屋外設備の監視やセンシングを実現する通信と省電力化の知見 | 屋外利用を想定したIoT技術講習会

2025年11月7日開催『おかやまものづくり大学「屋外利用を想定したIoT技術講習会」』で、ソラコム松下(max)が発表した資料です。

※受講者のみの限定公開

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1. 屋外設備の監視やセンシングを実現する 通信と省電力化の知見 Nov. 7, 2025 おかやまものづくり大学「屋外利用を想定したIoT技術講習会」 株式会社ソラコム テクノロジー・エバンジェリスト 松下 享平 (Max / @ma2shita)
2. 株式会社ソラコム テクノロジー・エバンジェリスト 松下 享平 (まつした こうへい) "Max" • 静岡県民 新幹線通勤族 • 講演や執筆を中心に活動、登壇数700以上/累計 • 好きな言葉「論よりコード」 • X(旧Twitter): @ma2shita • “肌研” でシミが薄くなりました WiJG?, Public domain, via Wikimedia Commons
3. 屋外での IoT デバイス利用 屋内 • 豊富な電源 • 豊富なネットワーク • 安定した環境 • アクセス容易 屋外 • 限られた電源 • 限られたネットワーク • 不安定な環境 • アクセス困難 利用できる場所や市場が広がる
4. AI・クラウド センサー/デバイス “モノ” ネットワーク 現場をデジタル化 現場とAI・クラウドをつなぐ デジタルデータの活用 モノやコトをデジタル化 人手に頼らずデータを集めて、実世界を動かす仕組み IoT とは？
5. 2015 ～ これまでの IoT 通信 センサー 可視化・通知 データ活用 現場 Wi-Fi・構内 LAN + インターネット
6. LTE や 5G “セルラー通信” の利点 どこでもつながる 通信設備や配線工事が不要 電源 ON でつながる 使い初めまでの手間を削減 インターネット モノ あらゆる現場を 誰でもつなげられる
7. 2015年９月 IoT 向けデータ通信サービス SORACOM Air
8. フジテック株式会社 IoT で、海外のエレベーターの 稼働状況を遠隔監視、故障内容の 早期把握と対応が可能に。蓄積 データの分析で予防保全も実現。 利用したSORACOMサービス： SORACOM Air for セルラー, Canal, Gate 導入事例 製造
9. 株式会社LIXIL 「LIXIL Toilet Cloud」 IoTで、トイレの利用状況をモニタ リングし、AIで清掃業務を最適化 するサービスを開発。効率化で人 手不足等の課題解決に貢献。 利用したSORACOMサービス：SORACOM Air 導入事例 サービス
10. あらゆるデジタルの現場をつなげ、その先へ センサー 可視化・通知 データ活用 現場 セルラー通信 LPWA 衛星通信 VPN Wi-Fi・構内 LAN + インターネット 接続の自由
11. 南あわじ市 三條スマート農業推進協議会 IoTで農地からデータを収集し巡 回の負荷を削減。安定した収入を 得るための計画的な生産や収穫、 肥料散布ができるアプリを開発。 利用したSORACOMサービス：SORACOM Air, Napter 利用したデバイス：SORACOM Onyx LTE USB ドングル SC-QGLC4-C1 協力パートナー：株式会社神戸デジタル・ラボ 導入事例 農業
12. 株式会社ウェザーニューズ 「ソラテナ」 現場の気象の見える化で、企業の DX を 加 速 す る 小 型 の 高 性 能 気象IoTセンサーを開発。農地の環 境予想、現場作業や店舗の安全 対策、遠隔監視を支援。 利用したSORACOMサービス：SORACOM Air 導入事例 サービス
13. 株式会社ポケットチェンジ 利用したSORACOMサービス： SORACOM Air (D-300MB), Beam, Canal, Gate, Napter 導入事例 余った外貨を電子マネーやギフト 券に交換する端末を空港やホテル に設置。IoTで、低コストな閉域網 と遠隔メンテナンスを実現し、 運用を効率化。 サービス
