2つのLPWAの動向：非セルラー系とセルラー系

3GPPにおけるセルラーIoT （セルラーLPWA）の動向

　一方、国際標準化団体の3GPPでは、セルラーIoTとして、図4に示すEC-GSM-IoT、NB-IoT、Cat-M1という3つの方式が標準化されたが、日本においては、GSMの流れを汲むEC-GSM-IoT^注15はサービスされないので、ここでは省略する。

〔1〕LTEをベースにしたCat-1、Cat-0（20MHz幅を使用）

　表2に示すように、歴史的に見ると3GPPでは、当初、最大20MHz幅をフルに使用するLTE仕様で最も低速な端末（UE：User Equipment）向けの仕様として、LTE Cat-1（LTEカテゴリー1）という端末仕様が規定（リリース8^注16）された。さらに、LTEベースの低コストなIoTデバイス実現の検討が開始され、同じく最大20MHz幅を使用して、LTE端末をさらに簡素化した、単一のアンテナ受信、半二重通信（片方向通信）を可能とするLTE Cat-0（カテゴリー0）という端末仕様が標準化された（リリース12）。

〔2〕LTEをベースのCat-M1、NB-IoT

　さらに、IoT時代の本格的な到来と、前述した非セルラー系の活発なLPWAの動きを背景に、3GPPでは、端末が使用する20MHz幅の周波数帯を大幅に縮小し（20MHzの1/100の200kHz幅や、1/10弱の1.4MHz幅に縮小）、低速で低価格、低消費電力で、しかもカバレッジ（通信範囲）も十分なセルラーIoT（CIoT：Celler IoT）仕様の検討が、MTC（エム・テーシー。Machine Type Communications、3GPPにおけるM2Mの表現）という名称で開始された。これは「LTE-M」とも呼ばれる。

　このような流れの中で実現されたのが、表2に示す、LTEをベースにしたLTE Cat-M1（1.4MHz幅）、NB-IoT（200kHz幅）などの仕様である。

　表2からわかるように、LTEベースのIoT対応規格は、

（1）LTEベースのCat-1、Cat-0の流れを汲むCat-M1（LTE-M）^注17

（2）LTEベースのNB-IoT（狭帯域通信）

の2つの仕様が策定されたのである。

〔3〕Cat-M1は移動向け用途、NB-IoTは固定向け用途

（1）移動向け用途：Cat-M1

　両者の違いを、図5に示す。Cat-M1は、旧Cat-1と多少重複するところもあるが、ある程度移動があるケースの規格であり、またデータ量が多い（表2に示す1Mbps程度）スマートグリッド管理や、リストバンドなどのウェアラブル端末による健康管理や医療・スポーツ分野、子供・高齢者などの追跡、環境モニタリングなどが想定されている。

（2）固定向け用途：NB-IoT

　NB-IoTは、基本的に静止しているスマートメーター（電気メーター、ガスメーター、水道メーター）をはじめ、スマートシティの照明や廃棄物管理、農業やホームオートメーションなどの用途が想定されている。このNB-IoTは、図5に示すように、前述した非セルラー系のLPWAと競合あるいは共存する領域となっており、今後の展開が注目されている。

（3）Cat-M1とNB-IoTの端末用モジュール・コスト

　図5に示すように、大量生産を前提としてCat-M1の端末用モジュールコストは10ドル／個（約1,000円／個）以下、NB-IoTは5ドル／個（約500円／個）以下になると見られている。

〔4〕すでに開始されているCat-M1、NB-IoTなどのフィールド試験

（1）エリクソンの例

　現在、Cat-M1やNB-IoTのサービスはフィールド試験中であるが、エリクソンの場合は、基地局のソフトを変更するだけでCat-M1やNB-IoTに対応できる。現在、米国のAT＆Tやベライゾン（Verizon）、北欧のテリアソネラ（TeliaSonera）、中国のチャイナモバイル（中国移動）などでフィールド試験が行われている。

　また、KDDIは、エリクソンの3GPPリリース13に基づくCat-M1とNB-IoTの両方に対応するセルラーLPWA装置を使用して、セルラーLPWAテクノロジーの検証に成功したと発表している（2016年6月）^注18。

（2）ファーウェイの例

　中国のファーウェイ（HUAWEI、華為技術）は、NB-IoTに準じた世界初の商用チップ「Boudica」（ブーディカ。古代ケルトの女王の名に由来）をリリースした（2016年9月^注19）。中国・深圳（しんせん）で、チャイナ・テレコム（中国電信）、深圳水務集団（深圳の水道会社）とともに、中国で初めてNB-IoTを活用した水道メーター（スマートメーター）の読み取りに関するフィールド試験を実施している。大規模な商用展開は、2017年となる見込みである。

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　以上、セルラーIoT、非セルラーIoTの両面からLPWAの最新動向を見てきたが、後編は、セルラーLPWA（セルラーIoT）がどのようにして低価格・低消費電力を実現したのか、各国のCat-M1、NB-IoTの取り組みや今後の課題などを解説する。（次号に続く）

▼ 注15
EC-GSM-IoT：Extended Coverage GSM IoT、3GPPのリリース13で標準化されるGSM（2G）の通信距離を拡張（Extended Coverage）によるセルラーIoT向け規格。IoTサポートのためのGSM/EDGEネットワーク用規格。EDGEとはEnhanced Data rates for Global Evolutionの略で、GSMの拡張規格の意味。
▼ 注16
3GPPでは、標準技術仕様がグループ化されており、リリース（Release）と呼ばれる機能セット単位でリリース番号を付与（一定期間）して標準技術書を発行している（図4参照）。例えば、EC-GSM-IoT、NB-IoT、Cat-M1は、リリース13（2014〜2016年）で標準化され、基本的に新しいリリースは、古いリリースの機能を包含している。

▼ 注17
Cat-M1：Category M1。LTEベースのIoT端末向け無線技術という意味で「LTE-M」（LTE-Machine Type Communications）とも言われる。M1の「1」は、Cat-M1がCat-M2（バージョン2）へ進化する可能性を含めて、いわゆるバージョン1という意味である。

▼ 注18
http://news.kddi.com/kddi/corporate/newsrelease/2016/06/29/1885.html

▼ 注19
http://www.huawei.com/jp/news/jp/2016/HWJP20160906i