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IoTを牽引する広域センサネットワークLPWA の最新動向と将来展望(4)

千葉大学 名誉教授 阪田史郎

3.2 5GのLPWA

5Gは、IMT-2020(IMTはInternationalMobileTelecommunications)が示す通り2020年のサービス開始を目標に、3GPPが2014年に検討を開始した。当初は、①の4GのMBBを数十倍高速化した下り最大20Gbpsの高速通信のみを目標とした。しかし、その後のIoTや自動運転等への急速なニーズの広がりに伴い、要求性能項目が大きく異なる3種類のサービスを規格化することになった。

①eMBB(enhancedMBB):超高速
②URLLC(Ultra-ReliableandLowLatencyCommunications):超高信頼低遅延
③mMTC(massiveMachineTypeCommunications):多数同時接続

LPWAに対応するのは③であるが、2019年5月現在、4GのLTE版LPWAよりも高性能化して独自仕様LPWAと差別化するか、低性能化して独自仕様LPWAと同等の性能で対抗するかを含め、議論中である。

4.全体比較と今後の展望

2019年5月現在、先行している独自仕様のLoRa、Sigfoxと、LTE版LPWAのLTE-M(eMTC)、NB-IoTの価格見込の概要を図4.1に示す。LPWAをこれまでの変遷から展望すると、2017年までは黎明期、2018~2020年の競争が激化する成長期を経て、2021年以降は市場競争力に劣るLPWAが淘汰される普及期になると予測できる。普及期には、LPWAを利用したIoTサービスが人々の生活の様々な局面に浸透していく。

図4.1 LPWAのサービスイメージ

成長期の2018年以降乱立状態に突入した多くの独自仕様LPWA、セルラーLPWAについては、応用に求められる性能や機能、価格等に応じて、すみ分けが進むと考えられる。例えば、図4.2のように、安定性/信頼性やセキュリティ、拡張性などがより求められる公共性の高い応用、交通制御・監視やGPSを駆使した各種追跡などモビリティが求められる応用、広域のカバー領域が必要なアプリケーションに対してはセルラーLPWA、農業や見守り、健康・フィットネス、家電の遠隔制御のような低価格や低消費電力がより求められる個人の生活に密着した民間の応用に対しては独自仕様LPWAが適しており、このようなすみ分けが進む可能性がある。

図4.2 LPWAのすみ分けイメージ

いずれにしても、IoTの中でも最大市場といわれるスマートメータリング、環境モニタリング、インフラ監視などで優位に立ったLPWAが最終的に最も多く利用されると思われる2)~5)