14. 屋外 IoT ― デバイスと運用の設計 耐環境性能 防水 / 防塵 / 耐衝撃 / 耐振動 / 耐候性 / 防爆 例) 保護等級(IP・IK)、IEC/ISO/JIS/MIL、防爆構造記号 ケース内環境 内寸 / 固定方法 / 材質 / 温度 / 湿度や結露 / アンテナ 金属製ケースは電波を遮断するため、アンテナの外部化が不可欠 設置設備 外寸 / 重量 / 取付機構や金具 / 防犯対策 例) DIN規格、EIA規格(U)、ネジ(ISO、ユニファイ(インチ)等) 電源 商用電源 / 蓄電・取り換え型(電池) / 現地調達型(発電) / 電圧変動 瞬電や電圧低下といった安定性、入力電圧(DC5V,12V,24V / AC100V,200V～)やケーブル長も考慮の対象 通信 パターン(中継・直接) / 定点・移動体 / オフライン対策 BLE 中継器を経由したデータ送信、LTE による直接的な通信経路 確保 セキュリティ 情報盗難対策(デバイス内・通信内容) 例) JC-STAR等 法規制 安全基準 / 環境基準 / 技術適合 / 利用国 例) CE、UL、RoHS、Body SAR、技適認定等 生産体制 数量 / キッティング環境(同一内容と個別化) 手作業で対応できる数、クラウド認証情報等の出荷前一括設定 非技術者による運用 設置時 / 継続稼働 / 交換対応 例) 電源ONで開始、動作確認手段、遠隔操作、IDや設定引継ぎ デバイス設計 運用設計 対応すること = 難易度や費用に加算
15. 耐環境性能の実装 ソラカメ対応カメラ 「ATOM Cam 2」 《防水・防塵対応 (IP67)》 ATOM Cam 2 用 4.5m 電源ケーブル 電源は非防水・防塵だが 屋内からの引き回しで実装 シングルボード・コンピューター 《非防水・非防塵》 防水・防塵ケース ケースの防水・防塵機能で実装 本体自体が 非防水・防塵 本体は防水・防塵だが 電源部が非防水・防塵
16. LTE-M ＋ 乾電池 で「どこでもボタン」 SORACOM LTE-M Button ３つのボタンアクション • シングル • ダブル • ロング ＋ 簡易位置測位機能 ＋ 接点入力機能 (Plus) ✓ ボタン ✓ 接点
17. 京都府福知山市 低価格かつ大掛かりな設置工事不要な セ ル ラ ー 通 信 式 浸 水 検 知 セ ン サ “KAMEKER3” (亀岡電子社製) により、 市民にとってよりローカルで避難活動に 直結する 浸水情報を提供 利用したSORACOMサービス：SORACOM Air, Funnel 利用したデバイス：KAMEKER3 (亀岡電子社製品) , SORACOM LTE-M Button Plus 協力パートナー：亀岡電子株式会社 自治体 導入事例
18. IoT ネットワーク、２つのパターン IoT デバイス (= 現場) とクラウドをつなげ、通信経路確保する ➢ アクセスポイント／基地局までの通信特性、構成パターン ➢ 敷設と維持費用 CPU や マイコン 通信 モジュール クラウド IoT デバイス ISPや バックエンド システム 基地局や 接続点 中継器 ゲートウェイ 中継パターン IoT ネットワーク 直接パターン 例) Wi-Fi 例) 光回線 例) LTE フィールド ネットワーク アクセス ネットワーク アクセスネットワーク
19. IoT で利用できる通信技術 Wi-Fi 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 》
20. 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。
21. 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 モジュール WF941 セルラー(LTE-M)モデム BG96 参考: 発光ダイオード (LED) 消費電流 27mA 送信時 (13dBm) 140mA M1送信時 (10dBm) 20mA
22. 3GPP 衛星通信サービス「planNT1」 3GPP NTN 対応の衛星事業者 Skylo社 と協業 R.17 対応 3GPP LPWAN モジュールなら 単一 SIM でセルラーも衛星通信も両方に対応 *3GPPがR17 (Release-17)にて既存のセルラーテクノロジー(NB-IoT)を利用したIoT向け衛星通信を定義 LTE-M/NB−IoT 3GPP NTN ＜提供エリア＞ 北米 ヨーロッパ オーストラリア ニュージーランド 2024年 7月 発表
23. 設置環境に合わせて「組み合わせ」 SORACOMの混合ネットワーク 通信技術の組み合わせ グローバルな IoT プラットフォーム お互いに依存しない 関係性 セルラー Sigfox Wi-Fi 有線 データセンター SaaS、インターネット AWS、Azure、Google Cloud パートナークラウド 衛星通信 （Tech Preview） メッセージング NB-IoT NTN クラウドサービスの組み合わせ
24. 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
