つい最近までは、Wi-Fiとモバイルネットワークのどちらを選ぶべきか判断に迷うようなケースはあまりありませんでした。高速なローカル通信にはWi-Fiが最適であり、グローバルな接続、特に移動中のデバイスにとってはモバイルネットワークの利用が理想的でした。しかし、ここ数年のモバイルネットワーク技術の進歩に伴い、どちらを利用すべきかという判断は以前ほど明確ではなくなってきています。
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IoTシステムを構築する際に考慮すべき主な点は、実際にはそのシステムの用途によって異なります。
こうした点を踏まえると、IoTにおけるモバイルネットワークとWi-Fiのどちらを選ぶかという問題は、以下の5つの重要な検討事項に整理することができます：
4G/LTEネットワークが登場する前は、この比較は簡単でした。Wi-Fiネットワークはモバイル通信よりもはるかに高速だったからです。しかし、4G、そして現在の5Gの登場により、両者の速度差は急速に縮まりつつあります。4Gモバイルネットワークは、最高速度が約1000 Mbpsという点で、技術的には多くのWi-Fi接続と同等の速度ですが、技術的なインフラ、干渉、ネットワーク上のデバイス数といった要素も考慮する必要があります。
技術インフラとは、ローカルネットワークを構成するハードウェアのことであり、モバイル接続とWi-Fiの両方に当てはまりますが、その仕組みは異なります。Wi-Fi接続の場合、通信速度は、地域のブロードバンドインターネットの最大速度と、ルーターの最大速度によって制限されます。一方、モバイルネットワークの場合、通信速度は地域内の基地局や送信機の性能によって決まります。IoTの例として、ある工場がサプライチェーンのIoTモニタリングを利用していると仮定しましょう。その工場が僻地にあるものの、近くにモバイル基地局がある場合は、4Gや5Gの方がはるかに高速になります。しかし、インターネット速度が速い都市部にある場合は、Wi-Fiが適切な選択肢となるでしょう。都市部では、通常、地方に比べて携帯電話ネットワークがより整備されており、インフラも充実しています。これには基地局の数が多いことも含まれ、高速なインターネット通信が可能になります。対照的に、Wi-Fiネットワークは、通常、家庭や企業が提供する単一のアクセスポイントに依存しており、その通信範囲はそのアクセスポイントの周辺に限定されます。
一見すると、他の信号による干渉は、モバイルとWi-Fiの性能が拮抗しているように見えるかもしれません。しかし、最終的には、モバイル信号の強度の高さにより、モバイルが優位に立ちます。Wi-Fiの電波は、壁やドア、あるいは電子レンジなど、より高い周波数を放出する機器によって遮られることがよくあります。一方、モバイルネットワークは、屋内・屋外を問わず、はるかに長い距離でも機能するように設計されています。つまり、Wi-Fi接続による高速通信を楽しむには、デバイスとWi-Fiルーターの間に障害物のない経路が必要になることが多いのです。しかし、モバイルの場合、干渉の影響はそれほど大きくありません。
一般的な家庭用Wi-Fiネットワークは、技術的には約250台のデバイスをサポートできますが、3～4台以上を同時に使用すると、接続速度に影響が出始めます。一方、モバイルネットワークは、送信塔のネットワークによって提供されるより広範囲のシステムを利用しているため、速度を低下させることなく、多数のデバイスをサポートできるように設計されています。
必要なセキュリティレベルは、IoTデバイスの用途によって大きく異なります。ハッカーによる妨害を望む人は誰もいませんが、IoTユーザーの中には、他のユーザーよりもはるかにセキュリティへの配慮が必要な層が存在します。医療技術、銀行、交通機関などは、いずれも悪意のある第三者による妨害が壊滅的な影響をもたらしかねない分野です。Wi-Fiもモバイルネットワークも、それぞれセキュリティ対策が組み込まれていますが、モバイル通信の技術は、単なるパスワードや二要素認証といったレベルをはるかに超えた深いものとなっています。
モバイルネットワークを介して送信されるすべての信号は暗号化されています。IoTデバイスはデータ入力を受け取ると、送信前にそのデータを暗号化し、受信側デバイスで復号化されます。したがって、悪意のある第三者がモバイルネットワークから信号を傍受したとしても、復号化する能力を持たない者にとっては、その内容は解読不可能です。ハッカーは一般的に最も抵抗の少ない手段を選ぶ傾向があるため、復号化技術の存在は強力な抑止力となります。
