては、NBIoT が先行している。一方、すでに商用サービスが開始されている非セルラー系 LPWA においては、
SIGFOX と LoRa が競い合っていることがわかる。
しかし、今後、セルラー系 LPWA の商用サービスが本格化すると、このマーケット状況が変化することも考えられる。また、既存の通信事業者は、セルラー系 LPWA と非セルラー系 LPWA の双方が補完し合う関係にあると見ており、両方のサービスの提供を表明している。このため、今後の市場の動向が注目されている。

82

IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌©2017 Impress SmartGrid Newslettersample第 4 章 日本初の「SIGFOX」による LPWA サー
ビスがスタート！：KCCS が IoT に特化し年間数百円からの通信料金で実現へ
4.1

日本では 2020 年に 35 億個のデバイスが IoT 接続へ.................................................................................................106

4.2

LPWA サービスを提供する KCCS と SIGFOX のプロフィール.........................................................................107

4.3

4.2.1

KCCS のプロフィール.......................................................................................................................................................107

4.2.2

SIGFOX のプロフィール................................................................................................................................................109

4 つの壁を突き破る SIGFOX.......................................................................................................................................................1114.3.1

コスト（通信料金など）の課題...................................................................................................................................111

4.3.2

消費電力（省電力化）の課題.......................................................................................................................................111

4.3.3

導入時の課題.........................................................................................................................................................................111

4.3.4

グローバル展開の課題.....................................................................................................................................................112

4.4

KCCS のビジネスモデル..................................................................................................................................................................112

4.5

SIGFOX の実証試験：通信距離 20km 以上を確認....................................................................................................113

4.6

SIGFOX ネットワークサービスと KCCS の提供範囲.................................................................................................114

4.7

4.6.1

KCCS/SIGFOX チャネルパートナープログラム...........................................................................................114

4.6.2

40 社のパートナーが参加...............................................................................................................................................115

SIGFOX ネットワークの技術的な特徴................................................................................................................................116
4.7.1

LTE の 10 万分の 1 ＝ 100Hz で通信......................................................................................................................116

4.7.2

SIGFOX ネットワークの特徴と工夫.....................................................................................................................117〔1〕複数回フレーム伝送／周波数ダイバーシチ.............................................................................................117〔2〕スペースダイバーシチ..............................................................................................................................................118〔3〕狭帯域信号特性..........................................................................................................................................................118

4.7.3

SIGFOX ネットワークにおける上り／下りの通信特性...........................................................................119〔1〕上り（デバイス⇒基地局）の通信.....................................................................................................................119〔2〕下り（基地局⇒デバイス）の通信.....................................................................................................................120

4.8

SIGFOX ネットワークの主な適合分野と今後の展開................................................................................................122

4.9

KCCS がサービス提供を開始した「SIGFOX」の概要............................................................................................... 124
4.9.1

SIGFOX のエリアカバー計画.................................................................................................................................... 124

4.9.2

SIGFOX サービスの料金体系の例（目安）....................................................................................................... 124

4.9.3

SIGFOX の導入事例........................................................................................................................................................ 124

4.9.4

検討が進められている SIGFOX の活用例........................................................................................................126©2017 Impress SmartGrid Newsletter

IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌

105

第4章

日本初の「 SIGFOX 」による LPWA サービス がスタート！：KCCS が IoT に特化し年間数百円からの通信料金で実現へ

sampleいよいよ日本でも、注目されている IoT 向けに特化した LPWA ＊ 1 サービスが開始された。まさに「LPWA 元年」である。日本のトップバッターとして、京セラコミュニケーションシステム株式会社（以下、KCCS）が、フランスの SIGFOX（シグフォックス）社が提供する IoT ネットワークを、2017
年 2 月 27 日から東京都内 23 区を皮切りに、順次サービスを開始した。

1 回線（1 デバイス接続）の通信料金が「1 年間でわずか数百円」からでも可能とあって、そのインパクトは大きく、すでに全世界 32 カ国、人口約 5 億人をカバー（2017 年 3 月時点）するサービスが展開されている。

ここでは、KCCS のビジネスモデルや SIGFOX ネットワークの技術的な特徴、SIGFOX ネット
ワークの主な適合分野、さらに KCCS が提供を開始した「SIGFOX」サービスの概要を解説する。

4.1 日本では 2020 年に 35 億個のデバイスが IoT 接
続へ

IoT 時代を迎え、ネットワークに接続されるモノ（機器）は、従来のパソコンやスマートフォン、ウェア
ラブル端末だけでなくなった。自動車や家電機器をはじめ、製造業・農業・医療分野で使用される、大量のセンサーや通信モジュールなどの IoT デバイスも接続されるようになる。
具体的には、図 4-1 のグラフに示されるように、2020 年には全世界で 500 億個を超える IoT デバイスが普及すると予測されている＊ 2。また、別の調査レポート（Machine Research 社）によると、日本は第 3 位の IoT 立国ともいわれており、日本では世界の約 7％に相当する 35 億個程度のデバイスが普及すると見られている。

＊1

＊2

106

「低価格」
「低消費電
LPWA：Low Power Wide Area、省電力型広域無線ネットワーク。IoT デバイスを大量に相互接続するために開発された、力」「長距離通信」が可能なネットワーク。免許が必要な LTE ベースのセルラー型 LPWA（例：NB-IoT 、eMTC ）と、免許が不要な 920MHz 帯（ 日本の場合）を使用する非セルラー型 LPWA（例：SIGFOX 、LoRaWAN ）の 2 つの流れがある。
総務省：平成 27 年版 情報通信白書、http://www.soumu.go.jp/johotsusintokei/whitepaper/h27.html

IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌©2017 Impress SmartGrid Newsletter第4章

日本初の「 SIGFOX 」による LPWA サービス がスタート！：KCCS が IoT に特化し年間数百円からの通信料金で実現へ

図 4-1 日本の LPWA の市場予測

sample出所 情報通信審議会作業班資料：「SIGFOX ネットワークのご紹介」（京セラコミュニケーションシステム株式会社）、2016 年 11 月 24 日
http://www.soumu.go.jp/main_content/000450876.pdf

4.2 LPWA サービスを提供する KCCS と SIGFOX のプロフィール

4.2.1 KCCS のプロフィール
2017 年 2 月から LPWA サービスを開始した KCCS は、1995 年に京セラから分離独立して設立され、京セラが 76.3％、KDDI が 23.7％を出資する従業員数（連結）が 3,000 名を超える企業である（表 4-1）。
前述したように、2020 年には全世界で 500 億個もの IoT 関連デバイスが接続されていくと予測されているが、KCCS は、この膨大な市場に着目し、同社の MVNO ＊3 などの経験を活かして現状を分析し、IoTに特化したネットワーク「SIGFOX」を採用したサービスの提供を開始した。
図 4-2 に示すように、現在、高速・長距離通信を実現する 3G/LTE や、距離は短いが気軽に高速通信に使える Wi-Fi や Bluetooth などのネットワークは存在する。しかし、これまで IoT 時代に求められる「低コストで、低消費電力、シンプルに（簡便に）かつ長距離通信ができる」LPWA のようなネットワークは存在しなかった。このような LPWA ネットワークの位置づけを示したのが図 4-2 の左上部分である。
この LPWA には、SIGFOX のほか本書の他章で解説されている LoRaWAN や NB-IoT、eMTC などの規格が登場しているが、これらはそれぞれの特徴をもちターゲットも異なることから、今後、用途によって棲み分けられていくと見られている。