25. 省電力化の基本 ( 送信時電力 × 送信頻度 ) + 待機電力 一般的に「送信時電力(大) > 待機電力(小) 」となる 1. 送信頻度を減らす 2. 送信時電力を下げる • 送信時間を短くする (データ量を減らす) • 出力を下げる (出力抑制、RF 改善等) 3. 待機電力を下げる 計測しつつ、影響が大きいところから取り組む トレードオフがあるため、要件も確認
26. データの送信頻度と消費電力 多 少 消費電力 送信頻度 高い (1分間に数回) 低い (数時間に1度) イベント発生型 参考: 移動手段毎の 1分あたりの移動距離 移動手段 1分あたりの 移動距離 (約) 1 km/h 20 m 歩行 4 km/h 70 m 自転車 15 km/h 250 m 車/一般道 20 km/h 350 m 車/高速道 70 km/h 1,200 m 100 km/h 1,700 m 平成27年度 全国道路・街路交通情勢 調査 一般交通量調査 集計表 定期送信型 イベント 発生時
27. 株式会社MIXI 小さなお子さまをもつ親御さんのため に、子供が携帯しやすい「みてね」の 子ども向けGPSを開発。 高精度な位置情報とAI学習で自動で出 発・到着をお知らせ。お子さまの1日の 歩数や移動履歴も。 利用したSORACOMサービス： SORACOM Air, SORACOM Beam 協力パートナー：JENESIS株式会社 導入事例 サービス
28. 株式会社MIXI 導入事例 SORACOM BeamとeSIMを組み合わせによるデバイスの認証と通信の暗号化を行 うことにより、セキュリティの強靭化と同時に機器の開発やキッティングの手間 をオフロード。 位置情報 SORACOM Beam UDP HTTPS みてねみまもりGPS AWS Cloud eSIM 回線(SIM)情報により デバイスを認証 SORACOM Beamのプロトコル変換機能により、 デバイスがやり取りする軽量なUDP通信を 安全なHTTPSに変換してクラウドとやり取り。 サービス
29. https://blog.soracom.com/ja-jp/2022/06/15/soracom-ug-12-report/ を基に、筆者による編集 セルラー通信の「データ量を減らす」手法 SORACOM のデータ転送サービスによる通信量と 消費電力の削減 条件: • Raspberry Pi 3 Model B+ に 3G通信USB型 アダプタ (AK-020) 取り付け時の総消費電 力を計測 • ppp0 上で tcpdump による通信量計測 • 200バイトの JSON データを対象に、 • CLI: AWS CLI によるアップロード • それ以外: Amazon API Gateway への HTTP POST SORACOM Beam で 通信量削減 と 省電力化 加えて、SDK やライブラリの最小化 = コードの簡素化 200 バイトの JSON データ送信時の比較 7,301 1,518 293 0 2,000 4,000 6,000 8,000 CLI (HTTPS) HTTP → HTTPS UDP → HTTPS 4.2 3.4 2.9 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 CLI (HTTPS) HTTP → HTTPS UDP → HTTPS 通信量(bytes) 消費電力(W) SORACOM Beam の利用 SORACOM Beam の利用 79% 96% 17% 29%
30. セルラー通信の「待機電力を下げる」手法 eDRX / PSM / 電源 OFF 受信動作※を犠牲にしてモジュールの消費電力を抑える eDRX と PSM は、LTE-M や NB-IoT の待機電力削減向け機能 ※SMS 着信、サーバ起点のデータ受信等 eDRX extended Discontinuous Reception ⚫ 基地局サーチ※の間隔を 延ばして、その間の待機電力を 下げる「軽いスリープ」状態 ⚫ 即時性はないが受信動作は 利用可能 ※自分宛てデータの受信準備動作 PSM Power Saving Mode ⚫ 基地局サーチを停止し、 受信ができない「深い スリープ」状態 ⚫ ネットワーク再接続処理は 不要で、電源 OFF よりも 復帰が早い 電源 OFF ⚫ 通信モジュールへの電源 供給を絶つ方法 ⚫ 最大の省電力手法だが、 ネットワークへの接続処理が あり、その間の電力消費が 発生する ⚫ 電源 ON 回路が必要 15.00 mA パッシブ実装 ⚫ 通信モジュールが標準 で持つ自律的な省電力 性を利用 ※ 参考の消費電力は Quectel BG96 LTE-M利用時の仕様より 0.00 mA 0.01 mA 1.20 mA 【参考】