参考文献

2)阪田史郎、”LPWAの現在と未来、”MDB技術予測レポート(日本能率協会総合研究所)、 2018.2

3)阪田史郎、”広域センサネットワークLPWAの最新動向、”けいはんな情報通信オープンラボ研 究推進協議会、’IoTサービス創出に向けて’講演会、2018.2

4)阪田史郎、”LPWAの最新動向と将来展望、”総務省九州総合通信局電波利活用セミナー-IoT 時代におけるLPWAの魅力と可能性、2018.6

5)阪田史郎、”競争激化で成長・普及期に突入したIoT向け広域センサネットワークLPWAの詳 細、”組込みシステム開発技術展(ESEC)、2019.4

【著者略歴】

1972年早大理工電子通信卒。1974年同大学大学院理工学研究科修士卒。同年NEC(日本電気)入社。
以来、同社研究所にてインターネット、マルチメディア通信、モバイル通信の研究に従事。工学博士。
1996-2004年同社研究所所長。1997-1999年(兼)奈良先端科学技術大学院大学客員教授。
2004-2014年より千葉大学大学院教授。同大学では、ユビキタスネットワーク、IoT/LPWA、5Gネットワークの研究に従事。2014-2019年同大学グランドフェロー。
2019年より同大学名誉教授。IEEE Fellow, 電子情報通信学会フェロ―、情報処理学会フェロ―。
情報処理学会では、理事、監事歴任に加え、山下記念研究賞受賞、マルチメディア通信およびモバイル通信に関する先駆的研究に対し功績賞受賞。
電子情報通信学会では、理事、評議員(2期)歴任に加え、ユビキタスネットワークに関する先駆的研究に対し顕彰功労賞受賞。
総務省より、災害支援のための無線マルチホップネットワークに関する研究業績に対し総務省関東総合通信局長賞受賞、他受賞。
情報通信ネットワークに関する単著書4、共著書40。
http://sakatashiro.com/で詳しく紹介。

LoRaWANネットワークの概要と利用事例紹介(4)

(株)エイビット 開発部
古川勇一郎

得られたデータのうち一つを紹介する。
以下に示すのは、2017年の台風21号襲来時のある河川の降雨強度と水位グラフである。

グラフは、上段が計測河川地域の降雨強度、下段が水位である。
平時の水位は160㎜と穏やかな小河川だが、台風が近づき降雨が増えるにつれ水位も上昇、わずか2時間で500㎜と大きく増水した。そして、その後も降雨は続き、水位は最大で1,073㎜まで達したことが計測された。その後台風通過とともに水位は急激に下がり、増水・減水共に小河川特有の水位変化を表している。 最大水位が計測された時間は午前3時頃で、地域住民は就寝している時間であった。この時は増水のみで被害はなく無事だったが、もし氾濫等を引き起こす程の増水だった場合、避難準備や救助等の初動が大幅に遅れることが容易に想像される。一般的に小河川等の増水・氾濫はその地域からの通報により事象を知ることが殆どであり、通報やパトロールをせずとも増水時の河川水位がリアルタイムで把握できるのは、防災・減災に大きく寄与することが理解できる事象である。

2017年・台風21号時の降雨強度と河川水位

もう一つ、面白い事象が記録されていた。
先に平時の水位が160㎜と記したが、台風通過後にその水位は水流があるにも関わらず0㎜と記録されるようになった。これは何故か。センサ・川底間の距離を再度測定したところ、水位計設置時よりも距離が伸びていることが確認された。つまり、増水時の激しい流れにより川底に堆積していた土砂が流されてしまったのである。また、流された土砂は下流の何処かで堆積し、そこでは逆に平時の水位が増えている可能性があることが窺える事象である。

本実証事業の期間中に激しい増水を引き起こす程の降雨は僅かしかなく、いずれも避難や被害なく事なきを得た。ではこの水位計測が無駄だったかというとそうではなく、平時の水位を知ること、その観測地点の増水傾向を知ること、増水時は現地からの通報を待つことなくその事象を知ること、そしてそれが現場に赴かなくても遠隔で知ることができること。これらが重要であり、その為にメンテナンスフリーで長期運用可能な計測デバイスが求められる。そこで用いられる通信手段としてLoRaWANは有効な選択肢の一つである。

【著者略歴】

1996年 3月 日本電子専門学校電子音響工学科卒業
1996年 4月 株式会社東洋リンクス入社 マイコン関連開発業務に従事
2009年 1月 株式会社エイビット(技術部)入社
2017年 5月 総務省実証事業「八王子防災プロジェクト」に従事

Sigfoxネットワークの概要および実用事例(4)

京セラコミュニケーション
システム(株)
LPWAソリューション事業部
宮下純一

7.Sigfoxサテライトチャレンジ

Sigfoxネットワークは日々拡大を続けているが、島嶼部や山間部、海上、発展途上国などサービス開始に時間がかかるところやサービス提供を見通せない地域も存在する。
このような地域を解消することを目的とし、Sigfox社と欧州衛星通信会社のEutelsat社はIoT向けの衛星通信サービスを計画している。2019年7月から試験衛星を打ち上げ、技術検証を行った後、2020年にグローバルサービスを開始する予定となっている。

