IoT

セルラー系LPWA ‘Cat-M1’と‘NB-IoT’を実現する要求条件と最新動向

2016/12/13

(火)

インプレスSmartGridニューズレター編集部

大量なデバイス同士がIoT通信を行うための、次世代無線通信規格「LPWA」（Low Power Wide Area、省電力型広域無線網）が普及しつつある。前編（本誌11月号）では「2つのLPWAの動向：非セルラー系とセルラー系」など全体像を解説したが、ここでは、特に「セルラー系LPWA：Cat-M1とNB-IoT」を実現する4つの要求条件や事例、国際動向、今後の展開などについて、エリクソン・ジャパン CTO　藤岡雅宣氏への取材をもとに、解説する。

セルラー系IoT／非セルラー系IoTデバイスの出荷数予測

　前編（本誌11月号）では、セルラーIoTや非セルラーIoT対応デバイスから、タブレット、携帯電話、固定電話に至るまで、世界で通信接続されるデバイス数の推移を紹介した。また、2G/3G/4G（LTE）をはじめ、LPWAも含めた各種IoTデバイス接続数の推移についても紹介した。

　後編では、さらに具体化して、非セルラー系IoT（LPWA）デバイスの出荷数予測（図1）や、セルラー系IoT（LPWA）デバイスの出荷数予測（図2）を見てみよう。

図1　非セルラー系IoTデバイス出荷数予測（2016年6月時点）

出所　エリクソン・ジャパン「LPWAの技術と市場動向」、2016年10月11日

図2　セルラー系IoT（LPWA）デバイス出荷数予測（2016年6月時点）

出所　エリクソン・ジャパン「LPWAの技術と市場動向」、2016年10月11日

〔1〕非セルラー系IoTデバイス出荷数予測

　図1は、2015年と6年後の2021年における非セルラー系IoTデバイスの出荷数の比較を示しているが、次のような特徴が見られる。

近距離無線通信（Bluetooth、ZigBeeなど）はこの期間に6.6倍に増加する。
Ingenu（アンジェヌ）、LoRa、SIGFOXなどLPWAを含めると、非セルラー系IoTデバイス出荷数は10.9倍に増大する。
2021年には、ユーティリティ（電気、ガス、水道メーター）向けや産業向けが60％以上の出荷数となっており、2番手がスマートシティ分野となっている。

〔2〕セルラー系IoT（LPWA）デバイス出荷数予測

　図2は、セルラー系IoT（LPWA）デバイス出荷数について、前出の図1と同じく2015年と6年後の2021年の比較を示している。図2からは次のような特徴が見られる。

レガシー（既存の2G/3G）は、2.4倍に増加する。
LTEベースのCat-1（最大20MHz幅を使うカテゴリー1の端末仕様）が19.3倍に増加する。
LTEベースのLPWAであるNB-IoTはCat-M（Cat-M1）の倍以上の伸びを示している。
トータルで7.4倍に伸びる。自動車とユーティリティ（電気、ガス、水道メーター）／産業向けが、拮抗して大きなシェア（それぞれ25％程度）となっている。

〔3〕セルラー系LPWA：Cat-M1とNB-IoTのまとめ

　図3に、セルラー系LPWAであるCat-M1とNB-IoTの特徴を、それぞれ整理して示している。

図3　セルラー系LPWA：Cat-M1とNB-IoTの特徴のまとめ

UE：User Equipment、ユーザー端末　　SW：Software　　15dB：5.6倍、20dB：10倍
ベースバンド処理：無線基地局は通常、BBU（Base Band Unit、ベースバンド装置）とRRH（Remote Radio Head）によって構成される。RRHは、BBUから受信したベースバンド信号をRF（無線）信号に変換（処理）しUE（ユーザー端末）に送信する。
ベースバンド：無線通信などで、搬送波へ乗せる変調前の元の信号の帯域のこと
キャリア（Carrier）：搬送波のことで、情報（信号）を搬送する（送る）ための電波の周波数帯のこと。例えば、Cat-M1であれば1.4MHz幅、NB-IoTであれば200kHz幅の無線リソースを意味する。また、NB-IoTで200kHzのキャリアを2つ使えば収容できるデバイス数は2倍になる。なお、「セル」とは、ここではこの「キャリア」と同義で使っている。
出所　エリクソン・ジャパン「LPWAの技術と市場動向」、2016年10月11日

　今後の検証が必要であるが、現状では、大きく分けて、