31. ウミトロン株式会社 「UMITRON CELL」 IoTとAIで、養殖魚の給餌を自動化 し、スマホから遠隔操作。効率化に 加え、画像解析で余る餌を2割削減 し、流出を抑え環境負荷を軽減。 利用したSORACOMサービス：SORACOM Air, Arc, Canal, Gate 導入事例 漁業
32. デバイスの組み合わせで省電力化 SORACOM Discovery 2022 より https://speakerdeck.com/soracom/soracom-discovery-2022-day1-a3?slide=16
33. セルラー通信の「待機電力を下げる」手法 eDRX、PSM タイマー設定機能 AT+CPSMS=… AT コマンド等 MNO デバイス上で設定 タイマー変更は デバイス上で設定 eDRX、PSM タイマー 設定機能 eDRX や PSMの 有効化のみ行う MNO タイマー変更は SORACOM プラットフォーム (Web / API) で設定 タイマー情報 タイマー情報 Limited Preview https://users.soracom.io/ja-jp/docs/air/subscriptions/#edrxpsm-タイマー設定機能-limited-preview
34. 省電力化は総合力とコスト見合い 通信モジュールの電力削減を行っても、 周辺機器や MCU 負荷が高ければ 省電力通信のメリットが薄まる デバイス全体での省電力化が 不可欠 通信モジュール • eDRX、PSM • 通信自体の削減 etc… MCU • ディープスリープ • RTC利用 etc… センサー等周辺機器 • 電力制御 etc…
35. 無人運用されるのが IoT デバイス IoT デバイスは 最も狙いやすい対象 • 人の目が届かない • 限定的なハードウェア リソース 分解等の構造解析で 内部情報の閲覧や複製がしやすい
36. クラウド ネットワーク センサー / デバイス “モノ” IoT デバイスが持つ3つの認証情報とリスク クラウド連携 ネットワーク接続 不正な複製 = 窃盗によるリスク ➢ リソースの不正利用 → 直接的な被害 ➢ 虚偽データの混入 → 信頼性の低下 デバイス保守 他の同デバイス 複製
37. データ転送サービス SORACOM Beam / Funnel / Funk による デバイス開発と運用における４つの利点 デバイス • PaaS / SaaS • パートナーソリューション ▪ デバイス上の SDK と接続設定＋認証情報でデータを送受信
38. SORACOM Funk データ転送サービス SORACOM Beam / Funnel / Funk による デバイス開発と運用における４つの利点 デバイス 暗号化済&クラウドネイティブな プロトコル • PaaS / SaaS • パートナーソリューション SORACOM Beam SORACOM Funnel • SIM を鍵としてクラウドの認証情報との紐づけ • SORACOM 上の SDK で暗号化＆クラウド向けプロトコルへ変換 HTTPS(+JSON), MQTTS, TCPS ▪ プリミティブな プロトコル HTTP, MQTT, TCP, UDP Sigfox 費用はリクエストに発生： 《 SORACOM Funnel 》SORACOM Funnel) 0.00198円/リクエスト～ ※通信料は別途 例) 100台のデバイス × 1分に1回(1440回/日) × 30日 = 約4.3百万リクエスト/月 → 約8,600円/月(税込) 1.【フットプリント節約】SDK 排除で端末実装を軽量化 2.【証明書運用ゼロ】更新は SORACOM でマネージド 3.【環境切替は Web で設定】接続先は SORACOM 上で変更 4.【個体識別は SIM に集約】割当作業の簡素化・セキュア化
39. ソラコムの戦略「リアルワールドAIプラットフォーム」 IoT / AI デバイス IoT コネクティビティ AI・クラウド 200種以上の パートナーデバイス SORACOM デバイス 通信モジュール センサー クラウド型カメラ SORACOM IoT コネクティビティ パートナー AI・クラウドサービス AWS / Microsoft / Google / OpenAI SORACOM クラウド データ蓄積・可視化・通知 データ転送・分配 リモート制御 AIデータ処理 IoT SIM 3G / LTE / 5G / LTE-M / NB-IoT LPWA / 衛星通信 Wi-Fi・有線向け VPN 現場《フィジカル》と、社内外のデータ《デジタル》のすべてを《AI》につなぎ 「実世界を動かす力」にしていく
