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シーアールアイジャパン株式会社
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IoT時代におけるセンサーデバイス
とネットワーク通信について
~サブGHz無線ネットワーク「LoRa」~
2016年9月16日
シーアールアイジャパン株式会社
尾鷲 彰一
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アジェンダ
1.IoT時代のネットワークについて
2.省エネ長距離無線通信「LoRa」
3.IoTインフラストラクチャー
4.まとめ
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1.IoT時代のネットワークについて
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1.IoT時代のネットワークについて
調査会社Gartner によると、2020 年にはインター
ネットに接続されるモノの数が 地球規模で250億個
がインターネットに繋がると予測されている
※グラフは、Strategy Analytics
社の2014年の資料です。
Internet of Things のカテ
ゴリーのみで250億
スマートデバイス、
PC等合わせ、
総数では、
350億弱
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1.IoT時代のネットワークについて
既存の携帯キャリアの通信インフラストラクチャーで賄え
るだけの通信ノード数はまもなく超えてしまう
センサーやスイッチなど、あらゆる物が通信機能を装備して
インターネットに繋がる時代がまもなく訪れる。これをIoTまたは
Internet of Everything(以下「IoE」と略)と言及することもある
4GやLTEなど、携帯キャリアの代表される
通信インフラストラクチャーに
依存しないネットワークが必要!!
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1.IoT時代のネットワークについて
第四次産業革命、つまり、Internet of Things(=IoT)
革命をドイツでは国策として推進し「Industry 4.0」と
命名
第一次 機械化
第二次 電力活用
第三次 自動化
第四次 IoTによる変革
ロジスティック、グリッド、モビリティ
、ビルディング、エネルギー、シティ、
ヘルスケア、ホームなど、今までセンサ
ーやネットワーク化がされていなかった
物がインターネットに繋がる
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1.IoT時代のネットワークについて
国内でも経済産業省が、IoTによる産業革新を50ペ
ージ以上にまとめた資料を公開している
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1.IoT時代のネットワークについて
「Industry 4.0」に代表される新たなビジネスサイクル
として、3つのステップを説明
出展:IoT時代に対応したデータ経営2.0 の促進のための論点について - 経済産業省
■「Real→Digital」
情報収集 - センサー性能の進化
■「Digital→Inteligence」
情報蓄積・データ解析 - メモリ・処理アルゴリズム進化
■「Inteligence→Real」
処理(制御) - プロセッサー性能の進化
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1.IoT時代のネットワークについて
経済産業省でまとめた「Industry 4.0」に代表される新たなビジ
ネスサイクルの3ステップの中で、カメラ、センサー、スイッチ
、物がインターネットに繋がるIoTという意味では
「Real→Digital」:情報を収集する部分が爆発的な数で増加す
ると推測できる
センサー、スイッチ類に通信機能がくみこまれてIoT化を
具現化するネットワークが構築される
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1.IoT時代のネットワークについて
日本では、周波数帯920MHz (916.5~927.5) が免許不要
な特定小電力無線局に利用できる(米国・欧州では
それぞれ915MHz、860MHz)
この周波数帯域で利用できる通信規格の一つが
「LoRa」
(Long Rangeの接頭語2文字をつなげたのが由来)
より低価格で、より省エネで、より安全に、
より広範囲に、そして、柔軟に無線のネット
ワークを構築できる
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2.省エネ長距離無線通信「LoRa」
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2.省エネ長距離無線通信「LoRa」
来るIoT時代に向けて無線ネットワークを無許可で利用できる
電波帯域として、「サブGHz帯」と呼ばれる1GHz(ヘルツ)以
下の無線帯域が、2014年、日本でも注目され解放された
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2.省エネ長距離無線通信「LoRa」
「サブGHz帯」のデータ伝送速度は、数十k~数百k
ビット/秒程度と無線LANやBluetoothなどで使う
2.4GHz帯よりも遅いが、通信距離や電波の回り込
み特性の面で優れている
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2.省エネ長距離無線通信「LoRa」
サブGHz帯 は「Z-Wave」、「ZigBee」、「LoRa」、「Sigfox」
で利用されている
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2.省エネ長距離無線通信「LoRa」
省エネ小電力、長距離、サブGHz帯を使う仕組みを
「LPWA(=Low Power Wide Area)」という通信で
区分けされる
Sigfox LoRa Wi-Fi
HaLow
Wi-SUN RPMA
免許不要帯
免許帯域
