2023年8月29日開催『IoT-Tech Meetup 第4回【IoTで使える"衛星通信"特集】』で、ソラコム松下(max)が発表した資料です。
サテライト NB-IoT(NB-IoT NTN)の全貌と今後Aug. 29, 2023IoT-Tech Meetup【IoT で使える “衛星通信” 特集】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)
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二つの分類(基地局の利用形態・伝送手法)のクロスマッピング地上系ネットワーク非地上系ネットワーク(NTN)IP ベース通信 非 IP ベース通信Wi-Fi、LTE-M、NB-IoTBLE、Sigfox、SMS、NB-IoT(NIDD)衛星ブロードバンド(Starlink)衛星メッセージング(Astrocast)NB-IoT NTN
NB-IoT NTN (Non-Terrestrial Network)3GPP Release 17 において、既存のセルラーテクノロジー “NB-IoT/eMTC(LTE-M)” で利用できる IoT 向け衛星通信を定義《 NB-IoT NTNの名称 》NTN-based NB-IoT、Satellite NB-IoT、NB-NTN、3GPP Rel.17 NB-IoT がある。Summary of Rel-17 Work Itemsでは『NB-IoT/eMTC support for Non-Terrestrial Networks』と表現されている出典: 3GPP. “Release 17 Description; Summary of Rel-17 Work Items”. 3GPP Portal.2022-12-20. https://portal.3gpp.org/desktopmodules/Specifications/SpecificationDetails.aspx?specificationId=3937, (参照 2023-08-28).《 広域カバレッジ 》GEO や LEO の人工衛星をNB-IoT 基地局として使える《 複数の通信経路 》対応モジュールで地上基地局との切り替え利用《 コード資産と透過性 》地上でも NTN でも“NB-IoT” として実装NB-IoT
LTE Cat.1 LTE Cat.M1(eMTC, LTE-M)LTE Cat.NB1(NB-IoT)策定時期 Release 8(2009年3月)Release 13(2016年3月)最大スループット(上り/下り) 5Mbps / 10Mbps 1Mbps / 1Mbps 26Kbps / 21Kbps通信モード 全二重 全二重 / 半二重 半二重モビリティ性能 移動体通信 移動体通信 定点通信レイテンシ 5 ミリ秒以下 10 ~ 15 ミリ秒 1.4 ~ 10 秒省電力技術 DRX PSM, eDRX PSM, eDRXカバレッジ拡張(通信品質向上) 従来の LTE 準拠 Repetition Repetitionセルラー系 LPWA出典: Tuomas Tirronen. “Cellular IoT alphabet soup”. ERICSSON BLOG.2016-02-29. https://www.ericsson.com/en/blog/2016/2/cellular-iot-alphabet-soup, (参照 2023-08-29).以上を基に、筆者再構成
NB-IoT、3つのデータ伝送方式⚫ IP アドレス⚫ 通信先IP データ配送(IP Data Delivery)Non-IP SGi basedData Delivery⚫ デバイス↔IP アドレス⚫ デバイス↔通信先(IP)IP(TCP, UDP)Non-IP IP(UDP)SGi: Serving Gateway interfaceSCEF: Service Capability Exposure Function(P-GW)(SCEF)⚫ デバイス↔通信先(HTTP)Non-IP通信事業者等HTTP(REST)非 IP データ配送(Non-IP Data Delivery; NIDD)Non-IP SCEF basedData Delivery123NB-IoTデバイス通信先サーバー等IP ベース通信そのものWebhook 実装と同義サーバー側ではIP ベース通信に見える
伝送手法から見る、データ通信の分類IP ベース通信➢ 端末に IP アドレスが割り当てられ、IP 上にてデータ送受信をする通信➢ HTTP 等 のプロトコルが使えることから汎用性が高いが、利用環境(例: 極小容量、省電力など)によっては IP 自体のオーバーヘッドが課題となることもある➢ 離散的・連続的どちらのデータでも扱いやすい例) Wi-Fi、LTE-M、NB-IoT非 IP ベース通信➢ 端末にはプロトコル専用の識別子を割り当てて、その上でデータ送受信をする通信➢ 目的に特化しており無駄が少ないが、制限が比較的多い(例: 低速、連続通信不可など)ため、ユースケースとの適合チェックが不可欠➢ 離散的、間欠的な用途に適している例) BLE、Sigfox、SMS、NB-IoT(NIDD)NIDD: Non-IP Data Delivery【再掲】
NIDD SCEF based Delivery のシーケンスやエンドポイントの例出典: 花岡 博和. “NIDD についてご紹介”. Device WebAPI Consortium / 第12回技術ワーキンググループ会合レポート.2019-01-30. https://device-webapi.org/event/20190130/12th_tech_wg_meeting.html(PDF), (参照 2023-08-28).出典: Oracle. “Table 2-3 Supported NIDD Resources and Methods”. Diameter Signaling Router SCEF User's Guide.(不明). https://docs.oracle.com/cd/F27846_01/docs.85/SCEF/nidd.html, (参照 2023-08-28).
実利用の環境が整い始めている出典: ソラコム. “【基調講演】“Connect – Reconnect” データはつながり、新しいフェーズへ ― SORACOM Discovery 2023”.SORACOM Discovery 2023.2023-07-06. https://speakerdeck.com/soracom/soracom-discovery-2023-ceo-keynote, (参照 2023-08-28).出典: Skylo. “Skylo Network Access Conformance Requirements Document”. Skylo.2023-04-21. https://www.skylo.tech/check-compatibility, (参照 2023-08-28).Skylo Technologies … 米国(Mountain View)を拠点とする NTN サービスプロバイダ
まとめ• NB-IoT NTN は現在の NB-IoT において、基地局に人工衛星を利用できるようにしたもの• 本質的には NB-IoT• 定点通信、3種の伝送方式、実装• より広範囲、そして、省電力が狙える• 即座の利用は難しいが、利用のハードルは徐々に下がっている
参考資料集3GPP Release 17 highlights (3GPP)https://www.3gpp.org/specifications-technologies/releases/release-173GPP Release 17: Understanding NB-IoT over NTN (5G HUB)https://5ghub.us/3gpp-release-17-understanding-nb-iot-over-ntn/NTN 技術ロードマップ (Beyond 5G推進コンソーシアム /スケーラビリティWG 技術資料)https://b5g.jp/scalabillity-wg-files/3GPP NTN(非地上ネットワーク) 仕様解説https://zenn.dev/nic/articles/fe6d218bb1800d
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