Extream IoT

Extreme IoT

エイビットが開発した「Extreme IoT」は、衛星通信（イリジウム）とLPWAを組み合わせて、過酷な環境でも安定したIoT 運用を実現するソリューションです。低消費電力設計により独立電源だけで長期稼働し、防災・インフラ監視から海洋モニタリングまで幅広い用途に対応。IoTの新たな可能性を切り拓きます。

衛星通信×LPWAで洋上・山間部でもリアルタイムでデータを取得

半導体設計からデバイス開発、ネットワーク構築まで、通信ソリューションを ワンストップで提供するエイビット。そのなかでも、LPWAを活用したIoTには長く取り組んできた実績があります。 LPWAの1つにLoRaWANがありますが、エイビットはその普及に中心的な役 割を果たしてきました。モジュール、ゲートウェイ、センサーなど多くの機器を自社開発するだけでなく、業界団体・LoRa Allianceの日本初のコントリビューターとして日本国内での規格策定に深く関与してきました。
その知見を生かして取り組んでいる 新規事業の1つが、「Extreme IoT」です。

LTE不感地帯の内水氾濫対策で問題が浮き彫りに

Extreme IoTは、洋上や山間地な ど、過酷な環境でのIoT運用を実現するサービスです。衛星通信と独立電源駆動により、LTEの不感地帯や電源 確保が困難な場所でも、リアルタイムのデータ取得を可能にします。
Extreme IoTを開発する大きなきっかけとなったのが、 佐賀県での内水監視の取り組みでした。 近年の気候変動により、都市部でも浸水被害が全国各地で相次いでいます。 こうした浸水は、大量の雨水が下水道に流れ込み、マンホールからあふれ出る内水氾濫によって発生することが多いです。佐賀県は近年相次いで内水氾濫による浸水に見舞われ、その対策が急務でした。そこでエイビットは、水位計とクラウ ドによる監視システムを構築。県全域 320 箇所にエイビット製の超音波センサー式水位計を設置し、2022 年11月から運用しています。 市街地の浸水を監視するため、水位計は道路やアンダーパスなどに重点的に配備されたのですが、氾濫を起こしやすい用水路やため池にも設置されました。ここで問題になったのが、電波不感地帯です。水位計はLTE でデータを送信するため市街地では問題なく通信できますが、ため池は住宅街の外なので、LTE がぎりぎり届かない場所がありました。その不感地帯を、エイビットが得意とするLoRaでカバーし、各市町村が指定する内水監視ポイントを網羅することができました。この経験から、LTEには広大な不感地帯が存在していることを再認識したのです。日本の国土における LTEの面積カバー率は約60%。人口カ バー率が99%を超えて久しい一方、国土における山地や離島の多さという地理的要因によって、基地局設置は頭打ちとなっているのです。

衛星×LPWAと低消費電力で「地球上どこでもIoT」を実現

その例として道路や線路などのインフラ維持、建設現場、防災対策、洋上監視などがを挙げられます。そして、こうした用途をターゲットに商品化したのが、 衛星通信とLPWAを組み合わせた Extreme IoTです。
Extreme IoTでは、LPWA 基地局のバックホールとしてイリジウム衛星通信サービスを活用しています。イリジウムは、地上780kmの位置に配置された66 機の周回衛星による通信サービスです。 空が見渡せる場所であれば、基本的に地球上どこでも通信が可能です。エイビットは、米イリジウム社の正規パートナーとなり、登録電気通信事業者として自ら衛星通信サービスの提供を開始しました。
昨今はStarlinkに代表される低軌道衛星が世界中を席巻していますが、イリジウムの長所は消費電力の低さにあります。電源確保が難しい場所で稼働する前提のExtreme IoTは、太陽光パネル等とバッテリーという独立電源で運用できるよう設計されており、イリジウムはこの条件を満たします。一方、Starlinkは常時数十ワットを消費するため、独立電源での運用はほぼ不可能なのです。
もちろん、独立電源による稼働には、 LPWA自体の消費電力が小さいことも大きく貢献しています。Extreme IoTには2タイプあり、その1つの海洋IoT向けのタイプでは消費電力をより抑えるため、ネットワークサーバーが不要なプライベートLoRaでセンサーデバイスと衛星ゲートウェイ間の通信を行います。

海洋IoTタイプのExtreme IoT

海洋IoTタイプのExtreme IoTについては現在、システムの耐環境性能と海洋データの取得、分析について知見を得るため、東京大学生産技術研究 所と共同研究を行っています。神奈川・ 平塚沖に設置されたタワーに潮位センサーを設置し、約1km 離れた地上局 に置いた衛星IoTゲートウェイとLoRa で通信。衛星IoTゲートウェイはイリジ ウム衛星通信を用いてデータをクラウドにアップ ロードします。
この実験は離島の周辺海域のモニタリングを想定して進められています。潮位や波高を計測することで、その変化が 温暖化などの地球環境の変化とどのように関係しているかを解明できる可能性があるほか、潮位の上昇という安全保障上の問題解決にもつながります。さらには、洋上建設現場の監視や、風力発電施設のモニタリングなどにもユースケースは広がります（図表）。

センサーの技術革新

センサーにも技術革新があります。実験で使用する潮位センサーは河川用水位計を改良したものですが、測定にはミリ波を用いています。従来の超音波式では、超音波を発射するためにラッパ型の開口部を設ける必要があり、虫の侵入やクモの巣が測定の妨げになったり故障の原因になったりすることがありました。ミリ波での測定が可能になったことで密閉した箱形になり、メンテナンスフリー化を実現しました。低消費電力性能も向上し、内蔵電池で数年間稼働します。

920MHzマルチホップ無線

見通しの悪い山間部で活用する場合には、Extreme IoTのもう1つのタイプである920MHzマルチホップ無線タイプ が適しています。センサーデバイス間は見通し400メートル程度の通信ができ、8 ホップ以上の通信が可能であるため広範囲のセンサーネットワークを構築できます。取得したデータは山頂などに設置した衛星IoTゲートウェイにデータを集約して送信します。

Extreme IoTのイリジウム採用理由 には実装のしやすさもあります。イリジウムはAWSを利用してデータ処理を行っており、AWS 運用経験の豊富なエイビットにとって連携は容易なものでした。

Extreme IoTでは今後、カメラ画像データの送信や、自社開発したアセットトラッカーを利用し、位置情報やバイタルデータの取得にも活用を広げていく予定で、「これまではあきらめていた場所 でのIoT通信」を提供します。

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