＊3

MVNO：Mobile Virtual Network Operator、仮想移動体通信事業者©2017 Impress SmartGrid Newsletter

IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌

107

第4章

日本初の「 SIGFOX 」による LPWA サービス がスタート！：KCCS が IoT に特化し年間数百円からの通信料金で実現へ

表 4-1 京セラコミュニケーションシステム（KCCS）のプロフィール（敬称略）

sample項目

内容

社名（英文名）京セラコミュニケーションシステム株式会社（KYOCERA Communication Systems Co., Ltd.、略称：KCCS）

本社所在地〒612-8450 京都府京都市伏見区竹田鳥羽殿町 6（京セラ本社ビル内）TEL：075-623-0311（代表）設立

1995 年 9 月 22 日

代表取締役社長

代表取締役社長 黒瀬 善仁（くろせ よしひと、写真 4-1）

資本金

29 億 8,594 万 6,900 円

売上高（連結）1,147 億 5,461 万円（2016 年 3 月期）

従業員数（連結）3,097 名（2016 年 3 月末現在）

株主

京セラ：76.3%、KDDI：23.7%

主な事業内容インフラからシステム、セキュリティまでのソリューションを提供する「ICT 事業（ソフト開発、データセンター）」、モ
バイル基地局の設計・構築・保守、通信ネットワークの最適化などを行う「通信エンジニアリング事業」、メガソーラー
発電所の設計・建設・保守などを行う「環境エネルギーエンジニアリング事業」などのほか、「経営コンサルティング事業」などを展開。

出所 http://www.kccs.co.jp/company/overview.html をもとに編集部作成

写真 4-1 黒瀬 義仁 氏（京セラコミュニケーションシステム株式会社 代表取締役社長）

出所 SmartGrid ニューズレター編集部撮影

108

IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌©2017 Impress SmartGrid Newslettersample第 5 章 日本でもサービスが開始される
LoRaWAN ネットワークの構成と導入
事例：公開された 2 つの仕様「最新バージョン 1.0.2」なども解説
5.1

5.2

非セルラー LPWA における LoRaWAN の位置づけ.................................................................................................128
5.1.1

LPWA ネットワークの伝送速度と通信距離の関係...................................................................................128

5.1.2「NB-IoT」「LoRaWAN」の比較.......130
通信料金とサービス品質からみた「セルラー M2M」

5.1.3

LPWA における LoRaLAN の位置づけ..............................................................................................................131

国際的に普及している LoRa/LoRaWAN 誕生の背景..............................................................................................132
5.2.1

LoRa と LoRaWAN の違い...........................................................................................................................................132〔1〕LoRa は「変調方式」のこと..................................................................................................................................132〔2〕LoRaWAN は「通信システム規格」のこと................................................................................................133

5.3

5.2.2

LoRa アライアンスのプロフィールと最新動向..............................................................................................133

5.2.3

M2B が LoRaWAN の日本規格作成へ................................................................................................................136

LoRaWAN（通信システム規格）仕様の最新バージョンとその特徴...............................................................137
5.3.1

LoRaWAN のプロトコル構成.....................................................................................................................................138

5.3.2

LoRaWAN の物理層①：変調方式........................................................................................................................139

5.3.3

LoRaWAN の物理層②：伝送速度....................................................................................................................... 140〔1〕欧州（863 〜 870MHz 帯）や中国（779 〜 787MHz）の場合...................................................... 140〔2〕米国（902 〜 928MHz）の場合......................................................................................................................... 140〔3〕日本などを含むアジア - パシフィック（923MHzISM バンド）の場合.................................... 140

5.3.4

LoRaWAN の MAC 層におけるプロトコル構成：LoRa MAC.......................................................... 140〔1〕3 つの MAC 層プロトコルの役割.....................................................................................................................141〔2〕クラス A（必須）の送受信のメカニズム.......................................................................................................141

5.4

LoRaWAN のネットワーク構成と通信の仕組み.......................................................................................................... 142

5.5

LoRaWAN における暗号化とセキュリティ..................................................................................................................... 144
5.5.1

ネットワークセッションキー（NwkSKey）....................................................................................................... 144

5.5.2

アプリケーションセッションキー（AppSKey）............................................................................................... 144

5.6

LoRaWAN の導入事例：街灯の遠隔管理システム「inteliLIGHT」...............................................................145

5.7

LoRaWAN システムを実現する各種機器と実証例................................................................................................... 146
5.7.1

LoRaWAN に対応する半導体チップ／モジュール.................................................................................... 146

5.7.2

LoRaWAN システムを実現する各種の機器................................................................................................... 147©2017 Impress SmartGrid Newsletter

IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌

127第 5 章 日本でもサービスが開始される LoRaWAN ネットワークの構成と導入事例：公開された 2 つの仕様「最新バージョン 1.0.2 」なども解説

sampleいよいよ非セルラー系 LPWA である「LoRaWAN」サービスが日本でも開始される。

LoRaWAN は、オープンな規格であることもあって、すでに全世界で 34 社を超える通信事業者（オペレータ）が商用サービスを開始し、さらに 150 以上の都市で導入に向けた実証実験や展開が行われている（2017 年 3 月現在）
。日本においてもすでに、NTT ドコモや KDDI、ソフトバンクなどの通信事業者をはじめ、関西電力や NTT 西日本に至るまで、幅広い企業が商用サービスの参入に、続々と名乗りを挙げている。

ここでは、まず、LoRaWAN がなぜ国際的に普及したのか、その誕生の背景をみながら、LoRa ア
ライアンスが公開した LoRaWAN（通信システム規格）の最新仕様である「LoRaWAN 仕様バー
ジョン 1.0.2」と「LoRaWAN リージョナルパラメータバージョン 1.0」について解説する。
続いて、LoRaWAN のネットワーク構成と通信の仕組みや、LoRaWAN のにおける暗号化とセキュリティを解説し、LoRaWAN の導入事例を示しながら、LoRAWAN システムを実現する各種機器と実証例を述べる。

5.1 非セルラー LPWA における LoRaWAN の 位置
づけ

5.1.1 LPWA ネットワークの伝送速度と通信距離の関係
図 5-1 は、米国カリフォルニア州にあるモバイル市場の専門調査会社「Mobile Experts 社」が作成した、
LoRa アライアンスのホワイトペーパー（写真 5-1）に紹介されたものである。
この図 5-1 から、M2M/IoT デバイスを接続する LPWA ネットワークの伝送速度と通信距離の関係を、俯瞰することができる。

128

IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌©2017 Impress SmartGrid Newsletter第 5 章 日本でもサービスが開始される LoRaWAN ネットワークの構成と導入事例：公開された 2 つの仕様「最新バージョン 1.0.2 」なども解説

sample

図 5-1 M2M/IoT デバイスを接続するネットワークの伝送速度と通信距離

免許不要の周波数帯
免許必要の周波数帯

伝送速度

UNB/SIGFOX

通信距離（m）

BLE：Bluetooth Low Energy、低消費電力型 Bluetooth 4.0
Weightless-P：Weightless SIG（Special Interest Group）が策定した LPWA 規格。伝送速度 200bps 〜 100kbps、通信距
離 2km。http://www.weightless.org/about/weightlessp
RPMA：Random Phase Multiple Access、米国 Ingenu（アンジェヌ）社が開発した LPWA 規格。2.4GHz 帯を使用。伝送速度 60bps 〜 3.8kbps、通信距離 30km
UNB：Ultra Narrow Band、超狭帯域通信。英国 Telensa 社が開発した LPWA 規格。上り 62.5bps、下り 500bps。SIGFOX も
UNB で通信を行う。
出所 https://www.lora-alliance.org/portals/0/documents/whitepapers/20160404JG_Mobile_Experts_Whitepaper_
LoRa_Alliance.pdf、原典：Mobile Experts White Paper for LoRa Alliance、http://www.mobile-experts.net/