Wi-Fiはパスワードや二要素認証システムによって保護されていることがよくありますが、データそのものが暗号化されることはほとんどありません。実際、もし誰かがWi-Fiネットワークを保護しているファイアウォールを突破することができれば、そのシステムのすべてのデータや機能にアクセスできてしまうことになります。こうした機関では、大容量のファイル転送に使用されるプライベートWi-Fiネットワークがしばしば導入されているため、大学や医療機関がハッカーに侵入されるというニュースを耳にすることも珍しくありません。
セキュリティに関するもう一つの重要な点は、モバイルネットワークの契約には、通信事業者側に訓練を受けたセキュリティ担当者が配置されていることです。これらの専門家は、ネットワークへの侵入の源を特定し、迅速に対処することができます。一方、Wi-Fiネットワークの場合、脅威に対処するためにサイバーセキュリティの専門家を雇うか、あるいは自分で対処するかは、利用者次第となります。
Wi-Fiは限られた空間では速度やデータ転送速度の面で優位性を持つことが多い一方、モバイルネットワークは通信範囲の点で明らかな優位性があります。これは、両技術が使用する周波数に一部起因しています。Wi-Fiは、2.5GHzから最新の6GHzシステムに至るまで、より高い周波数帯を使用しています。これにより、ネットワークを介して大量のデータを送信できますが、その範囲は比較的狭い地域に限定されます。一般的な2.5GHzルーターの最大通信距離は100m未満であり、周波数が高くなるほど、その範囲はさらに狭くなります。
つまり、これは単一の建物内に収まるIoTネットワークには適していますが、世界規模のカバー範囲を扱う場合には問題が生じます。Wi-Fi信号の到達距離を20km近くまで伸ばすことのできるWi-Fiエクステンダーネットワークもありますが、それにはネットワーク所有者側による多額の費用と設置作業が必要となります。
一方、モバイルネットワークでは高周波数と低周波数の両方が使用されており、低周波数の方がはるかに遠くまで電波が届きます。しかし、その代償としてデータ転送速度が犠牲となっており、従来はWi-Fiネットワークに比べて大幅に低かったのが実情です。しかし、4Gや5Gネットワークの登場により、通信速度は向上し始めています。
実際の距離を見てみると、非都市部における携帯電話基地局の平均通信範囲は約21 kmです。しかし、Wi-Fiネットワークとは異なり、エリアをカバーするためのインフラ整備を個人が行う必要はありません。IoTデバイスが求められる場所のほとんどでは、すでに携帯電話基地局が広く設置されています。
モバイルとWi-Fiの複雑さという問題を比較すると、一見すると甲乙つけがたいように思えるかもしれません。モバイルの料金プランには複雑な規定や契約条件が含まれていることもありますが、Wi-Fiのセットアップには、現場でより多くのケーブルや機器、ハードウェアが必要となります。
個人の自宅のような小規模な利用ケースでは、ルーターの電源を入れて数台のデバイスを接続するだけで済むため、Wi-Fiの設定はそれほど複雑ではないでしょう。しかし、接続するデバイスが10台や15台を超えると、安定したWi-Fiネットワークを構築するために必要なハードウェアの数や設定の手間が煩雑になってきます。
モバイルネットワークの場合、デバイスの電源を入れるだけで済みます。ネットワークを支えるインフラはすべて、モバイル通信事業者のサーバーを通じてオフサイトに設置されています。これにより、IoTネットワークに数百台の個別のデバイスが接続されている場合でも、その複雑さが劇的に軽減されます。
グローバルな業界の複雑さを管理するには、国境を越えたシームレスな通信とデータ転送を可能にする、地域に縛られないモバイルネットワークが不可欠です。例えば、会社がノルウェーに拠点を置き、問題を解決できる担当者が米国に住んでいる状況で、日本でのハードウェアの問題に対処しようとする場面を想像してみてください。しかし、モバイルネットワークがあれば、グローバルなサポートのためのインフラはすでに整備されており、多くの場合、利用料金に含まれています。必要な専門家は、サービス提供エリア内のどの国にいても利用可能であり、それによって物流面での複雑な手間を大幅に回避できるのです。
Telenor IoTのIoT Connectなどのモバイル契約サポートサービスは、セキュリティからトラブルシューティングのコールセンター運営に至るまで、幅広い分野をカバーしています。こうした要因により、モバイルネットワーク接続はこのカテゴリーにおいて、明らかにトップの座を占めています。
IoTソリューションのコストは、ケースごとにどのような機能が必要かによって大きく左右されるため、正確に見積もることが難しい場合がよくあります。デバイスの台数、必要な通信速度、顧客向けの技術などが、すべてコストに影響します。
