【IoT-Tech Meetup #4】サテライト NB-IoT(NB-IoT NTN)の全貌と今後

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。

Transcript

1. サテライト NB-IoT(NB-IoT NTN)の
   全貌と今後
   Aug. 29, 2023
   IoT-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)
   

   View Slide

2. 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-IoT
   BLE、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
   

   View Slide

3. 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
   

   View Slide

4. 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
   

   View Slide

5. 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 based
   Data 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 interface
   SCEF: 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 based
   Data Delivery
   1
   2
   3
   NB-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
   

   View Slide

6. 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】
   

   View Slide

7. 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).
   

   View Slide

8. 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
   

   View Slide

9. 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
   

   View Slide

10. 参考資料集
    3GPP Release 17 highlights (3GPP)
    https://www.3gpp.org/specifications-technologies/releases/release-17
    3GPP 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
    

    View Slide

11. IoTの「つなぐ」を簡単に
    You Create. We Connect.
    

    View Slide