8.おわりに

SigfoxはIoTに特化し、世界中で統一された規格のグローバルワン「0G」ネットワークである。これはつまり、国内サービスの海外展開が容易であり、Sigfoxパートナーにはグローバルビジネスへの飛躍のチャンスが常に開かれていることを意味する。また同時に、海外の優良な製品の国内展開も容易であることも意味する。Sigfoxは、国という概念を取り払った真にグローバルなIoTエコシステムを実現させ、世界を一つにすることができる通信サービスと言えるのではないだろうか。

【著者略歴】

宮下純一(みやしたじゅんいち)
京セラコミュニケーションシステム株式会社
LPWAソリューション事業部
LPWAソリューション部
LPWAソリューション課課責任者

2005年京セラコミュニケーションシステム株式会社入社、研究部配属。
以降、広域無線LANシステム、地デジ中継局FRCワイヤレスリンクシステム開発、自治体向けソリューションの開発普及、人工知能の活用によるセキュリティシステム開発、画像認識サービスLabellioの活用、顔認証システムの開発普及に従事。
2019年1月、Sigfoxネットワークの日本展開を加速させるため、技術責任者としてLPWAソリューション部に異動。

500万画素グローバルシャッターCMOSセンサを搭載した産業用カメラ“CI-5MGMCL”を発売

キヤノンマーケティングジャパン(株)は、キヤノン製の500万画素グローバルシャッターCMOSセンサーを搭載したモノクロデジタルカメラ“CI-5MGMCL”を9月下旬より発売する。

産業用カメラ“CI-5MGMCL”(製造元:(株)シーアイエス社)は、キヤノン製の500万画素グローバルシャッター2/3型CMOSセンサー「3U5MGXSMAA」を搭載した500万画素のモノクロデジタルカメラ。工場で高速に動く部品や製品の検査、バーコード・QRコードの認識、高度道路交通システム、動作の安定しないドローンからの空撮用カメラ、半導体製造装置の精密アライメント向けカメラなど多様なニーズに対応するとのこと。

画像の出力方式は、マシンビジョン用インターフェース標準規格Camera Linkに対応している。最大42.37fps(全画素時)の高速読み出しと約43g、29mm(高さ)×29mm(幅)×29mm(奥行き)の軽量小型を実現。
全画素を同時に露光するグローバルシャッター機能を搭載しているため、高速で移動する被写体をゆがみなく正確に撮像することが可能だという。

<おもな特長>
・グローバルシャッター方式 CMOSセンサ
・高フレームレート(全画素時42.37fps)
・Camera Link 対応
・トリガーモード:エッジトリガーモード/パルス幅トリガーモード
・シェーディング補正
・ユーザーによる欠陥画素補正が可能
・小型軽量の幅29mmキュービックサイズ
・Multi ROI機能

製品サイト(キヤノン): https://cweb.canon.jp/indtech/cmos/lineup/e-shutter/ci5mgmcl.html

自律走行型巡回監視ロボット「セコムロボットX2」のサービス提供開始

セコム(株)は、自律走行型巡回監視ロボット「セコムロボットX2」のサービス提供を6月から開始、第1号の契約先として成田国際空港での導入が決定した事を発表した。

「セコムロボットX2」は、 2005年10月に販売開始した「セコムロボットX」の機能をさらに進化させた巡回監視用のロボット。レーザーセンサにより自己位置を特定しながら敷地内の巡回ルートを自律走行し、搭載したカメラにより様々な場所で画像監視を行う。また、巡回後は定められた立哨ポイントで停止し、周囲の監視を行う。
さらに、ロボット上部には赤外線センサ、熱画像センサ、金属探知機を内蔵したアームが搭載されており、巡回中に発見した放置物やルート上に置かれたゴミ箱などを点検することもできるという。

