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【IoT-Tech Meetup #9】屋外IoTにおける通信技術の選び方と実装ポイント

SORACOM
February 07, 2024

【IoT-Tech Meetup #9】屋外IoTにおける通信技術の選び方と実装ポイント

2024年2月7日開催『IoT-Tech Meetup 第9回【屋外でのIoT実装】』で、ソラコム横田(shun)が発表した資料です。

SORACOM

February 07, 2024
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Transcript

  1. IoT で利用できる通信技術 Wi-Fi PAN BLE, ZigBee, Wi-SUN LPWA LoRaWAN, Sigfox

    LTE-M, NB-IoT 通信距離 10m 30m 1km 10km 消費電流 100mA 20mA 通信速度 100bps 1kbps 1Mbps 10Mbps 450Mbps NFC RFID 5G セルラー 3G, LTE(4G) 近距離 《 中継パターン 》 長距離 《 直接パターン 》
  2. GSM CDMAon e GPRS EDGE CDMA 2000 W-CDMA HSPA EVDO

    LTE (Cat 1~5) LTE Advanced (Cat6-15) 第2世代 (2G) 第3世代 (3G) 第4世代 (4G) 第5世代 (5G) 大容量・高速化 CatM1 NB1 小容量/省電力化 Cat1 セルラーシステムは大容量と少量・省電力の二極化へ スマホ等コンシューマ製品向け IoT製品向け CatM2 NB2
  3. Sigfoxの特徴 • 920MHz帯域を利用した長距離通信 • 安価な通信モジュール • 低速度 / 低消費電力 •

    IPスタックなしのシンプル設計 • 上り12Byte、下り8Byte、送受信回数の制限 消費電流を抑止しつつも小データの長距離通信が可能 #各社HPのデータシート参照、及び引用 Sigfox セルラー 参考 消費電流 27 mA 570 mA 20 mA
  4. Agnosticアーキテクチャ {…} {…} {…} 無線通信 デバイス特性に応じた通信方式の選択 ・データフォーマット変換 ・プロトコル変換 ・データ暗号化 ・Sigfox無線通信

    ・LTE-M無線通信 ・LTE/3G無線通信 通信方式差異の吸収 データ差異の吸収 {…} フィールド側/システム側相互に変更影響なく、拡張可能でサステイナブルな通信インフラを実現。 システム間の抽象化に加え、クラウド側にロジックを集約させていることで、デバイス毎の特性や要件に応 じた無線通信方式を選択可能。 既存の通信に依存することなく新たな通信方式やテクノロジーにも対応。
  5. 日本瓦斯株式会社 利用したSORACOMサービス:SORACOM Air for Sigfox、セルラー(LTE-M)、Funnel 協力パートナー:フューチャー株式会社 導入事例 ご利用シーンがわかる写真 エネルギー ガスメーターをネットワークで繋ぐ

    NCU を 自 社 開 発 し 、 検 針 や 異 常 検 知 を オンライン化。 デ ー タ 活 用 で ガ ス 充 填 か ら 配 送 ま で を 最適化し、それを同業他社にも提供する “世界初”「LPガス託送サービス」を開始。
  6. 日本瓦斯株式会社 エネルギー 導入事例 SigfoxとLTE-Mでデータ通信の広いカバレッジを確保。 SORACOM Funnelで認証情報を付与し、自社クラウドにリアルタイム連携。 MDDM データ プラットフォーム 製造計画

    充填制御 配送計画 基幹システム リアルタイム 連携 遠隔開閉栓 遠隔制御 SORACOM Funnel スペース蛍 LPガス ハブ充填基地 夢の絆・川崎 請求・入金 保安・検針
  7. SORACOM Harvest Data Intelligence SORACOM Harvest Data蓄積の 時系列データをChatGPT で解析 異常値、トレンド、欠損データなど

    のデータに関する洞察を ワンクリックで得られる (Azure OpenAI Service の gpt-35-turboを使用) SORACOM Harvest Dataに 蓄積されたIoTデータ ChatGPT データに関する 洞察 IoT x ChatGPT
  8. eDRX (extended Discontinuous Reception) eDRX (従来 LTE) 1.28s周期 eDRX (LTE-M/NB)

    Sleep 5.12s~2621.44s (43m) 周期ま で延長可 LPWANではこのPaging監視間隔を最大 43分まで延長することで無線利用によ る消費電力減を実現 (トレードオフとしてsleep中の着信 /SMS/データ受信は不可となる)
  9. PSM (Power Saving Mode) 位 置 登 録 処 理

    PSM Sleep 位 置 登 録 処 理 eDRXが間欠受信の間隔を伸 ばしたのに対し、PSMでは間 欠受信及びネットワークサー チを一切停止することでさら なる消費電力抑制を実現 (スマホでいうOffline mode に近い状態) 0~310時間(約13日*) のDeep Sleepが可能 *キャリアにより最大値は異なる
  10. SORACOM Beam/Funnel/Funk デバイス開発のメリット セキュア&クラウドネイティブな プロトコル • クラウド • パートナー ソリューション

    SORACOM Beam SORACOM Funnel シンプルな プロトコル • SIM を鍵としてクラウドの認証情報との紐づけ • SORACOM がクラウド向けプロトコルへと変換 HTTP, MQTT, TCP, UDP HTTPS(+JSON), MQTTS, TCPS SORACOM Funk • SDK をデバイスから取り払ってシンプルにし、開発工数を削減 • アクセス先やビジネスロジック変更時にデバイス側の変更不要 • 認証情報をデバイスに持たせる必要がない
  11. デバイス サーバー SORACOM デバイス uni.soracom.io UDP - クラウド SORACOM に送るだけで、デバイスがクラウドに繋がる

    ポイント > 解決策 暗号化が不要だから 消費電力を節約 セルラーの閉域網は 平文プロトコルも OK 機密情報を集約して 紛失リスクに対策 認証情報を付加し 通信も暗号化 転送先の変更時も デバイス改修は不要 my-iot-app.com UDP > HTTPS mySecretKey ← 転送先はいつでも変更可能 ← 認証情報を SORACOM で管理 ← 閉域網では平文で通信 ← SORACOM が通信を暗号化 ← 機器は機密情報を持たない ← 宛先を SORACOM に固定