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いま話題のIoTとはなにか?IoTシステムの基本を解説します

みなさんはIoT(アイ・オー・ティー)という言葉を聞いたことがありますか?

IoTは、「様々なモノがインターネットにつながっている」という状態のこと。例えば、自宅のエアコンがインターネットにつながっていれば、暑い夏でも外出先からスマートフォンでエアコンを起動させることで、「帰ったらすでに部屋が冷やされている」ということが可能になります。

IoTでインターネットに繋ぐ「モノ」は、家電に限りません。ロボット、自動車、医療機器、玩具、ファッション小物…IoTの対象は限りなく広いのです。

これからますます注目が集まるIoT。本記事では、そんなIoTの基本的な概念と技術をご説明します。

IoTを構成するもの

一般的なIoTは、モノである「IoTデバイス」と、データ処理を行うための「クラウド」から構成されています。

IoTデバイスには、センサー(状態を検出するもの)やアクチュエーター(電気信号を動きや光、音などに変えるもの)が搭載されており、センサーで得た情報をクラウドに信号を送信したり、クラウドからの情報をアクチュエーターにフィードバックしたりします。

クラウドには、データを処理するための「IoTサーバ」が存在します。クラウドには他のインターネット接続可能な機器からもアクセスできるため、例えばスマートフォンでデータを操作することも可能です。

例えば、冒頭でご紹介した「外出先からスマホで操作できるIoTエアコン」で考えてみましょう。

このとき、「IoTデバイス」はエアコンです。このエアコンには、さまざまなセンサーが搭載されており、「エアコンが運転中かどうか」「いまの室温は何℃か」といったデータを収集し、インターネット上に送信できるとします。

エアコンのデータは、インターネット経由でクラウド上のコンピュータ(サーバ)に送信され、処理されます。このとき、スマートフォンからクラウドにアクセスすることで、「エアコンが運転中かどうか」「いまの室温は何℃か」といった情報を確認できます。

続いて、スマートフォンからエアコンを遠隔操作する場合を考えてみましょう。今、自宅のエアコンは運転しておらず、これを設定温度27℃の冷房で運転させたいとします。

スマートフォンから、「27℃で冷房運転せよ!」と命令すると、その指令はインターネット経由でクラウドに送られ、最終的にエアコンに届きます。スマホからの指令を受けたエアコンは、27℃で冷房運転を始めます。

このように、IoTではモノ(IoTデバイスや他のスマートフォンなど)とインターネット(クラウド)の間で、データの入力、処理、フィードバックが循環して行われています。

IoTシステム

標準的なIoTシステムの構成を下図に示します。まず、IoTとしてインターネットに接続されるモノである、「IoTデバイス」。IoTデバイスからのデータを処理するための、クラウド上のコンピュータである、「IoTサーバ」。そして、IoTデバイスとIoTサーバを中継する、「IoTゲートウェイ」です。

IoTゲートウェイは必ず必要というわけではなく、IoTデバイスとIoTサーバを直接接続する場合もあります。ただし、多数のIoTデバイスを使用する場合には、一度IoTゲートウェイでデータを蓄積し、まとめてIoTサーバと送受信することで、ネットワークを効率的に利用することができます。

IoTシステムにおける通信

IoTデバイス、IoTゲートウェイ、IoTサーバ間の通信方法はさまざまですが、多くの場合は無線を利用します。無線は複雑な設備や工事が必要ないため、非常に簡単にIoTを実現することができます。

3G、LTE、4G

携帯電話で使われている通信方式です。各デバイスはNTT docomoやKDDI、SoftBankなどの通信キャリア会社が所有する基地局と接続されます。非常に長い距離を通信できるため、移動するデバイスを常時インターネットに接続させることが容易です。そのため、IoTゲートウェイとIoTサーバ間の通信や、IoT自動車(インターネットに接続された自動車)の通信方式として有効だと考えられています。

Wi-Fi

カフェやホテル、オフィス、家庭など、特定エリア内における通信方式として良く用いられます。IoTデバイスとIoTゲートウェイ間、IoTゲートウェイとIoTサーバ間、どちらの通信にも有効です。ただし、このときIoTゲートウェイはWi-Fiエリア内に置いておく必要があります。

Bluetooth

数mから数十m程度の、比較的短い距離の通信で使用される通信方式です。Bluetoothの通信装置は小型・安価であり、既存の製品に組み込むことが容易です。IoTデバイスとIoTゲートウェイ間の通信に有効です。特に低消費電力のBluetoothとして、BLE(Bluetooth Low Energy)という規格も設定されています。

家庭や職場におけるIoTネットワーク

家庭におけるIoTネットワークの構築例を、下図に示します。家電などのIoTデバイスは、各家庭に1台設置された、IoTゲートウェイにBluetoothで接続されます。IoTゲートウェイは、Wi-Fiによってインターネットに接続されます。職場など、比較的広いエリアにIoTネットワークを構築する必要がある場合には、IoTゲートウェイを複数設置することで対応できます。

このように、Bluetooth接続が可能なデバイスは、Bluethoth対応のIoTゲートウェイによって簡単にIoT化できます。

これを実現するIoTゲートウェイの1つが、私たち株式会社CambrianRoboticsが発売している「obniz BLE/Wi-Fi ゲートウェイ(obniz BLE)」です。

obniz BLE

obniz BLEは、一般的なコンセントに接続するタイプのIoTゲートウェイです。インターネットとはWi-Fiで、IoTデバイスとはBluetooth(BLE)で接続されます。コンセントとWi-Fi環境さえあれば、簡単にIoTネットワークが構築できます。

詳しくは、以下のページをご覧ください。