成田国際空港は2018年の航空旅客数が約4,260万人に上るなど、国内、海外から多くのご利用客が訪れる日本の空の玄関口。現在、セコムでは成田国際空港において常駐警備員による巡回監視や立哨、出入管理などの常駐警備サービスを提供している。
今後は、常駐警備員に加え、「セコムロボットX2」が巡回監視や立哨などの業務の一部を担っていくことで、人とロボットの力が融合したより高度なセキュリティを提供するとともに、警備の効率化を実現していくとのこと。

ニュースリリースサイト(SECOM):
https://www.secom.co.jp/corporate/release/2019/nr_20190523.html

ロボットアームと「Arduino」テキストセットに基板など60種以上がパーツが特典の【令和スタートセット】

(株)アフレルは、コンパクトで高精度なロボットアーム「DOBOT Magician®※1」と、すぐに電子工作を始められる手軽さから世界中で人気のマイコンボード「Arduino®※2」のプログラミングガイドが付いた「DOBOT Magician® Educational Arduino プログラミングセット」に、Arduinoの基板など60種類以上のパーツが揃う「Arduinoスターターキット」を特典とした【令和スタートセット】を2019年7月20日(土)までの期間限定で販売する。

ArduinoとDOBOTを併せて使用することで高度な制御が行えるほか、アフレルオリジナルのプログラミングガイドでは多数のサンプルプログラムと解説動画を用意しており、ロボットアームの基本的な制御の入門に最適だという。

※1 ロボットアーム DOBOT Magician®
スタートアップ企業の集積地として世界的に注目の高まる中国深セン市発のShenzhen Yuejiang Technology社の製品で。重さ3.4kgのコンパクトなボディに、500g程度のオブジェクトを持ち上げることのできるパワフルな4軸アームを備え、ツールヘッドを付け替えることによりグリッピング、ピックアップ、Writing&drawing、Teaching&Playback、3Dプリンタなどの機能が体験できるデスクトップサイズの汎用ロボットアーム。従来のロボットアームは1台数千万円だったが、豊富な機能を備えて1台20万円以下の価格での提供となるとのこと。

※2 Arduino®
AVRマイコン、入出力ポートを備えた基板、C言語を元としたArduino言語とそれの統合開発環境から構成されるシステム・ワンボードマイコン。すぐに電子工作を始められる手軽さから、世界中で人気を集めているという。

キャンペーンサイト:https://afrel.co.jp/dobot-magician-reiwa

LoRa無線方式 10年電池駆動 熱電対温度計測装置

(株)アイエスエイ(略称:ISA)は、今まで培った独自のネットワーク監視技術と電源管理制御技術を元に、 IoTを推し進める有力な通信技術LoRaを利用した無線方式で10年バッテリ駆動による熱電対温度計測ユニットWD100-FA02を、6月1日から発売する。
本製品は、昨年6月に発売したLoRa方式環境監視制御装置、 WD100シリーズ「ももことあやか」の新しい計測ユニットの一つになり、他の計測ユニットと組み合わせられる。 本製品は、本年4月30日から5月11日の間、 NTT東日本等と共同で行った「登り窯」での伝承技術の見える化プロジェクトで、有効な温度監視システムとして貢献した。
(https://sensait.jp/4387/)

熱電対計測ユニットWD100-FA02は、LoRa無線方式を採用しているため外部ノイズに強く、見通しで11km以上の通信能力を持ち、10年バッテリ駆動で測りたい場所のすぐ近くに設置できる。また大半の熱電対タイプに対応しているため、既存の端子にそのまま配線するだけで直ちに計測する。LoRa無線で送られたデータは、「ももことあやか」WD100シリーズのデータ収集通信制御サーバWD100-S32に集約され、製品の上位システムとの連携や警報装置、電子メールを利用した通知も出来るとのこと。
※熱電対温度計測ユニットは、防水機能を有していて-30℃から+70℃の範囲で屋外での利用も可能。