とはいえ、モバイルネットワークの契約は初期費用は高くなる傾向がありますが、長期的には安くなります。IoT向けのモバイル通信サービスは、一般的にWi-Fi環境を構築するために必要なハードウェアよりも費用がかかりますが、システムが稼働し始めれば、Wi-Fiに比べて維持費が少なくて済みます。
IoTでWi-Fiを活用するには、ハードウェアの設置やシステムの管理を行うIT担当者、ネットワークがハッキングの標的にならないよう確保するサイバーセキュリティの専門家を雇用し、さらにカスタマーサービスの対応を行うコールセンターを設置する必要があります。こうした要件はすべて、IoT企業にとってコスト負担となります。
しかし、モバイル通信を利用すれば、これらのサービスはすべて利用料金に含まれて提供されます。したがって、一般家庭のような小規模なIoT環境では、住宅所有者が自ら設定・運用できるため、Wi-Fiが最も費用対効果が高いでしょう。しかし、ビジネスが関わってくると、モバイルネットワークによる接続の方がはるかに費用対効果が高くなります。
ユースケースのいくつかのモデルを比較してみると、各システムのメリットとデメリットがより明確になります。
全国の家庭にスマートメーターを設置しようとする大手電力会社にとっては、Wi-Fiを利用するよりもモバイルネットワークの方がはるかに効率的に活用できるだろう。モバイル接続を利用すれば、これらの機器を単一のネットワーク上で設定することが可能になる。一方、個々のメーターを各家庭のWi-Fiネットワークに個別に接続しようとすると、過度に複雑でコストのかかるプロジェクトになってしまうだろう。
製造の観点から見ると、これらのメーターは、複数の種類のWi-Fiに対応する必要はなく、特定のモバイルネットワークで動作するように設定することも可能です。住宅所有者がWi-Fiをまったく利用していない場合もあり、その場合はメーターが役に立たなくなってしまいます。
国際輸送や車両管理を行う企業では、IoTを活用して貨物の追跡を行うだけでなく、車両管理の効率を最大限に高めています。
モバイルとWi-Fiを直接比較すると、通信範囲の点ではモバイルの方が優れています。モバイルの場合、通信可能範囲は基地局の設置場所によって決まります。一方、Wi-Fiの場合は、Wi-Fi送信機から数百メートルが通信範囲の限界となります。
世界中の太陽光発電企業は、地域レベルでの電力消費量や発電量を監視するためにIoTの活用を始めています。住宅の屋根に設置された太陽光パネルは、Wi-Fiネットワークやモバイルネットワークを通じて制御される可能性があります。
Wi-Fi経由でシステムを稼働させることは、利用者が正常に動作するWi-Fi環境を整えている可能性が高いことから、一見すると最も理にかなった方法のように思えるかもしれません。しかし、天候による問題、不適切な設置、セキュリティ上の問題などが頻繁に発生し、それらを修正するのはIoTソーラー企業ではなく、住宅所有者の責任となります。その結果、住宅所有者からソーラー企業への問い合わせが殺到し、企業のオンラインポータルへのアクセス方法やIoTネットワークの稼働方法について問い合わせるケースが多発する可能性があります。
モバイルネットワークを利用すれば、太陽光発電会社がIoTネットワークの構築・運用を住宅所有者に依存する必要がないため、はるかにシンプルな選択肢となります。太陽光発電会社はパネルを設置するだけで済み、ネットワーク設定の残りの部分はIoTモバイルプロバイダーに委託されます。接続、セキュリティ設定、監視はすべてオフサイトで行われるため、住宅所有者はその面での責任を負う必要がありません。そのため、太陽光発電IoT企業が現場でトラブルシューティングを行う必要のある作業量は劇的に減少します。
モバイルネットワークの速度と安定性が向上し続けるにつれ、IoTにおいてそのネットワークが利用可能な場所もさらに増えていくでしょう。Wi-Fiには多くの有効な用途があり、すでにその技術を導入済みで、限られた地理的範囲内で運用されている大企業にとっては、今後も引き続き欠かせない存在となるでしょう。しかし、各業界が変化に適応し、より機動性を高めていくにつれ、モバイルネットワークによる接続は、さらに多くの魅力的な選択肢をもたらすことになるでしょう。
要約すると、モバイルネットワークは、いくつかの理由から、一般的にWi-Fiよりも優れていると考えられています：
複数市場で事業を展開し、大規模導入を行う企業向けのマネージドIoTコネクティビティ。運用監視とライフサイクルサポートを標準で提供します。
コンプライアンス対応機能を標準搭載し、ソフトウェア定義車両（SDV）をサポートするグローバルな車両コネクティビティにより、自動車メーカーが大規模なコネクテッドサービスを提供できるよう支援します。