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 クラウドにビッグデータ、そしてIoT(モノのインターネット)にAI(人工知能)・・・。デジタルテクノロジーの進化と浸透により、社会や産業のさまざまなシーンで新たな価値が生まれつつある。デジタルテクノロジーを起点とする価値創造、すなわちデジタルトランスフォーメーションの潮流が、大きなうねりとなって、日々の生活やビジネスの隅々にまで行きわたりそうだ。

 今後のデジタルトランスフォーメーションの行方を見通すうえで無視できないテクノロジーの一つとして、ある通信技術の動向に注目が集まっている。それが「LPWA(Low Power Wide Area)」だ。

 なぜLPWAが脚光を浴びているのか、これからビジネスにどのようなインパクトを与えるのか。本稿では何回かに分けて、このような経営的視点からLPWAの実像を紐解いていこう。

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災害対策から見守りまで、幅広いLPWAの用途

 端的に言えば、LPWAは無線センサーネットワーク技術である。「Low Power Wide Area」が示すように「低消費電力」で「広範囲」をカバーする無線通信網の構築を可能にする。LPWAを用いて構築したネットワークを「LPWAN(LPWA Network)」と呼ぶこともある。

 考えられるLPWAの用途は実に幅広い。公共サービスから産業活動、個人の生活にいたるまで、すべてを挙げるのが困難なほど多くの応用例が想定されている。

 公共サービスであれば、自然災害対策の用途が考えられる。河川の水位などのデータをネットワーク経由で集めて監視し、氾濫、崖の崩落、ダムの決壊を予見して近隣の住民を守る。そのほか、橋梁やトンネルなどの劣化状況を把握して適切な維持管理に役立てることも想定される。

 産業分野で分かりやすい応用例は物流・輸送管理の効率化である。トラック、タクシー、バスの位置をネットワーク経由で把握/トラッキングすることで、きめ細かい配車や運行、配送と貨物の監視を可能にする。また、プラント設備の稼働状況を遠隔監視するネットワークにLPWAを用い、異常を検知したり故障を予防したりしようとする例もある。

 ICTの活用があまり進んでいなかった第1次産業も、LPWAの応用によって様変わりする可能性が見えてきた。水田の温度や湿度、肥料の状態などを測定したデータを収集すれば、重労働である灌漑(かんがい)の作業を自動化することができる。測定した情報に基づいて農作物の生育に最適な環境を整えることで、品質と収量の向上効果も期待できる。

 生活の領域では、地域振興や市民生活の利便性向上を目指すスマートシティやスマートコミュニティを支える技術としてLPWAへの期待が大きい。児童・高齢者の見守りやホームセキュリティ、家電の遠隔制御をはじめとするホームオートメーションの分野でもLPWAの活用が見込まれる。

 以下にLPWAの応用例をいくつか挙げておこう。かなり広範囲にわたることがわかるはずだ。

川の氾濫、崖の崩落、ダムの決壊、公共インフラの崩壊などの予知・監視 大気中や森林、土壌、海洋、河川、湖沼などの環境汚染モニタリング マンホールの水位測定、漏れ電流やガス漏れの検知などの遠隔監視・保守 工事・建築現場における異常監視や作業管理 プラントにおける故障・異常監視、工場における設備監視 石油・天然ガスのパイプライン監視 街灯の点灯・消灯の遠隔制御(スマートライティング) 街角の防犯カメラで撮られた映像の収集・分析 ショッピングモール、イベント会場、テーマパーク、観光スポットにおける安否確認や避難誘導 登山やスキーでの遭難者の検知・救助 AEDのバッテリー残量チェック エレベータ、エスカレータの遠隔監視 厨房機器の温度や電動モーターの遠隔監視 電力・水・ガスの使用量を計測・制御するスマートメータリング(遠隔自動検針) 自動販売機の売上・在庫遠隔監視 トラック、タクシー、バスの追跡(トラッキング)、配車、運行と物流管理 コネクテッドカー、交通監視・制御 自動車・自転車の駐車管理(スマートパーキング、シェア自転車)、盗難防止 ゴミ収集の効率化 水田、ビニールハウスなど農業における温度、湿度、肥料状態などの測定による自動灌漑、給水管理 農業作物の栽培・品質管理、牧場の家畜見守り・放牧管理 鳥獣被害の検知・防止 スマートシティやスマートコミュニティ 児童や高齢者の見守り、徘徊検知 健康、フィットネス、福祉、介護などを支援するヘルスケア、ウェルネス 家電の遠隔制御などによるホームセキュリティ、ホームオートメーション ウォーターサーバーの補給時期の把握 ホテルやレストランにおけるタクシー呼び出し ウェアラブル機器からの各種情報収集 兵器、不発弾、地雷などの検知
 