写真 5-1 LoRa アライアンスのホワイトペーパーの表紙（2015 年）

出所 https://www.lora-alliance.org/portals/0/documents/whitepapers/20160404JG_Mobile_Experts_Whitepaper_LoRa_Alliance.pdf©2017 Impress SmartGrid Newsletter

IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌

129sample第 6 章 920MHz 帯を使用する Wi-Fi ファミ
リーの LPWA 規格：「 IEEE 802.11ah 」（Wi-Fi HaLow ）標準と最新動向
6.1

6.2

6.3

IEEE 802.11ah：ブランド名は Wi-Fi HaLow.................................................................................................................154
6.1.1

日本では 920MHz 帯（サブギガ帯）を使用........................................................................................................154

6.1.2

IEEE 802.11ah のユースケース（用途）................................................................................................................155

IEEE 802.11ah 規格のプロフィール.......................................................................................................................................157
6.2.1

IEEE 802.11ah 規格の主な仕様...............................................................................................................................157

6.2.2

IEEE 802.11ah と Wi-SUN の違いと共存..........................................................................................................158

6.2.3

IEEE 802.11ac の信号生成回路を有効活用...................................................................................................159

IEEE 802.11ah 規格で使用される周波数帯....................................................................................................................159
6.3.1

802.11ah で使用する 900MHz 帯の状況.............................................................................................................159

6.3.2

802.11ah のチャネルバンド幅の構成......................................................................................................................160〔1〕プライマリーチャネル...............................................................................................................................................161〔2〕セカンダリーチャネル..............................................................................................................................................161

6.3.3

米国は最大 16MHz 幅、日本は最大 1MHz 幅のみ.......................................................................................161〔1〕IEEE 802.11ah の MCS（変調・符号化方式）と伝送速度............................................................161〔2〕タイプ 1 チャネルとタイプ 2 チャネル........................................................................................................... 164

6.3.4
6.4

IEEE802.11ah の伝送速度の例................................................................................................................................ 164

省電力化を重視した IEEE 802.11ah 規格の特徴.........................................................................................................165〔1〕互換性の必要がないこと......................................................................................................................................165〔2〕NDP Ack の追加.........................................................................................................................................................165〔3〕S1G ビーコンの追加..................................................................................................................................................165〔4〕TWT 機能の追加........................................................................................................................................................165〔5〕新プロトコルバージョン.........................................................................................................................................166〔6〕リレー（中継）機能.....................................................................................................................................................166

6.5IEEE 802.11ah 準拠の半導体チップや評価ボードも登場.....................................................................................166〔1〕Newracom：IEEE 802.11ah 準拠のトランシーバ等........................................................................166〔2〕IMEC：IEEE 802.11ah 評価ボード等.........................................................................................................167

6.6

2017 ～ 2018 年に IEEE 802.11ah 準拠の製品...............................................................................................................168©2017 Impress SmartGrid Newsletter

IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌

153

第6章

（ Wi-Fi HaLow ）標準と最新動向
920MHz 帯を使用する Wi-Fi ファミリーの LPWA 規格：「 IEEE 802.11ah 」

sampleIEEE 802.11ah は、LPWA ネットワーク（非セルラー系の規格）の 1 つとして登場し、2016 年

12 月に標準化が完了した規格である＊ 1。日本では、アンライセンスバンド（免許不要周波数帯）の920MHz（サブギガ帯）を使用して、最大伝送速度 4Mbps（チャネル帯域幅 1MHz。日本）、最大通信距離 1㎞の LPWA（省電力型広域通信網）である。

Wi-Fi アライアンスは、IEEE 802.11ah のブランド名を Wi-Fi HaLow（ヘイロー）と命名し、その普及を促進している。

IEEE 802.11ah は、国際的にも広く普及している Wi-Fi ファミリー（従来規格は 100m 程度）の新規格ではあるが、従来の Wi-Fi に比べて低速ながら、通信範囲（カバレッジ）を拡大し、屋内でも屋外でも使用できる LPWA ネットワークである。
ここでは、IEEE 802.11ah 規格のプロフィールを説明しながら、使用される周波数帯や、どのよ
うに省電力化を実現したかなども含めて最新動向を解説する。

6.1 IEEE 802.11ah：ブランド名は Wi-Fi HaLow
6.1.1 日本では 920MHz 帯（サブギガ帯）を使用
M2M/IoT 時代を迎えて、Wi-Fi アライアンスは、米国ラスベガスで開催された「CES 2016」（1 月 6 〜
9 日）開幕直前の 2016 年 1 月 4 日、新しい Wi-Fi ソリューション「Wi-Fi HaLow」（ワイファイ・ヘイロー＊ 2）を発表し、注目を集めた。
この Wi-Fi HaLow は、新しい無線 LAN 規格であるサブギガ帯（Sub-1GHz 帯。日本は 920MHz 帯＊ 3）を使用する IEEE 802.11ah 規格の標準化がほぼ固まってきたことを背景に、Wi-Fi アライアンスがその製品のブランド名として発表したものである。
この IEEE 802.11ah 規格は、表 6-1 に示すように、広く普及している IEEE 802.11a/b/g/n/ac などを含む Wi-Fi ファミリーの 1 つであるが、従来の Wi-Fi が使用してきた、2.4GHz 帯や 5GHz 帯とは異なるサ＊1IEEE 802.11ah/HaLow は、SIGFOX や LoRa などの LPWA とは相補的で、異なる技術であり、必ずしも LPWA に分類されないという見方もある。

＊2：Halo は暈（かさ）、すなわち、月や太陽に雲が薄くかかった際に、周囲に光の輪が現れる後
HaLow（ ヘイロー。Halo と Low を合わせた造語）
光のような大気現象のこと。低消費電力（Low Power ）の IEEE 802.11ah（Wi-Fi ）の電波が暈（かさ）のように広く伝わっていくイメージの表現である。これと類似したものとして、IEEE 802.3 の Ethernet（ イーサネット）がある。Ethernet とは、Ether（エーテル。宇宙に存在し、電磁波や光を運ぶ仮想の物質と考えられていたもの）と Network を合成した神秘的な意味をもつ用語である。Ethernet の発明者であるロバート M. メ
トカフ博士によって、1973 年 5 月 22 日に命名された。

＊3

154

（1）特定小電力
920MHz 帯の特定小電力無線局や簡易無線局の電波出力（日本）は、ARIB（電波産業界）によって、次のように規定されている。
無線局：免許人不要／免許不要、① 1mW 以下（ ARIB STD-T108 ）、② 2 0mW 以下（ A R I B STD-T108 ）の 2 種類がある。
（ 2）簡易無線局：免許人不要／登録必要、250mW 以下（ ARIB STD-T108 ）IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌©2017 Impress SmartGrid Newsletter

