TEL
078-335-7573
MENU
SEARCH

ソリューションブログ

IoT機器とサーバを接続する方法はどれがいい?? IoT機器の接続する最適な方法

2021.10.22  smart factoryインダストリー4.0ものづくり企業IoT基礎応用

IoT機器を設置した場合、必ず行わなければならいのがネットワーク接続です。
有線、無線など様々な方法で接続することができ、無線接続でも無数の規格があり、どれで接続するのが最も効率的なのか非常に迷うところでしょう。
IoTの普及が進んでいる海外では、こうした機器の接続にも一定のノウハウが蓄積されていて、それらに関する見解も多く公開されています。
今回は海外のIoT情報サイトより「Exploring IoT Connectivity Options(IoTの接続方法を調査)」の記事より、IoTの設置条件と接続方法について解説します。

IoTの接続方法は有線が確実だが、場所を選ぶ

IoT機器を導入する場合、接続が一番確実なのはLAN接続などの有線接続です。
当たり前のことですが、無線接続よりも有線接続のほうが確実に接続されて、断線等がない限りよっぽどの理由がなければ切断されることはありません。
しかし、多くのIoT機器を接続しようとすると配線も機器の数だけ必要となり、多くの機器を接続したいと考えた場合現実的ではありません。

IoT機器の接続は無線が主流! でもその規格は無数にある

IoT機器のネット接続は、場所を選ばすに使える無線接続が主流となっています。
ここまではご存じの方も多いのではないかと思います。
しかし、無線の規格でどのようなものがいいか?と言われるとなかなかこれだ!といえるようなものがないのではないでしょうか?
無線接続の規格はWiFiやBluetooth、LTEなど、代表的なものだけでもたくさんあります。それらをきちんと場所によって使い分けるのが賢いIoT機器の無線接続の行い方ではありますが、そこまでできていないという場合が多いでしょう。
無線規格の選定は範囲(信号が移動する距離)、消費電力、ビットレート(送受信できるデータの量と速度)などで決定されます。無線特有問題でもある干渉への耐性や、月額料金などの費用を勘案して選定します。

無線接続は大きく短距離接続と長距離接続に分かれる

無数にある無線接続の規格を大きく分けると、短距離接続と長距離接続に分類されます。
短距離接続は、WiFiやBluetoothといった規格が該当します。
至近距離のIoT機器を接続するのに適した規格となります。
長距離接続は4Gや5Gなどの携帯回線などが該当します。また、LPWAなどの低速度携帯回線の通信も長距離接続に該当します。
これらの規格はそれぞれの持ち味を生かさないと、IoT構築の際のコストが増大したり、接続が不安定となってしまうということにもなりかねません。
それぞれの無線規格の特徴を説明します。

短距離IoT接続無線規格の特徴

短距離でIoTを接続する際の無線規格は、WiFiやBluetoothの他にもZigBee、Z-Wave、Threadなどのメッシュネットワークテクノロジーがあります。無線タグなどに使われている無線周波数識別(RFID)などもあります。
メッシュネットワークテクノロジーは各機器で中継しながらネットワークを構成するため、WiFiなどと比較すると低電力で複数の機器を接続することが可能です。
しかし、親局1対IoT機器複数の構成のWiFiと比較するとネットワーク構成が複雑となり、接続できない範囲が出てくるということも考えられます。
また、日本でも物流などでかなり一般的になってきましたが、RFIDによる商品追跡システムも短距離IoT接続になります。商品に遠隔でも確認できるタグをつけるという部分がIoTと言えます。
Bluetoothも短距離無線接続ですが、消費電力の制限があるため、IoT分野ではあまり用いられておりません。個人所有のスマートウォッチなどに接続して、サービスを提供するような分野では、需要がありそうです。
短距離IoT接続で、今後最も発展的に普及しそうな規格がUWB(超広帯域無線通信)です。
これは、通常一定の帯域幅を占有して通信を行う無線規格が多い中、500MHzというとても広い帯域幅で、1n sec(ナノ秒)というとても短い通信時間で通信を行うというものです。
この通信はレーダー開発で確立した技術で、位置検出を正確に行えるという特徴を持っています。たくさんの人がいる中でスマートフォンからの信号で人物を特定するなど様々な用途が考えられます。
現在も短距離IoT接続の主流はWiFiではありますが、大容量のデータ送受信に適している反面、消費電力の大きさが課題となっています。

長距離IoT接続無線規格の特徴

長距離IoT接続は、携帯回線に代表されるような、IoT機器が設置されている場所から離れた機器と接続する際に用いられています。
携帯回線の他にもSigfoxやLoRaといったIoT機器用に低速度通信を行う回線なども長距離IoT接続の無線規格と言えます。
携帯回線は5Gへの切り替えを控えており、5Gを使った映像の伝送やVRなど様々な遠隔技術に用いられるものと予想されます。
これとは逆行するように、機器の温度や速度、位置といった単純なデータ取得のために、低速度通信の需要も今後増え続けていくものと考えられます。農業や工場の遠隔監視や、商品の追跡などその用途は無数に存在します。

さらに携帯回線の範囲を超えた人口の少ない山林や海洋上の船舶に搭載した機器などと接続するために、静止衛星による宇宙からの接続というものもあります。
これであれば、近隣に携帯回線の基地局がないような場所でもIoTの対象機器と接続することが可能です。
衛星によるIoT接続は商業衛星が発展したことによるもので、現在様々なサービス展開が計画されていますが、発展途上であるため、今後の利用用途が検討されています。

IoT機器との接続方法は総合的に見よう

長距離や短距離、データ量、消費電力などを総合的に見て、多くの接続方法からIoTとサーバとの接続方法を検討するようにしましょう。
わずかなデータしか取得しないようなIoT機器に、最新の通信だからと言って5GやWiFiでの接続を行うと、回線使用料や消費電力だけが多くかかる結果となってしまいます。
また、携帯回線が十分に届くような場所なのに衛星からの接続を行うというのも現実的ではありません。
このように様々な用途に応じたIoT機器との接続方法があり、その適正な接続方法はIoT機器の置かれている状況に依存します。
IoT機器との接続方法は、時代と共に変化していくため、数年後にはもっといい方法が開発されているかもしれません。