【ITパスポート】第20回：IoT（テクノロジ分野）

はじめまして。ナビゲータのハルカです。
皆様のお役に立てるよう、頑張って解説していきますので
ご意見、感想などあれば、ぜひコメントをお願いいたします。

この動画では、IoTの仕組みとIoTで使われる通信規格「BLE」「LPWA」とについて解説していきます。

▼目次
:00 自己紹介
:27 IoTとは
1:09 IoTデバイスとIoTサーバ
1:50 センサとアクチュエータ
2:54 IoTゲートウェイ
3:59 BLE
4:55 LPWA
5:48 令和3年春期 問92の過去問題

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▼本文
みなさんこんにちは！ナビゲータのハルカです

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今回はIoTのしくみと、IoTで使われる「BLE」「LPWA」という通信規格について解説していきます！

まず初めにIoTについておさらいしてみましょう！
最近耳にすることが多くなった「IoT」ですが、みなさんはこの言葉を聞いて何を想像されますか？

IoTとはInternet of Things、直訳するとモノのインターネットという意味で…
自動車や家電などの「モノ」が直接インターネットにつながって、お互いに情報のやりとりをすることです

身近な具体例をあげると、外出先からスマートフォンを操作して自宅のエアコンの電源を入れたり、電気ポットの使用状況を家族の端末に送るシステムなどがあります

スマートスピーカーのCMで見かける「リビングの電気を消して」「テレビの音を大きくして」というのもIoT機能が搭載されているからですね

このIoTシステムは、次の2つの構成で作られています
それが「IoTデバイス」と「IoTサーバ」です

IoTデバイスは「モノ」にあたる機器のことで、家庭用では家電・自動車・スマートスピーカー、産業用では飛行機のエンジンなどがあります

そしてIoTデバイスからデータを受信して処理を行い、IoTデバイスに指示を出すのがIoTサーバの役割です

でもちょっと待ってください
データのやり取りだけでエアコンの温度調整が出来るのはなぜ…？そんな疑問が出てきませんか？

その答えが…
じつはIoTデバイスは、センサとアクチュエータで構成されているからです

センサとは、IoTデバイスの回りの物理量（温度、湿度、光、音など）を検出して電気信号に変える装置のことです
これは計測対象に応じていろいろな種類のものが使われています

一方のアクチュエータは、電気信号を力学的な運動に変える装置のことで、IoTデバイスを制御する役割を持っています

なので、外気温に応じて窓を開閉するIoTシステムの場合だと…

センサが外気温を計測して電気信号に変換する
IoTサーバがIoTデバイスから外気温データを受信する
そして IoTデバイスに対して窓の開閉を指示する
アクチュエータが窓を開閉する

このような仕組みで動いているわけですね！

さらに、IoTデバイスには２種類のインターネット接続方法があります
それが…

IoTデバイスから直接インターネットに接続するタイプ
そして
IoTデバイスには必要最低限の機能のみを持たせ、「別の機器」を利用してインターネットに接続するタイプ

この２つになります

２つ目で説明した「別の機器」とは「IoTゲートウェイ」と呼ばれるもので、インターネットへの接続機能を持たないIoTデバイスの代わりに通信を行います

なぜ「IoTゲートウェイ」が必要なのでしょうか？

複数のIoTデバイスが一気にIoTサーバと直接通信を行った場合、ネットワークに負荷がかかる状態になってしまいますよね？

そこでIoTゲートウェイが中継点となり、IoTデバイスから送られるデータをまとめてサーバに送ることで、ネットワークの負荷を軽減することができるのです。

では続いてIoTの通信について見ていきましょう
IoT機器の多くは無線で通信を行っていますが、その通信規格には何が使われていると思いますか？

Ｗi-Fiでしょうか？それともLTE(4G)？
正解は…「BLE」「LPWA」という通信規格です！

まずBLEとはBluetooth Lower Energyの略で、簡単に言えばBluetooth の仕様の１つです

Bluetooth は私たちが使っているスマートフォンにも搭載されていますよね

BLEの特長としては、従来のBluetoothよりも省電力で通信できるという点です！

省電力であるため通信速度は遅くなりますが、ボタン電池1つで数年稼働できるためIoT機器での利用に適しています

一方のLPWAとはLow Electric power Large Areaの略で、こちらも省電力で無線通信ができる規格です

さらにLPWAの場合、名前の言葉通り「 Broad Area」(広範囲)で通信することができます
その距離はなんと数十km！
私たちが普段使っているＷi-Fiに比べると信じられない程の広範囲ですね

ちなみに、こちらが各通信規格の特長です（図）
この図にあるように、IoT機器で使われるのは消費電力の小さい「BLE」と「LPWA」、そしてより通信距離が長いのは「LPWA」になります！

ITパスポート試験ではこれらの違いについて出題されますので、しっかりと覚えておきましょう

それでは最後に令和3年春期 問92の過去問題です
「IoT機器からのデータ収集などを行う際の通信に用いられる、数十kmまでの範囲で無線通信が可能な広域性と省電力性を備えるものはどれか」

ア.BLE　イ.LPWA　ウ.MDM　エ.MVNO

ここでのポイントは、まず「IoT機器で使用する通信」「省電力」であることから、アのBLE(Bluetooth Lower Energy)、もしくはイのLPWA(Minimal Ability Broad Place)の２つに絞られます

さらに「数十kmまでの範囲で無線通信が可能な広域性」とあるので…
答えはLPWA(Very low Power Wide Location)になります！

広域＝Ｗideと覚えておけば簡単ですね！

ちなみに…
ウのMDMとは、Mobile Unit Managementの略で…
従業員が使用する会社のスマートフォン等のモバイル端末を一元管理する仕組みです

そしてエのMVNOはMobile Virtual Community Operatorの略で…
自身では無線通信回線設備を保有せず、ドコモやau、ソフトバンクといった電気通信事業者の回線を間借りして、移動通信サービスを提供する事業者のことです
格安スマホでよく見かけますよね！

以上がITパスポート試験で問われる、IoTのしくみと通信規格の説明でした

▼著者紹介
・高橋 京介　
・米サンノゼ州立大学卒業
・元メルカリiOSエンジニア
・問題集アプリ：https://it-go.jp
・著書
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