第6章（ Wi-Fi HaLow ）標準と最新動向
920MHz 帯を使用する Wi-Fi ファミリーの LPWA 規格：「 IEEE 802.11ah 」

sampleブギガ帯〔日本は 920MHz 帯（915.9 〜 929.7MHz）〕を使用するため、従来の規格と互換性を必要としな
い仕様となっている（2.4GHz 帯や 5GHz 帯、920MHz 帯はいずれも免許不要帯）。
表 6-1 IEEE 802.11 ワーキンググループにおける各無線 LAN 規格の比較
項目

規格名

完了時期

Wi-Fi

アライアンス名
周波数帯域

チャネル帯域幅

IEEE802.11IEEE
802.11aIEEE
802.11bIEEE
802.11g

IEEE802.11nIEEE802.11acIEEE
802.11adIEEE
802.11af

1997 年 6 月 1999 年 9 月 1999 年 9 月 2003 年 6 月 2009 年 9 月 2013 年 12 月 2012 年 10 月 2013 年 12 月

IEEE
802.11ah2016 年 12 月

Wi-Fi

Wi-Fi

Wi-Fi

Wi-Fi

Wi-Fi

Wi-Fi

Wi-Fi

Wi-Fi

Wi-Fi HaLow

2.4GHz 帯

5GHz 帯

2.4GHz 帯

2.4GHz 帯

2.4GHz 帯
5GHz 帯5GHz 帯60GHz 帯700MHz 帯

サブギガ帯：表 4 参照
920MHz 帯（日本）等

20MHz 幅20MHz 幅40MHz 幅20MHz 幅40MHz 幅80MHz 幅
160MHz 幅

2.16GHz 幅

6MHz 幅
7MHz 幅
8MHz 幅

1MHz 幅
2MHz 幅
4MHz 幅
8MHz 幅16MHz 幅20MHz 幅20MHz 幅20MHz 幅・4Mbps（1MHz 幅の場合）
・86.7Mbps
150Mbps
867Mbps
6.75Gbps 35.6Mbps ［54MbpsShort-GI の場合］
（20MHz 幅）（40MHz 幅）（80MHz 幅）（2.4GHz 幅） （8MHz 幅）（16MHz 幅の場合）
・117Mbps［2 ストリーム］（16MHz 幅の場合）

最大伝送速度（ストリーム当たり）

2Mbps

通信距離

100m

100m

100m

100m

100m

100m

10m

100 〜 500m

1km

変調方式

DSSS

OFDM

DSSS

OFDM

OFDM

OFDM

・π/4BPSK
・OFDM

OFDM

OFDM

54Mbps（20MHz 幅）

11Mbps

DSSS：Direct Sequence Spread Spectrum、直接拡散方式
Short-GI：Short Guard Interval、短いガード・インターバル。OFDM 変調方式で、信号が相互干渉しないように設けられる短いガード区間のこと。
π /4BPSK：BPSK を拡張し、π /4 シフトした BPSK（シングルキャリア）
BPSK：Binary Phase Shift Keying、2 相位相変調
OFDM：Orthogonal Frequency Division Multiplexing、直交周波数分割多重（マルチキャリア）
出所 各種資料をもとに編集部作成

6.1.2 IEEE 802.11ah のユースケース（用途）
また、表 6-1 に示すように、従来の IEEE 802.11 規格（Wi-Fi）は、これまでパソコンやスマ―トフォンなどにおける大量のデータ通信や高品質画像などの通信を目指して、
11Mbps ⇒ 54Mbps ⇒ 600Mbps ⇒ 6.75Gbpsと、伝送速度の高速化を目指して機能を拡張してきた。
しかし、M2M/IoT 時代では、小量なデータを扱うセンサーやウェアラブル端末などの IoT デバイスが、250 ～ 500 億個もネットワークに接続される環境となるため、高速化というよりは、通信モジュールが低価格・低消費電力（省電直型）で、かつ通信距離の長さ（カバレッジ。通信範囲）を重視したネットワークが求められる。
このため、IEEE 802.11ah 規格は、LPWA（Low Power Wide Area、省電力型広域無線網）の 1 つとしても期待される通信規格の 1 つとなっている。
同規格が目指すユースケース（利用例）としては、次のような 3 つの用途が考えられている。

©2017 Impress SmartGrid Newsletter

IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌

155

第6章

（ Wi-Fi HaLow ）標準と最新動向
920MHz 帯を使用する Wi-Fi ファミリーの LPWA 規格：「 IEEE 802.11ah 」【ユースケース 1：M2M/IoT 分野への適用を明確にした用途】

sampleセンサーやスマートメーター（スマートグリッド）、アクチュエータ、ウェアラブル端末などを相互接続する通信（図 6-1）。
【ユースケース 2：バックホール回線としての用途】

センサーやスマートメーターから集まったデータを幹線（バックボーン回線）に中継する通信回線（バックホール回線）としての用途。
【ユースケース 3：従来の Wi-Fi 通信を長距離化する用途（通信距離拡張 Wi-Fi）】
従来の無線 LAN の用途と類似のシナリオであるが、従来の無線 LAN で間に合う領域には従来の技術を使用し、より長距離が必要で省電力が求められる領域には IEEE 802.11ah を使用して補完する用途。

このうち、ユースケース 1、2 は、特に M2M/IoT 向けの用途に適したもので、屋内だけでなく屋外でも通信が可能となっている。
IEEE 802.11ah（Wi-Fi HaLow）は、以上のようなユースケースのほかに、スマートホーム（スマートハウス）やコネクテッド・カー、デジタル・ヘルスケアの分野をはじめ、製造業や小売業、農業、スマートシ
ティなど、M2M/IoT 環境で省電力が求められる新しい環境においても活用することが可能になる。
図 6-1 IEEE 802.11ah のユースケース：スマートグリッドへの適用例（イメージ）

インターネット

ユーティリティ（電気・ガス・水道等）

データ収集＆
制御装置

分散オートメ―ション装置

ガス
メーター

IEEE 802.11ah

アクセスポイント

分散オートメ―ション装置〔広域通信網〕
無線通信回線–〔地域（近隣）通信網〕

水道
メーター

電力
メーター

〔家庭内通信網〕

有線通信回線

出所 Potential Compromise for 802.11ah Use Case Document、Qualcomm、Date: 2011-03-17

156

IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌©2017 Impress SmartGrid Newsletter索引

数字・アルファベット■ 数字
3GPP���������������������������������������������������������������������������������������������������������20
3GPP TSG�����������������������������������������������������������������������������������������130

sample

BPSK������������������������������������������������������������������������������������������155, 163■C

3GPP におけるリリース（Rel.13 ～ Rel.16）のCAGR�������������������������������������������������������������������������������������������������������19

ロードマップ����������������������������������������������������������������������������������������25

CAMA/CA+RID�������������������������������������������������������������������������158

3GPP における LPWA の検討状況�������������������������������������24

Cat-0��������������������������������������������������������������������������������������������������23, 60

3GPP におけるセルラー系LPWAの2つの流れ������24, 29

Cat-1����������������������������������������������������������������������������������������������������������60

3 セクターモデル�������������������������������������������������������������������������������65

Cat-M1�������������������������������������������������������������������������������������20, 21, 63

5G Project�����������������������������������������������������������������������������������������102