◇WD100-FA02熱電対温度計測ユニットの特長
1. 1台で3チャンネル同時計測
 3組の熱電対を1台の熱電対温度計測ユニットに接続でき、コストパフォーマンスに貢献。
2. LoRa無線方式による遠距離通信
 LoRa無線方式の採用により、見通しで11km以上、密集地で3km以上の通信が可能。
3. 長寿命
 搭載バッテリの能力を最大限に生かすため、弊社の電源制御技術を搭載。最適化された間欠動作により長期間安定して稼働し続ける。
4. 屋内・屋外の設置を問わず
 全ての装置が防水仕様(IP67)です。また、動作温度も-30℃から+70℃と日本の四季の環境変化にも十分対応。
5. 多くの熱電対タイプに対応
 熱電対のK、 J、 N、 R、 S、 T、 B、 Eタイプに対応。
6. 他のWD100シリーズ計測ユニットとの組合せ可能
 既存のWD100シリーズ用環境計測ユニットと組み合わせてデータを一元的に収集。

ニュースリリースサイト(ISA):http://www.isa-j.co.jp/momoaya/?p=679

小糸製作所、Blickfeld社とヘッドランプ搭載LiDARの共同検討を開始

(株)小糸製作所は、は、LiDAR技術の開発企業である Blickfeld GmbHと共同で小型LiDAR のサンプルを試作し、ヘッドランプに搭載するための検討を開始したと発表した。

同社の自動車照明器技術とLiDAR技術を組み合わせることにより,自動車メーカーは高性能なLiDARをひとつの統合部品として車両に搭載することが可能となり,先進運転支援システム(ADAS)や自動運転システムでの採用が期待できるとのこと。

Blickfeldの3次元ソリッドステートLiDARは,コア技術としてシリコンMEMSミラーを採用,コンパクト化を実現することにより,自動車照明器内部への搭載を容易としている。これにより車両のデザインに影響を与えることなく,リアルタイム3次元マッピング,物体検知のほか,物体認識や追跡も可能となるとしている。

ニュースリリースサイト(小糸製作所): https://www.koito.co.jp/global-image/news/pdf/201905211115312298955025ce35f436e581.pdf

IoTセンサー・デバイス パートナープログラムに富士通が参加

ぷらっとホーム(株)(以下ぷらっとホーム)は、富士通(株)(以下富士通)が、ぷらっとホームの協業プログラム「IoTセンサー・デバイス パートナープログラム」に参加したことを発表した。
「IoTセンサー・デバイス パートナープログラム」はIoTシステムにおける、センサやデバイスと「IoTゲートウェイ」との間の連携を強化し、お客様へ提供する製品やサービスの価値向上を目的とした、協業プログラム。

また今回の協業と同時に、富士通の超薄型ビーコン製品「FUJITSU IoT Solution Battery-free Beacon PulsarGum(パルサーガム)」(以下、PulsarGum)と、ぷらっとホームIoTゲートウェイ製品「OpenBlocks® IoT Family」(以下、OpenBlocks® IoT)とのコネクティビティを公式サポートした。 これにより、「PulsarGum」とIoTゲートウェイ「OpenBlocks® IoT」を使用した様々なIoTシステムの提供をより柔軟に、安心して行えるという。(※画像:PulsarGum)

富士通が製造・販売する「PulsarGum」は、太陽電池駆動でメンテナンスフリーかつ柔軟素材によって変形可能な薄型の製品形状で、IPX-7相当の防水性能を持つBLEビーコン。
「PulsarGum」はこれらの特長により、オフィスや建物内の様々な設備への取り付けをはじめ、これまで取り付けが困難だったヘルメットやウェアラブルデバイスなどの人が着用するモノに対しても貼り付けることができる。
これにより従来出来なかった幅広い対象の設備や部材の所在・数量管理、人の位置や動線の見える化など様々なIoTシステムを実現できるとのこと。