LPWAがIoT普及の起爆剤に

 前述した用途は、あらゆるモノがネットワークにつながる「IoT(Internet of Things、モノのインターネット)」の応用例や実証実験例として聞き覚えがあるものかもしれない。それもそのはずである。IoTとLPWAは密接に関係しているからだ。

図1 一般的なIoTのシステム構成とLPWAの位置づけ


 図1にIoTの基本的なシステム構成を示した。システムの末端部分を構成するのは、スマートフォンや家電などのセンサーを搭載したデバイス群。デバイス群からのデータは中継ノードを経てサーバー群(クラウド)に集められる。ユーザーはサーバーに蓄積した大量のデータを分析し、自然災害対策、物流・輸送管理の効率化、生活の利便性向上などに応用する。このうちLPWAを用いた無線センサーネットワークは、センサーを搭載した多様なデバイス群と、データを蓄積するサーバー群とを結ぶ役割を果たす。

 長くICTにかかわってきた読者はこのシステム構成を見て、1990年代末から2000年代にかけて話題のキーワードだった「ユビキタスネットワーク」を思い出すのではないだろうか。ユビキタスネットワークで描かれたのは、あらゆるモノがコンピューティングと通信の機能を持ち、ネットワークにつながる世界。その後、機器と機器がつながる「M2M(Machine to Machine)」などへと切り口を変えてきた。

 残念ながら、ユビキタスネットワークが話題になった頃から20年ほど経った現在まで、爆発的に社会に広がり定着した無線センサーネットワークの実用例は多くない。どちらかというと「話題性のわりには期待外れ」の状態がしばらく続いていた。

 そんな状況を今度こそブレークスルーできるのではないか。IoTとLPWAの注目度が高まっているのはそのためである。IoTは2022年に200兆円の大市場に成長すると予測されている。一方のLPWAはIoT普及の起爆剤になり、2018年以降、年率20%以上のペースで市場が成長すると見られている。

日本のLPWA時代の幕が開く

 これまでにも数々の通信技術が無線センサーネットワークの構築に利用されてきたが、LPWAが従来の技術と大きく違うのは、消費電力が低いのにデータ通信距離が長い点だ。最近のスマートフォンがほぼ標準で搭載している近距離無線通信「Bluetooth」と遜色ない低消費電力でありながら、数キロメートル以上離れた地点間でデータ通信ができる(図2)。

図2 通信技術におけるLPWAの位置づけ


 一方携帯電話網に比べると、LPWAの通信速度は格段に遅い。実効性能で数Mbpsから数百Mbpsの速度が出る現在の携帯電話網に対し、LPWAの通信速度は100bpsから数kbps。もっとも、各種センサーが発する小容量のデータを低頻度で集めるようなIoTの用途で、LPWAの通信速度の遅さは必ずしもデメリットにならない。逆に、いったんセンサーを設置した後、長い期間にわたって継続してデータを収集・蓄積する用途なら、消費電力の低さの方が大きなメリットになる。現に、携帯電話網の市場をLPWAが侵食するような動きも出てきている。

 LPWAを用いたデータ通信サービスは、欧米で始まった。2012年から、仏シグフォックスによる「Sigfox」や米セムテックが開発した技術を用いた「LoRa」など、独自仕様のLPWAによるサービスが相次いで登場。欧州では2015年頃から、従来は主に第3世代(3G)携帯電話網が使われていたデータ通信市場を、LPWAが取って代わるようになってきた。

 この状況に危機感を覚えた欧州の携帯電話関連機器ベンダーなどが、第4世代(4G)携帯電話網の仕様として、セルラーLPWA(4Gを使うものについてはLTE版LPWAとも呼ぶ)を急きょ規格化し(表1)、世界各国の通信事業者が採用する流れが起きた。2018年初頭には中国や北欧でLTE版LPWAの規格に基づく新サービスが始まる。

表1 独自仕様LPWAとセルラーLPWAの比較


 実用化の面で欧米にわずかに遅れたが、国内でも2017年にSigfoxやLoRaのデータ通信サービスが次々と始まった。また、大手の携帯電話事業者3社はいずれも、LTE版LPWAのサービスを2018年度中に開始する計画だ。

 2018年はいよいよ、日本のLPWA時代の幕が開く。そうなれば、無線センサーネットワークを効果的に活用したIoTの本格的な展開が始まり、新たなビジネスチャンスが生まれる公算が大きい。

筆者:阪田 史郎