Cat-M1（eMTC）仕様�������������������������������������������������������������������62��������������������������������������������������������������������������������������32
5G（第 5 世代）

Cat-M1 と NB-IoT のまとめ������������������������������������������������������66

5G（第 5 世代）の 5 つの要求条件������������������������������������������34

Cat-M2�����������������������������������������������������������������������������������������������������22

5G（第 5 世代）の国際標準化のロードマップ����������������32

Cat-NB1��������������������������������������������������������������������������������������������������22

12 バイトのデータのイメージ�����������������������������������������������117

Cat-NB2��������������������������������������������������������������������������������������������������22

15dB���������������������������������������������������������������������������������������������������������� 71

CE：Coverage Enhancement����������������������������������������������26

15dB のカバレッジ拡張���������������������������������������������������������������24

CoAP��������������������������������������������������������������������������������������������������������39

16QAM������������������������������������������������������������������������������������������������163

CSS���������������������������������������������������������������������������������������������������������132

20dB��������������������������������������������������������������������������������������������������71, 76

Cycleo（シークレオ）社�����������������������������������������������������54, 132

23dB��������������������������������������������������������������������������������������������������62, 76
23dB のカバレッジ拡張���������������������������������������������������������������24■D

64QAM������������������������������������������������������������������������������������������������163

D-BPSK�����������������������������������������������������������������������������������������������121

200kHz 幅�����������������������������������������������������������������������������������65, 116

docomo M2M プラットフォーム������������������������������������������89

256QAM���������������������������������������������������������������������������������������������163

DRX����������������������������������������������������������������������������������������������������������70

802.11ah で使用する 900MHz 帯の状況������������155, 159

DRX から eDRX への拡張��������������������������������������������������������� 71��������������������������������������155
920MHz 帯（915.9 〜 929.7MHz）

DSB��������������������������������������������������������������������������������������������������������121

920MHz 帯電子タグシステム��������������������������������������������������27

DSSS������������������������������������������������������������������������������������������������������155■A■E

Ack���������������������������������������������������������������������������������������������������������165

EC-GSM-IoT�������������������������������������������������������������������������������20, 59

AES��������������������������������������������������������������������������������������������������������144

eDRX������������������������������������������������������������������������������������������������70, 86

AES-128����������������������������������������������������������������������������������������������144

EMS�������������������������������������������������������������������������������������������������������101

ALOHA-type of protocol������������������������������������������������������141eMTC���������������������������������������������������������������������������������������21, 61, 69

AM：Amplitude Modulation���������������������������������������������121

eMTC と NB-IoT のサービスイメージ�������������������������������22

ARIB STD-T108��������������������������������������������������������������������������160

ETRI������������������������������������������������������������������������������������������������������167

au OPEN DEVICE DEVELOPER SITE��������������������� 91

ezFinder BUSINESS�������������������������������������������������������������������99

Availability������������������������������������������������������������������������������������������50■B

BLE�������������������������������������������������������������������������������������������������87, 129©2017 Impress SmartGrid Newsletter■F

FDD�����������������������������������������������������������������������������������������������������������62
FHSS�����������������������������������������������������������������������������������������������������120

IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌

169

索引

inteliLIGHT�������������������������������������������������������������������������������������145

FSK���������������������������������������������������������������������������������������������138, 158

IoT��������������������������������������������������������������������������������������������������������������19
IoT 応用の 2 つの市場セグメント�����������������������������������������50■G

IoT が与える経済的効果の例�������������������������������������������������28

GSA�����������������������������������������������������������������������������������������������������������74

IoT ゲートウェイ����������������������������������������������������������������������30, 88

GFSK������������������������������������������������������������������������������������������120, 140
GSM����������������������������������������������������������������������������������������������������������74
GSMA����������������������������������������������������������������������������������������������16, 83
GSMA INDUSTRY PAPER��������������������������������������������������17
GSMA における分野別 LPWA の市場分析������������������16

IoT 関連のデバイス������������������������������������������������������������������������18

IoT セキュリティガイドライン ver1.0������������������������������� 41
IoT セキュリティガイドライン ver1.0 の目次��������������42
IoT セキュリティ対策の 5 つの指針������������������������������������43
IoT デバイス����������������������������������������������������������������������������������������14

GSM の跡地を利用する形態����������������������������������������������������73

IoT デバイス数の推移������������������������������������������������������������������14■H

IoT に関するセキュリティ���������������������������������������������������������40��������������������������������������������������������������������������20
HaLow（ヘイロー）

IoT ネットワーク・プロトコル�����������������������������������������������30

HAL�������������������������������������������������������������������������������������������������������143■I

IA/BA�����������������������������������������������������������������������������������������������������15
IEEE���������������������������������������������������������������������������������������������������������20
IEEE 802.11ac��������������������������������������������������������������������������������159
IEEE 802.11ah���������������������������������������������������������������������������������� 21
IEEE 802.11ah 規格の主な仕様����������������������������������������157
IEEE 802.11ah と Wi-SUN の違い������������������������������������158
IEEE 802.11ah の事例�����������������������������������������������������������������59
IEEE 802.11ah のチャネルバンド幅構成���������������������161
IEEE802.11ah の伝送速度�����������������������������������������������������164
IEEE 802.11ah の物理層の MCS��������������������������������������163
IEEE 802.11ah のユースケース�������������������������������154, 155
IEEE 802.11ah 評価ボード����������������������������������������������������167
IEEE 802.11 ワーキンググループにおける各無線 LAN 規格の比較����������������������������������������������������������155
IEEE 802.15.4���������������������������������������������������������������������������������158
�������������������������������������������������������������158
IEEE 802.15.4g（SUN）
IEEE 802.15WG����������������������������������������������������������������������������158
IESG����������������������������������������������������������������������������������������������������������39
IETF���������������������������������������������������������������������������������������������������������38�������������������������������������������39
IETF 97 Proceedings（議事録）
IETF に LPWAN ワーキンググループ������������������������������38
IIC���������������������������������������������������������������������������������������������������������������13
IIC の設立����������������������������������������������������������������������������������������������29
IIoT�����������������������������������������������������������������������������������������������������������30
IIRA����������������������������������������������������������������������������������������������������������30
IMEC�����������������������������������������������������������������������������������������������������167
IMT ビジョン勧告���������������������������������������������������������������������������35
Ingenu（アンジェヌ）のサービスと動向��������������������������57

170

sampleFlashnet����������������������������������������������������������������������������������������������145

IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌

IoT デバイスの低コスト化の仕組みの例������������������������69
IoT ネットワークシステムのプロトコル構成���������������� 31
IoT プラットフォーム��������������������������������������������������������������������30
IP スタック�����������������������������������������������������������������������������������������143
ISB�����������������������������������������������������������������������������������������������������������120
ITU������������������������������������������������������������������������������������������������������������12
ITU-T Y.2060������������������������������������������������������������������������������������12
ITU-T Y.2060（Y.4000)��������������������������������������������������������������12
ITU-T における IoT の定義������������������������������������������������������ 11
IVI��������������������������������������������������������������������������������������������������������������13■K

KCCS/SIGFOX チャネルパートナープログラム����114
KCCS のビジネスモデル������������������������������������������������ 112, 113
KCCS のプロフィール����������������������������������������������������������������107
KDDI IoT クラウド Creator���������������������������������������������������95
KDDI IoT コネクト Air��������������������������������������������������������������95
KDDI の IoT/LPWA 関連の最近の主な取り組み��� 91
KDDI の LPWA 戦略��������������������������������������������������������������������� 91
KDDI の全方位的な LPWA 戦略�����������������������������������������93■L