◇IoTセンサー・デバイス パートナープログラム参加企業(2019年5月17日時点)
アルプス電気(株) / オプテックス(株) / 富士通コンポーネント(株) / ユニ電子(株) / アイテック(株) /ラトックシステム(株) / ローム(株) / (株)ナカヨ / NISSHA(株) / エレックス工業(株) / 東洋エレクトロニクス(株) / 沖電気工業(株) / オムロン(株) / トッパン・フォームズ(株) / 富士通(株)
英和(株) (※IoTセンサー・デバイス ビジネスパートナー)

ニュースリリースサイト:https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000082.000013751.html

スクリーン付きスマートスピーカーに対応したスマートカメラ「Kasaカメラ Pro KC120」

ティーピーリンクジャパン(株)(以下TP-Link)は、 2019年5月28日(火)より、自社(日本国内)初となるスクリーン付きスマートスピーカーに対応したスマートカメラ「Kasaカメラ Pro KC120」(以下「KC120」)を販売開始する。 「KC120」は、スクリーン付きスマートスピーカーEcho SpotとEcho Show、またGoogle ChromecastとAmazon Fire TVに対応し、広角1080pの高画質映像を録画することが可能。さらに、録画した映像はアプリ上からいつでも確認ができ、内蔵のセンサが暗闇でも最大10メートルの範囲の動作や音を検知し、通知が即座に届くため外出時でも安心。 業界最高基準の3年保証付きのため、誰でも安心して利用することが可能だという。

【製品情報】
■「Kasaカメラ Pro KC120」(想定販売価格:税込9,980円前後)

〈製品仕様〉
・重さ:240g
・サイズ(プラグ含む):79×79×136.73mm(幅x奥行き×高さ)
・ACアダプター入力:100-240V AC、 50/60Hz、 0.2A
・ACアダプター出力:5V DC、 1.0A
・カメラレンズ:F:2.0mm、 f:3.21mm
・カメラ視野角:FOV=130°
・フレームレートと解像度:最大1920×1080、 30fps
・音声:双方向、マイク内蔵、スピーカー内蔵、圧縮規格AAC
・ワイヤレス周波数:2.4G、 5G
・ワイヤレス暗号化:WEP、 WPA/WPA2-PSK
・インターフェイス:Micro USB×1、 Resetボタン×1
・保証期間:業界最高クラス3年
・製品構成:KC120本体 x1、マウンティング用の設置キット×1、電源アダプター( USBケーブル3m×1 ) 、かんたん設定ガイド

〈製品の特徴〉
・高画質かつナイトビジョンモード:広角1080pの高画質な映像での録画が可能。ズーム機能も搭載。また、暗闇では自動でナイトビジョンモードに切り替わり、最大10メートルの範囲の動作検知に対応。
・スクリーン付きスマートスピーカー対応:Google ChromecastとAmazon Fire TVに対応、Echo SpotとEcho Showで映像の確認が可能。
・どこからでも視聴可能:外出時でも、家の中のリアルタイムな様子や録画した映像をKasaアプリからいつでも確認できる。
・セキュリティ完備:AWS(アマゾンウェブサービス)を使用していることで、クラウドの安全性を確保。
・即座に通知:Kasaカメラ内蔵センサーが動作や音を検知すると、即座に通知。
・相互通話も可能:録画映像は音声も録音しており、Kasaアプリを通じてスマートフォンにおける相互通話が可能。
・不規則なアクティブゾーンの設定が可能:最大4つの不規則なアクティブゾーンの設定ができ、アラームの重複を避けることが可能。
・スケジューリング: Kasaアプリからカメラの動作時間をスケジューリングできる。
・使い方はかんたん:磁石つきの底面のため平らなところや、付属の設置キットにて壁に固定したりすることができる。アングルを変えることで簡単に最適なカメラ配置が可能。

ニュースリリースサイト:https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000065.000023744.html