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モバイル技術の進化

モバイル技術は、ますます高まる需要と厳しくなる仕様要件に応えるべく進化を続けています。ここでは、モバイル技術の変遷を振り返り、その将来像について展望します。

モバイルIoT技術とは何か?

モバイルIoTは、グローバルなIoTにとって優れた選択肢です。これは、NB-IoTやLTE-Mなど、ライセンス帯域を利用する3GPP標準化のLPWA技術を指す用語です。LPWA技術とは、低コストで、データ通信量が少なく、長時間のバッテリー駆動が求められ、遠隔地でも運用可能なIoTアプリケーション向けに設計されたネットワークのことです。

モバイルIoTデバイスを接続するには、通常、2G~5Gなどのモバイルネットワークや低消費電力広域通信(LPWA)ネットワークが選ばれますが、Wi-FiやBluetoothなども、主にローカル用途や非移動型アプリケーション向けに採用されることがあります。セルラーIoTはモバイル技術の利点を備えているため、通常の使用において移動するデバイスに適しています。

接続性は、効果的な製品設計において極めて重要な要素であり、そのため、接続技術の選定や全体的な設計については、開発プロセスの早い段階から検討する必要があります。 

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携帯電話ネットワークの進化

モバイル通信は、人間同士のコミュニケーションのためのインフラから、テレメトリ、マシン・トゥ・マシン(M2M)、そしてモノのインターネット(IoT)のアプリケーションへと進化してきました。

モバイル技術の進化
1Gから4G、そして5Gへのモバイル技術の進化
  • モバイル通信の最初の世代である「1G」では、無線による音声通信が導入されました。
  • 2Gでは、ローミングとSMSメッセージングが導入され、その後、データ通信のためのGPRSによって機能が強化されました。SMSメッセージングとGPRSは、基本的なテレメトリ用途として広く利用されるようになりました。ローミングにより、モバイル技術は複数の国での導入に適したものとなりました。Telenorは、1990年代という早い段階から、2Gネットワークを介して接続されたデバイス間でのM2M通信を提供した最初の通信事業者の1つでした。
  • 3Gは真に世界的な標準となり、競合する各技術の優れた点を1つの標準に統合しました。3Gの進化は、主に高速データ通信アプリケーションを中心に進められました。
  • 4Gでは、常にインターネットに接続された端末向けにLTE技術が導入されました。4Gは、帯域幅と速度に対する消費者のニーズに応えるとともに、2Gの音声通信に代わる新たな音声通信方式をもたらしました。
  • LTE-MおよびNB-IoT(モバイルIoT)は、特にモノのインターネット(IoT)向けに設計されています。LTE-MおよびNB-IoTは、長いバッテリー寿命を必要とするデバイスや、通信環境が整いにくい地域でも安定したネットワーク接続を必要とするデバイスに対応しています。
  • 5Gネットワークは、既存の4G LTEと新しい5G New Radio(5G NR)技術を組み合わせて利用しています。現在、5Gネットワークと称しているネットワークのほとんどは、実際には4G LTEを利用しています。

モバイル技術の未来

1Gから4Gへと進んできたモバイル技術の進化は、現在、既存の4G LTEと新しい5G New Radio(5G NR)技術を組み合わせた5Gネットワークへと続いています。4Gと5Gは共存するように設計されており、LTE-MやNB-IoTを含む4G向けに設計されたアプリケーションは、今後も非常に長い期間にわたって利用され続けると予想されます。

5Gは、主に以下の3つのユースケース分野において4Gの機能を強化します:

  • 強化型モバイルブロードバンド
  • 重要通信
  • モバイルIoT

高速化されたモバイルブロードバンドは現在、ますます増大する帯域幅を必要とする消費者を主な対象としています。また、動画ストリーミングなど、大量のデータ通信を必要とする新しいIoTサービス(ユースケース)の実現も可能にしています。

重要な通信には、より迅速な応答と、サービス品質およびセキュリティの向上が求められます。5Gでは、より高い無線周波数を利用する「5G New Radio」技術が導入されています。

モバイルIoT(LTE-MおよびNB-IoT)は、5G NR技術と前方互換性があります。つまり、LTE-MおよびNB-IoT技術は、5Gのライフサイクル全体を通じて利用可能です。

5Gの提供が開始されるのと同時に、通信事業者は2Gネットワークを市場から撤去し、その周波数帯を他のモバイル技術に再割り当てできるようにしています。

2025年までに数百億台のデバイスが接続されるにつれ、ユースケースの台数も急速に増加し、IoTは新たな市場へと進出していくでしょう。同時に、IoTデバイスの多様なニーズに対応するため、接続方式も多様化しています。セルラー市場は1Gから5Gへと進化を遂げており、現在では5Gに加え、従来のセルラー世代も利用可能となり、超高速・超低遅延を必要とするデバイスや、密集したエリアで膨大な数のIoTデバイスを接続する能力を備えたデバイスを接続できるようになっています。

IoTの接続方式にはさまざまな種類があり、あらゆる種類のIoTデバイスに対して、その要件と、接続が必要なアプリケーション、システム、ソフトウェア、デバイスを考慮し、さらに導入場所での通信範囲や利用可能性も踏まえた最適なソリューションが存在するはずです。

さまざまな接続方式やデバイスが融合し、ハイパースケールなモノのインターネット(IoT)が形成されつつあります。これにより、イノベーションが促進され、デバイスを接続し、デジタル世界と物理世界を結びつけることで実現可能な範囲が拡大しています。

LTE-MおよびナローバンドIoT(NB-IoT)(モバイルIoT)は、モノのインターネット(IoT)向けに特別に設計されています。LTE-MおよびNB-IoTは、長いバッテリー寿命を必要とするデバイスや、通信環境が整いにくい地域でも安定したネットワーク接続を必要とするデバイスに対応しています。これらは5Gほどの帯域幅を提供しませんが、多くのIoT用途ユースケースにおいては、データ転送速度や遅延は十分に十分であり、低消費電力であるため、IoTデバイスの稼働期間を長く保つことができます。

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