LoRa��������������������������������������������������������������������������������������������������20, 54
LoRa GPS Box�������������������������������������������������������������������������������149
LoRa PoC キット������������������������������������������������������������������������������96
LoRa PoC キットの提供範囲��������������������������������������������������96
LoRaWAN�������������������������������������������������������������������������������������������� 21
LoRaWAN 仕様：バージョン V1.0.2�������������������������������138
LoRaWAN（通信システム規格）の内容�����������������������138
LoRaWAN における暗号化とセキュリティ��������������144
LoRaWAN におけるセンサーとネットワークサーバの通信の仕組み�������������������������������143©2017 Impress SmartGrid Newsletter

索引

LoRaWAN に対応する半導体チップ�����������������������������146

sampleLTE のガードバンドを利用する形態��������������������������������73

LoRaWAN ネットワークが提供されている国々�������134

LTE 版 LPWA����������������������������������������������������������������������������������� 21

LoRaWAN の MAC 層における���������������� 61
LTE ベース IoT 無線技術（セルラー系 IoT）

クラス A、クラス B、クラス C の機能������������������������������141

LTE をベースの Cat-M1、NB-IoT��������������������������������������� 61

LoRaWAN の MAC 層におけるプロトコル構成：LoRa MAC����������������������������������������������140
LoRaWAN のサービスと動向�������������������������������������������������54
LoRaWAN のネットワーク・トポロジー����������142, 143
LoRaWAN の物理層①：変調方式���������������������������������139
LoRaWAN の物理層②：伝送速度���������������������������������140
LoRaWAN のプロトコル構成����������������������������������������������138����������������������������������133
LoRaWAN は「通信システム規格」
LoRaWAN リージョナルパラメータ：バージョン V1.0�������������������������������������������������������������������������������138
LoRa アライアンスのプロフィール�����������������������������������133
LoRa アライアンスのホワイトペーパー�������������������������128
LoRa 地滑り監視センサー������������������������������������������������������148
LoRa 水位監視センサーの設置例�������������������������������������148
LoRa の変調方式��������������������������������������������������������������������������139
LoRa は「変調方式」のこと����������������������������������������������������132
LoRa 方式の位置づけ���������������������������������������������������������������132
LoRa モジュール����������������������������������������������������������������������������147
LoR アライアンスの最新のホワイトペーパーの表紙������������������������������������������131
LPWA������������������������������������������������������������������������������������������� 11, 106
lpwan WG���������������������������������������������������������������������������������������������38
lpwan WG における
LPWA 関係の標準化のロードマップ��������������������������������39
LPWA 技術とそのアプリケーション適用分野�����������63
LPWA 対応 IoT ゲートウェイ機器��������������������������������������85
LPWA 登場の背景��������������������������������������������������������������������������13
LPWA における LoRaLAN の位置づけ�����������������������131
LPWA による「浸水監視サービス」の実証実験��������97
LPWA ネットワークを活用した
IoT プラットフォーム�����������������������������������������������������������������103
LPWAネットワークを活用したサービス活用例�����101
LPWA モジュールのコスト������������������������������������������������������67
LPWA モジュールのコスト削減�������������������������������������������68�����������������������������������������33
LPWA もとり込む 5G（第 5 世代）
LPWA もとり込む 5G（第 5 世代）のサービスと要求条件����������������������������������������������������������������������34
LTE-A�����������������������������������������������������������������������������������������������������20
LTE-M��������������������������������������������������������������������������������������������� 21, 61
LTEM������������������������������������������������������������������������������������������������������ 61
LTE-M（eMTC）タスクグループ������������������������������������������83
LTE 帯域内で供用する形態����������������������������������������������������73©2017 Impress SmartGrid Newsletter■M

M2B�����������������������������������������������������������������������������������������������������������55
M2B コミュニケーションズ����������������������������������������������������136
M2B コミュニケーションズのプロフィール����������������137
M2M����������������������������������������������������������������������������������������������������������12
M2M/IoT����������������������������������������������������������������������������������������������12

MAC������������������������������������������������������������������������������������������������������141
MAC 層�����������������������������������������������������������������������������������������������158
Massive MIMO�����������������������������������������������������������������������������102
MBB���������������������������������������������������������������������������������������������������������� 71
MCS�������������������������������������������������������������������������������������������������������162
MIC���������������������������������������������������������������������������������������������������������144
MIMO������������������������������������������������������������������������������������������������������69
MPDCCH����������������������������������������������������������������������������������������������62
MTC��������������������������������������������������������������������������������������������������23, 61
MVNO��������������������������������������������������������������������������������������������������107
MWC 2017������������������������������������������������������������������������������������������� 81
MWC 2017 に出展された
LoRa アライアンスのメンバー企業と製品������������������135■N

NB-IoT��������������������������������������������������������������������������������������������20, 63
NB-IoT（Cat-NB1）仕様��������������������������������������������������������������62
NB-IoT キャリア�������������������������������������������������������������������������������65
NB-IoT タスクグループ���������������������������������������������������������������83「NB-IoT」に準拠した世界初のデモ�����������������������������������73
NB-IoT を運用する場合の 3 つのシナリオ���������������������72
NDP Ack��������������������������������������������������������������������������������������������165
Newracom�����������������������������������������������������������������������������������������166
NTT ドコモの LPWA 戦略�������������������������������������������������������85
NTT ドコモ・ベンチャーズ������������������������������������������������������53
NTT 西日本�����������������������������������������������������������������������������������������56■O

OFDM������������������������������������������������������������������������������������������69, 162■P

PoC�������������������������������������������������������������������������������������������������������������92
PRB������������������������������������������������������������������������������������������������������������62
PSM�����������������������������������������������������������������������������������������������������������70

IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌

171

索引

■Q

QPSK�����������������������������������������������������������������������������������������������������163■R

RAN：Radio Access Network��������������������������������������������32
RAN Workshop on 5G���������������������������������������������������������������32
Repetition���������������������������������������������������������������������������������������������25
REST API�����������������������������������������������������������������������������������������112
RFC�����������������������������������������������������������������������������������������������������������39
RID����������������������������������������������������������������������������������������������������������158
RoHC��������������������������������������������������������������������������������������������������������39

sampleSub-1GHz 帯�������������������������������������������������������������������������������������154■T

TDD����������������������������������������������������������������������������������������������������������62
TG4g������������������������������������������������������������������������������������������������������158

TGah������������������������������������������������������������������������������������������������������167

Toami for DOCOMO�������������������������������������������������������������������89����������������������������������������������������������������������������������89
Toami（トアミ）TWT 機能������������������������������������������������������������������������������������������165■U

RoLaWAN による河川水位の監視����������������������������������151

UE：User Equipment����������������������������������������������������������������60

RPMA�������������������������������������������������������������������������������������������57, 129

UNB�����������������������������������������������������������������������������������������������53, 129■S

S1G ビーコン�������������������������������������������������������������������������������������165
SCHC��������������������������������������������������������������������������������������������������������39
Semtech�������������������������������������������������������������������������������������������������54
Short-GI�����������������������������������������������������������������������������������������������155■V