FlexNet NB-IoT
LPWAに分類される主な通信技術
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2.省エネ長距離無線通信「LoRa」
省エネ小電力、長距離、サブGHz帯を使う仕組みを
「LPWA(=Low Power Wide Area)」という通信で
区分けされる
名称 Sigfox LoRa WAN Wi-Fi HaLow Wi-SUN RPMA
周波数帯 サブGHz帯(日本:920MHz) 2.4GHz
通信速度
(約)
100ビット
/秒
50kビット
/秒
150kビッ
ト/秒
400kビッ
ト秒
40kビット
/秒
最大伝送距離 50Km 15Km 1Km 1Km 20Km
仕様 クローズ オープン オープン
2018年頃
からWiFi-
Allianceによる
認証が始まる
見込み
オープン クローズ
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2.省エネ長距離無線通信「LoRa」
LoRa通信チップを開発・商品化した米半導体メーカ
ーのSEMTECH社は、2015年に「LoRa Allicance」
非営利団体を設立
2016年7月に開催された「LoRa
Alliance」の会議では、オラン
ダ、韓国、米国をはじめ合計世
界12カ国で「LoRa」無線通信
ネットワークが構築されていま
す。地方都市レベルでは、およ
そ100カ所の都市で「LoRa」を
使うネットワークが利用されて
います
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2.省エネ長距離無線通信「LoRa」
The Things Network Reading が推進するIoT向けネットワ
ーク「LoraWAN」。アムステルダムの街中をLoRaWANネッ
トワークで覆い、IoT普及を行う事で、人々の生活を快適にす
ることを目指している
我々の活用する技術Loraの利点
①広範囲
市街地2Km程度、山間部15Km
②低消費電力
1日に数度データ送信であれば、
数年間バッテリ交換不要
③低コスト
1万円~数万円ほど通信費無料
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2.省エネ長距離無線通信「LoRa」
The Things Networkが構築したデバイスは比較的簡易で低
コストである。Arduino・mBed・Raspberry Piやその他の
開発プラットフォームのためのサンプルコードも提供されて
いる
ラズベリーパイ
+
LoRa通信モジュール
Arduino
+
LoRa通信モジュール
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2.省エネ長距離無線通信「LoRa」
元々は中国IP電話機メーカー
ATCOMから独立したIoTベンチ
ャー、オープンソースルーター
ソフトOpenWRTでWiFiMESH
化ツール 「Kamikaze」を実装
し、IP PBXアプライアンスを商
品化したメンバーが立ち上げた
IoTベンチャー
「LoRa」通信モジュール(通信シールドとも
いう」は、ArduinoとRasberryPiに対応して
2つのモデルがある
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3.IoTインフラストラクチャー
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3.IoTインフラストラクチャー
「LoRa」通信を使うエコシステムを機能別に分類すると「
LoRaチップメーカー」、「IoTセンサーノード」、「IoTゲ
ートウェイ」、「クラウド&分析」の4つの構成となる
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3.IoTインフラストラクチャー
IBM Bluemixを利用することで提供されている様々な機能を
利用して、IoTのアプリケーション、サービスを効率よく開発
することができる
・MQTT
・Node-RED
・Cloudant(NoSQLDB)
CloudantMQTT Node-RED
・データ取得・認証
・データ格納・データ受信
・データ管理
①IoTセンサーノード
②IoTゲートウェイ
③クラウド&分析
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3.IoTインフラストラクチャー
IBM Bluemixには、アプリケーションに組み込むこと
が可能な幅広い種類のサービスが用意されています
サービス名 説明
Cloudant
NoSQL DB
完全に管理されたオールウェイズ・オンの NoSQL JSON データ層
へのアクセスを提供します
IoT ネットワーク接続されたデバイス、センサー、ゲートウェイと通信
し、これらが収集したデータをアプリが利用できるようにします。
Bluemix IoT サービスを背後で支えるカギとなるのが、MQTT
(Message Queue Telemetry Transport) です
Node-RED ハードウェアデバイス/APIおよびオンラインサービスを接続するた
めのツールです。Node-REDが提供するブラウザー上のFlowエデ
ィタは、あらゆるNode(プラグイン/モジュール)を簡単にハード
ウェアデバイス/APIおよびオンラインサービスに接続することがで
きます
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3.IoTインフラストラクチャー
MQTT(Message Queue Telemetry Transport)
MQTTは1999年にIBMとEurotechによりドラフトが作製された規格です。
ベースはTCP/IPですが、HTTPサーバとWebブラウザのようなユーザーイ
ンタフェースを介した人に対するサービスではなく、M2M(Machine to
machine)いわゆる機械同士の通信に使われるプロトコルを指向していま
す
Broker
topic/section/sub
Publisher
(投稿者)
Subscriber
(購読者)
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3.IoTインフラストラクチャー