40. 5G あらゆる通信技術とユースケースをカバーする SORACOM の IoT 通信・SIMとプラン 高速・多機能 省電力 LTE LTE-M NB-IoT NTN 3G Cat.1 bis グローバル LTE-M planX3 オールレンジ IoT plan01s グローバル Limited Preview KDDI回線 5G/LTE plan-K2 衛星 IoT planNT1 大容量アップロード plan-DU AI・カメラ・ロボティクス時代 《フィジカル》をつなげる 10GB ～ MB ～ GB バイナリ ～ KB 1TBの先へ 小容量 大容量 100GB ～ テラバイト級 アップロード向けプランも ご用意 1回線から大規模まで使える 混合・マルチキャリア IoT 通信 VPN LPWA SORACOM Air for Sigfox SORACOM Arc
41. 標準で “閉じている” SORACOM の IoT ネットワーク IoT デバイス インターネット クラウド IoT デバイス インターネット クラウド
42. プラットフォームの信頼を示す国際基準 SOC2 TypeⅡ報告書を受領 サービスの安全性や信頼性が実際の運用でも確かに 守られていることを第三者が証明する監査報告書 2025年 7月 発表
43. 800万を超える IoT 契約回線と実績 800万の IoT が 社会を支える世の中へ 出所: “IoTプラットフォームSORACOMの契約回線数が、800万を突破”. ソラコム プレスリリース. 2025-07-16. https://soracom.com/ja/news/20250716-8million-iot-devices-connected, (参照 2025-07-17). ※海外法人からの提供を含む SORACOM Air の総回線数。SORACOM Air for セルラー、Sigfox、LoRaWANを含む。 2025年 7月 発表
44. 課題の言語化から、プロジェクト・継続稼働まで ― SORACOM のビジネス支援 現場課題の 言語化 IoT プロジェクトの 立ち上げ IoT プロジェクトの 初動成果 IoT の 継続稼働 AI ボットと壁打ちで言語化 教えて！ソラコムのMax デバイス・ソリューション・AI の専門企業に相談できる SORACOM パートナースペース (SPS) 3か月で成果を出す SORACOM はじめてサポート 24時間365日対応の有償サポート プライオリティサポートプラン ワークショップ型プロジェクト支援 SORACOM Booster Pack 技術からビジネスまでの包括コンサルティング SORACOM プロフェッショナルサービス 無料 オンライン契約 オンライン型 対面型
45. SPS へ参加する IoT の最新情報や ビジネス事例を知る パートナーを探す IoT に強みを持つ1,000を超える企業が参加 国内最大級の IoT パートナープログラム SORACOM パートナースペース “SPS”
46. 3か月で成果を出す SORACOM はじめてサポート SORACOMはじめてサポートは、技術面だけでなく、 IoTプロジェクトの立ち上げ方そのものを一緒に考える“壁打ち”支援サービスです。 ✓ 1対1でIoTのプロに技術もプロジェクトの進め方も相談いただけます。 月額1万円で、手軽に“はじめの壁打ち”ができるサービスです。 ✓ 「どこから始めればいい？」「何を決めておくべき？」IoTの専門家が、 技術的な構成からプロジェクトの進め方まで、一緒に考えます。 料金 月額 11,000円(税込) ※オンライン契約・アカウントへの課金でお支払い 形式 オンラインミーティング 回数 月２回まで・各回１時間 ※最長３か月まで契約可能 支援範囲 プロジェクト進行/通信/クラウド構成等の アドバイス、センサーやデバイスなどの機器選定 対応内容 課題整理、構成検討、社内調整アドバイス、 IoTプロジェクトの進め方の相談など
47. 『技術評論社』知識地図シリーズ IoTの知識地図 ―― 設計・実装・運用のための必須知識をこれ一冊で 1. IoTの基礎とトレンド 2. IoTのデバイス 3. IoTにおけるセンサーの活用 4. IoTのネットワーク 5. IoTのデータ活用とクラウド利用 6. IoTによる双方向通信・遠隔制御 7. IoTのセキュリティ 8. IoTプロジェクトの取り組み方 https://gihyo.jp/book/2024/978-4-297-14069-4 本 2,860円(税込) ※電子書籍あり
48. Making Things Happen for a world that works together IoT の「つなぐ」を簡単に