VoLTE����������������������������������������������������������������������������������������������������76■W

WebAPI（REST API）
��������������������������������������������������������������112

SIGFOX������������������������������������������������������������������������������������������������� 21

WECA��������������������������������������������������������������������������������������������������159

SIGFOX エコシステムパートナー�������������������������������������116

Weightless-P�����������������������������������������������������������������������������������129

SIGFOX がサービスを展開している国々�����������������������54

Wi-Fi HaLow�����������������������������������������������������������������������������������154

SIGFOX サービスの料金体系���������������������������������������������124

WiMAX フォーラム：R2.1AEv05/R2.2AEv03���������36

SIGFOX ネットワーク対応デバイス�������������������������������122

WiMAX フォーラムにおける LPWA の検討状況����37

SIGFOX ネットワークにおける通信の特徴��������������118

WiMo��������������������������������������������������������������������������������������������������������74

SIGFOX ネットワークの UNB 通信の仕組み�����������117
SIGFOX ネットワークの主な適合分野�������������������������123
SIGFOX ネットワークの技術的な特徴�������������������������116
SIGFOX ネットワークの特徴と工夫������������������������������117
SIGFOX ネットワークの無線特性������������������������119, 120
SIGFOX の意味���������������������������������������������������������������������21, 109
SIGFOX のエリアカバー計画�����������������������������������������������124
SIGFOX の技術白書������������������������������������������������������������������110
SIGFOX のサービスと動向������������������������������������������������������53
SIGFOX の実証試験������������������������������������������������������������������113■X

XGP�����������������������������������������������������������������������������������������������������������37
XGP バージョン 3.3��������������������������������������������������������������������������38
XGP フォーラム���������������������������������������������������������������������������������37
XGP フォーラムにおける LPWA の検討状況�������������38■Y

Y.4000������������������������������������������������������������������������������������������������������12

SIGFOX の導入事例������������������������������������������������������������������124
SIGFOX の導入分野������������������������������������������������������������������126
SIGFOX のビジネスモデル����������������������������������������������������109
SIGFOX のプロフィール����������������������������������������������������������109
SIGFOX の無線伝搬試験の結果��������������������������������������114
SORACOM vConnec Core�����������������������������������������������������95
SoS�������������������������������������������������������������������������������������������������������������12
SoS 的な特徴をもった IoT��������������������������������������������������������13
SPI�����������������������������������������������������������������������������������������������������������143
SSB-SC�������������������������������������������������������������������������������������������������121

172

IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌©2017 Impress SmartGrid Newsletter

索引

日本語

sample■あ■く

アイドル状態���������������������������������������������������������������������������������������70

クラス A（必須）の送受信のメカニズム�������������������������141

アジャイル開発手法�����������������������������������������������������������������������95

繰り返し送信��������������������������������������������������������������������������������������25���������144
アプリケーションセッションキー（AppSKey）
アベイラビリティ������������������������������������������������������������������������������50
アンライセンス帯���������������������������������������������������������������������50, 51
アンライセンスバンド������������������������������������������������������������18, 51■こコインパーキング向け車両検知システムの例����������125
広域 IoT デバイス����������������������������������������������������������������������������17
広域 IoT デバイス接続のケース���������������������������������������������17■い

後方互換性�������������������������������������������������������������������������������������������25

イネイブラー����������������������������������������������������������������������������������������92

子どもの見守りシステム����������������������������������������������������������104

イノベーション�����������������������������������������������������������������������������������13

コネクテッド（接続）状態�����������������������������������������������������������70

インダストリアル・インターネット�������������������������������������28

コンピューティングリソース���������������������������������������������������� 41■う■さウフル（uhuru）
����������������������������������������������������������������������������������55

サイバーセキュリティ基本法���������������������������������������������������40■えサイバーセキュリティ戦略��������������������������������������������������������40

エイビット������������������������������������������������������������������������������������������136
エチケット動作�������������������������������������������������������������������������������161
エッジ�������������������������������������������������������������������������������������������������������30
エネゲート���������������������������������������������������������������������������������������������56
エリクソンによる LPWA の市場分析�������������������������������17■お温度監視���������������������������������������������������������������������������������������������125■かガードバンド����������������������������������������������������������������������������������������72
各種厨房機器の状態監視������������������������������������������������������126
拡張 MTC����������������������������������������������������������������������������������������������23
カバレッジ������������������������������������������������������������������������������������������155
カバレッジ拡張���������������������������������������������������������������������������������� 71
間欠受信������������������������������������������������������������������������������������������������70
関西電力の LoRa 方式による IoT サービス�������������������57■きキャリア��������������������������������������������������������������������������������������������������33
キャリアセンス��������������������������������������������������������������������������������164
京セラコミュニケーションシステム（KCCS）のプロフィール�������������������������������������������������������������������������������������108
狭帯域信号特性����������������������������������������������������������������������������118©2017 Impress SmartGrid Newsletter

サイバーセキュリティ経営ガイドライン��������������������������40
サイバーセキュリティ対策の強化に向けた
第二次提言�������������������������������������������������������������������������������������������40
サイバーセキュリティに関する規制／
ガイドラインの動向�����������������������������������������������������������������������40
サブキャリア�������������������������������������������������������������������������������������162
サブキャリア間隔�����������������������������������������������������������������������������69■し静岡県・藤枝市�����������������������������������������������������������������������������103
シミュレータ装置����������������������������������������������������������������������������� 91
周波数帯域幅����������������������������������������������������������������������������������116
周波数ダイバーシチ��������������������������������������������������������������������117
周波数ホッピング方式��������������������������������������������������������������120
収容可能な端末（デバイス）数�����������������������������������������������72
情報通信白書�������������������������������������������������������������������������������������14
シングルキャリア周波数帯幅�����������������������������������������������117■すスター・スター（Star-of-Star）構成���������������������������������142
スペースダイバーシチ����������������������������������������������������������������118
スマートシティに設置される
大量 IoT デバイスの例�����������������������������������������������������������������64
スマートパーキング���������������������������������������������������������������������125
スマートメーターシステム
セキュリティガイドライン���������������������������������������������������������40

IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌

173

索引

単一 NB-IoT キャリアの例��������������������������������������������������������65■せ短距離 IoT デバイス接続のケース���������������������������������������18

世界各地の LPWA サービスの展開 ：商用 / 実証試験、計画������������������������������������������������������������������83

短距離 IoT デバイス���������������������������������������������������������������17, 30

端末の大量接続��������������������������������������������������������������������������������72

世界の IoT デバイス数の推移および予測�����������������������15■ち

セカンダリーチャネル����������������������������������������������������������������161

チャネルバンド幅��������������������������������������������������������������������������160

セキュリティガイドライン���������������������������������������������������������40

千葉県・幕張エリアで「NB-IoT」を実証実験���������102������������������������������������������������������������������ 21
セムテック（Semtech）

チャネル帯域幅����������������������������������������������������������������������69, 160

������������������������������������������������������������������������18
セルラー（Cellular）

中国製造 2025������������������������������������������������������������������������������������13

セルラー系 IoT 仕様の今後の拡張��������������������������������������75

超高速通信�����������������������������������������������������������������������������������33, 34

セルラー系 LPWA���������������������������������������������������������������������������59