MQTT(Message Queue Telemetry Transport)
MQTTは1999年にIBMとEurotechによりドラフトが作製された規格です。
ベースはTCP/IPですが、HTTPサーバとWebブラウザのようなユーザーイ
ンタフェースを介した人に対するサービスではなく、M2M(Machine to
machine)いわゆる機械同士の通信に使われるプロトコルを指向していま
す
IBM Blumix
IoT Platform
topic/section/sub
IoTゲートウェイ
IBM Blumix
NODE-Red
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3.IoTインフラストラクチャー
Node-REDはハードウェアデバイス/APIおよびオン
ラインサービスを接続するためのツールです
Node(ノード)をつなげて
フローを作ることでプログラ
ムが作成できる
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3.IoTインフラストラクチャー
IBM Blumix IoT Platform上
でのデバイスの登録
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3.IoTインフラストラクチャー
IDとトークンが発行される
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3.IoTインフラストラクチャー
IoTゲートウェイのプログラム
IDとトークン等を指定
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3.IoTインフラストラクチャー
Publishする!
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3.IoTインフラストラクチャー
MQTTのSubscriber
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3.IoTインフラストラクチャー
Subscriberの設定
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3.IoTインフラストラクチャー
NoSQLDB(Cloudant)
のノード
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3.IoTインフラストラクチャー
NoSQLDB(Cloudant)
のノードの設定
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3.IoTインフラストラクチャー
NoSQLDB(Cloudant)
に格納されたデータ
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3.IoTインフラストラクチャー
詳細は・・・
ISBN978-4-7775-1972-9
定価:本体2300 円+税
9/28 工学社より全国書店にて発売!
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3.IoTインフラストラクチャー
IBM Bluemix以外のクラウドサービスとして、ビー
コンのクラウドサービスなども存在する
Onyx Beacon CMS
Onyx Beacon CMSはO2Oのクラウド・ビーコンCMS管
理サービスです
Onyx Beacon CMS:
・ビーコンから配信するクーポン設
・各設置されたBLEビーコン端末の電池残量
・アプリケーション検知
・ビーコンのステータス管理
などが可能
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Onyx Beacon CMS の特長
①クーポン管理
クーポンによるキャンペーン情報を定期的に企画し配信することができる。
クーポンには、時間帯、GEOロケーション, 訪問回数, 性別や年齢にカテゴ
リー化できるソーシャルプロファイル連携など、条件を設定できる
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Onyx Beacon CMS の特長
②分析およびデータサイエンス
店内におけるお客様の行動を即座に統計データとして取得し、これを分
析することが可能になります。 さらにヒートマップ機能で現在や過去
のお客様の店内動態状況を管理画面から確認して、改善に役立てること
ができます
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Onyx Beacon CMS の特徴
③SDKツール
・ツールを既存のスマホアプリに組み込んでモバイルマーケティング機能
として活用することが可能
・SDKツールは、iOSとAndroid、およびIBM Bluemixに対応している
・REST APIに対応しており、SugarCRMやSalesforce.comなど
CRM&SFAとの連携が可能
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4.まとめ
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4.まとめ
IoT時代の開発においては、「センサーノード」、「IoTゲー
トウェイ(またはスマホなど)」、「クラウドサービス」そ
れぞれを繋ぐ(ネットワーク)が重要となる
低コスト
・通信費
・開発費
・維持費
短納期
・構築期間
・開発期間
LoRaWAN
などN/W
IBM Bluemix
などP/F
デバイス
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4.まとめ
(触れてませんが・・・)
(データを取るだけでは意味がないので・・・)
集めたビッグデータをさまざまな角度から分析した
り、AIで自動判断するアプリケーションサーバー機
能が必要となります!
業務データとして 既存システムとの連携
ビッグデータ活用として 新たな価値の創造
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どうもありがとうございました
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