超多数端末の同時接続�������������������������������������������������������33, 34

セルラー系 LPWA と非セルラー系 LPWA��������������������20
セルラー系 LPWA と非セルラー系 LPWA の特徴の比較�����������������������������������������������������������������������������������51, 52
セルラー系 LPWA の動向���������������������������������������������������������� 21
全世界で通信接続される
各種デバイス（機器）数の推移�����������������������������������������������19■て低コスト化��������������������������������������������������������������������������������������������33
低コスト化・省電力化�����������������������������������������������������������������34
低コスト化のための要件������������������������������������������������������������68
低消費電力化�������������������������������������������������������������������������������������70
低遅延化������������������������������������������������������������������������������������������������33■そ

低遅延化・高信頼性���������������������������������������������������������������������34

走行距離連動型（PAYD）保険���������������������������������������������66

デジタル変調������������������������������������������������������������������������������������163

ソフトバンクの LPWA 戦略��������������������������������������������������100����������������������������40
電力 ISAC（情報共有と分析センター）����������������������������������������������������������������55
ソラコム（SORACOM）

電力制御システムセキュリティガイドライン���������������40■た

電力節減モード���������������������������������������������������������������������������������70

第 1 の波��������������������������������������������������������������������������������������������������29■と第 2 の波��������������������������������������������������������������������������������������������������29

ドコモの回線管理プラットフォーム�����������������������������������89

第 3 の波��������������������������������������������������������������������������������������������������29

トランシーバ�������������������������������������������������������������������������������������167

��������������������������������������������������������������������������������������32
第 5 世代（5G）
第 5 世代（5G）の利用シナリオと重要な 3 つの要素����������������������������������������������������������������������������36
第 97 回 IETF ミーティング�������������������������������������������������������38
ダイキン工業���������������������������������������������������������������������������������������56
ダイバーシチ�����������������������������������������������������������������������������69, 117
代表的な LPWA：
セルラー系 LPWA と非セルラー系 LPWA��������������������19
タイプ 1 チャネル���������������������������������������������������������������������������164
タイプ 2 チャネル���������������������������������������������������������������������������164
大容量化����������������������������������������������������������������������������������������33, 34
大量 MTC����������������������������������������������������������������������������������������������35
大量（マッシブ）IoT�����������������������������������������������������������������������50
ダウンクロッキング����������������������������������������������������������������������159
宅配ピザにおける作業空間の温度監視の例������������125
多数端末同時接続��������������������������������������������������������������������������33
単位チャネル幅�������������������������������������������������������������������������������116
単一 NB-IoT キャリアの容量���������������������������������������������������66

174

sampleスロット�����������������������������������������������������������������������������������������������141

IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌■に日本で提供される予定の LPWA の概略的な仕様���28
日本と米国における 802.11ah のチャネル割当て���162
日本の LPWA の市場予測�����������������������������������������������������107■ねネットワークセッションキー（NwkSKey）
������������������144■はバックホール回線������������������������������������������������������������������21, 156
ハンドオーバー��������������������������������������������������������������������������37, 76
半二重通信�����������������������������������������������������������������������������������60, 68■ひ非セルラー系 IoT デバイス出荷数予測����������������������������48
非セルラー系 LPWA���������������������������������������������������������������������27©2017 Impress SmartGrid Newsletter索引

非セルラー系 LPWA 技術の比較�����������������������������������������53
広いカバレッジを実現する技術��������������������������������������������26■ふ
ブイグテレコム（Bouygues Telecom）
�����������������������������55
フェーズ 1����������������������������������������������������������������������������������������������32
フェーズ 2����������������������������������������������������������������������������������������������32
符号化率���������������������������������������������������������������������������������������������164

sampleリレー（中継）機能�����������������������������������������������������������������������166■ろ

ロバスト性������������������������������������������������������������������������������������������140■わ

ワイヤレス IoT アドホックグループ������������������������������������24

プライマリーチャネル����������������������������������������������������������������161
プラットフォーム Industrie 4.0����������������������������������������������13
プロトコルバージョン 0�������������������������������������������������������������166
プロトコルバージョン 1�������������������������������������������������������������166
分野別に見る全世界のLPWA 端末（デバイス）の接続数の推移������������������������16■へ
平成 28 年版 情報通信白書������������������������������������������������������14
ペイロード������������������������������������������������������������������������������������������144■まマルチキャリア��������������������������������������������������������������������������������162
マルチパス環境�������������������������������������������������������������������������������158■みミッションクリティカル IoT�����������������������������������������������������50
ミドルウェア����������������������������������������������������������������������������������������30■む
無線ネットワーク全体におけるLPWA の位置づけ�����������������������������������������������������������������������109■め
免許必要帯�������������������������������������������������������������������������������������������50
免許不要帯������������������������������������������������������������������������������������������� 51■ゆユーティリティ�����������������������������������������������������������������������������������49■らライセンス帯��������������������������������������������������������������������������������50, 51
ライセンスバンド����������������������������������������������������������������������17, 50
乱数ベース�����������������������������������������������������������������������������������������141■り
リリース（Release）
�������������������������������������������������������������������������20©2017 Impress SmartGrid Newsletter

IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌

175sample◎ IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌 ［ NB-IoT/ Cat-M1 から LoRaWAN/ SIGFOX/ IEEE 802.11ah まで］［執筆］

インプレスSmartGrid ニューズレター編集部 ［第 1 章、第 2 章、第 3 章、第 4 章、第 5 章、第 6 章］

［取材協力］（掲載順）

藤岡 雅宣（ふじおか まさのぶ） エリクソン・ジャパン株式会社 CTO（チーフ・テクノロジー・オフィサー）［第 1 章、第 2 章］
KDDI 株式会社［第 1 章、第 3 章］
株式会社 NTTドコモ［第 3 章］
京セラコミュニケーションシステム株式会社［第 4 章］
田中 雅人（たなか まさと） 株式会社 M2Bコミュニケーションズ 代表取締役［第 5 章］
島田修作（しまだ しゅうさく） シュビキスト・テクノロジーズ・ギルド 代表［第 6 章］

［プロデュース］

インプレスSmartGrid ニューズレター編集部
電力産業や ICT 産業のみならず、家電産業、半導体産業、住宅・建築産業、自動車産業など複数分野にまたがって発展している「スマートグリッド」に関する最先端の情報を定期的に提供する、日本初の「インプレス SmartGrid ニューズレター」を 2012 年 10 月に創刊。主に企業や組織の（ 2 ）戦略部門（ビジネス動向分野）、（ 3 ）研究開発部門（技術・標準化動向分野）の方々を読者対象と（ 1 ）マーケティング部門（市場動向分野）、（ http://sgforum.impress.
し、冊子版と電子版の両方を月刊で発行する。本誌と連動した Web サイト「インプレス SmartGrid フォーラム」

co.jp/ ）も運営し、企業や組織を超えた共通の「場」を提供するメディアとなるよう活動を行っている。

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◎ 本文 DTP 制作

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◎ 編集

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インプレス SmartGrid ニューズレター編集部

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インプレス SmartGrid ニューズレター編集部

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IoT 時代の次世代無線通信規格 LPWA の全貌
NB-IoT/ Cat-M1 から LoRaWAN/ SIGFOX/ IEEE
802.11ah まで
2017 年 3 月 15 日 初版発行
編著者

インプレス SmartGrid ニューズレター編集部

発行人

中村 照明

編集長

威能 契

発行所

株式会社インプレス〒 101-0051 東京都千代田区神田神保町一丁目 105 番地

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