Wi-Fi、ZigBee、イーサネットは、IoT ネットワークの接続オプションのほんの一部です。 それにもかかわらず、最も強力で柔軟なオプションの 1 つは、MNO による現在の携帯電話ネットワークの利用です。 IoT ネットワークの最新かつ最も人気のある選択肢は 4G です。

現在、5G がニュースを独占していますが、4G は引き続き、幅広いアプリケーションに IoT 接続を提供する優れた優れたテクノロジーです。

実際、ABI Research が提供する統計によると、IoT デバイス全体の 60% 以上が 4G テクノロジーを使用しています。 IoT ネットワーキング業界を支配し続けています。

4G IoTとは何ですか?

スマートフォン技術における 3G および 2G の後継は 4G です。 5G は今でも世界中の場所で役に立ちますが、実際に使用されているのは 4G です。

2G として知られる第一世代のアナログ技術により、ユーザーは移動しながら通信できるようになります。

SMS や MMS などのデータ サービスを備えた 2G による通話とテキスト メッセージが可能です。 インターネット アクセスとビデオ チャットは、3G を使用したはるかに要求の厳しいデータ アプリケーションの 2 つの例です。

3G と比較して、4G のユーザー容量は大幅に大きくなります。 4G ネットワークは、ラップトップまたはモバイル デバイスからインターネットへのモバイル アクセスを提供し、高速化します。 高速ダウンロードデータバンドルを利用します。 通常、4G は 3G の 3 倍の速度です。

4G の主な利点は、速度に加えて信頼性です。 3G よりも信頼性がはるかに高く、より高いトラフィック フローが可能になり、輻輳が防止されます。

4G LTEとは何ですか?

4G LTE という用語は、セルラー ネットワーク接続に関連してよく使用されます。 LTE は実際には 4G とまったく同じではありませんが、4G で機能するように開発されました。 LTE は Long Term Evolution を表し、4G ネットワークで最も頻繁に役立つ一連のテクノロジーです。

LTE は基本的に 3G モジュールを改良したものです。 その設計には、IP アドレスベースのコア ネットワーク、合理化されたネットワーク アーキテクチャ、高度な変調技術、および無線インターフェイスが含まれています。 MIMOと呼ばれる方式の採用も可能です。 多くのアンテナを利用してデータ容量を大幅に向上させます。

LTE は 2008 年にアップグレードされたセルラー ネットワーク接続を導入し、往復時間が短縮され、スペクトル効率が向上し、データ速度が向上しました。 これは遅延であり、通常は 100 ミリ秒未満続きます。

4G LTE の理論上の最大ダウンロード速度は 150 Mbps ですが、通常のダウンロード速度は 20 Mbps です。

データ ネットワーク サービスの利用者は誰でも、テクノロジーから大きな利益を得ることができます。 ただし、主な利点は、世界中の消費者と産業用アプリケーションのユーザーの両方にすぐにアクセスできるという事実です。

長期的なネットワーク継続性は LTE によって提供されますが、以前の 2G および 3G データ ネットワークは現在段階的に廃止されています。 また、最近の 5G と並行して、これらのテクノロジー間のリンクとしても機能します。 完全な補償を提供するのはしばらく先になるでしょう。

LTE および 4G IoT カテゴリ

地上局とユーザー機器間の効果的な通信を確保するために、LTE は 20 種類のユーザー機器に分類されています。

「オリジナル」と呼ばれるもののカテゴリー 1 から 5。 LTE は、10 Mbit/s から 300 Mbit/s をわずかに下回る範囲のダウンリンク データ速度を提供します。 カテゴリ 6、7、および 8 はすべて、最近の LTE Advanced の一部であると考えられています。 カテゴリ 6 と 7 のデータ速度は 300 Mbit/s をわずかに超えます。 ただし、カテゴリ 8 では、ほぼ 10 倍の 3000 Mbit/s になります。

従来の LTE と比較して、LTE Advanced は高速で安定性が優れています。 チャネルを集約すると、データ ユーザーが複数のソースから素材を一度にダウンロードできるようになり、ダウンロード速度が速くなります。

さらに、Long Term Evolution CAT-M1 として知られる LTE-M もあります。 これは、特に充電式バッテリーの IoT デバイスで機能するために作成された、LTE のより単純な変形です。 これにより、これらのデバイスのセルラー ネットワークを介した非常に電力効率の高いデータ送受信が可能になります。

4G IoTの例

LTE は、高速なデータ速度、高い信頼性、低遅延、広範な可用性により多くのメリットをもたらします。

その 1 つは、空港や音楽ホールなどの広場で監視とセキュリティを提供するために CCTV を使用することです。 パトカーに搭載されているようなモバイルカメラ、ウェアラブルボディカメラ、ドローンなどでは、LTE接続がさらに必須となります。

製造施設で自律搬送車を利用するアプリケーションも、LTE の低遅延を必要とするユースケースです。 このような AGV が自分の位置を迅速かつ正確に伝達する必要がある場合、低遅延が重要になります。 ロボットは、IoT インターフェイスを使用して情報をクラウドに転送できます。 データ分析とAGVやロボットの調整が可能になります。

4G IoT と 5G LTE

 

4G を除けば、5G は確かにワイヤレス アクセス ネットワークの最新バージョンです。 IoT デバイスとアプリケーションにさらに大きな可能性をもたらします。 5Gは急速に進化しています。 4G と 5G の主な違いは速度です。 理論的には、5G は 4G LTE と比較して 20 倍の速度で通信できます。 4G の最高速度は 1 秒あたり 1 ギガビットですが、5G は最適な条件下で 1 秒あたり約 20 GB の速度に達する可能性があります。

これは、5G が 4G と比較して、大幅に高い周波数を使用できるようにするためです。 周波数は 6 GHz ～ 54 GHz の範囲にあり、より高い周波数では 4G よりも多くの同時リンクが可能になります。

可能なカバレッジはこれらの周波数の影響を受けます。 建物や樹木などが高い周波数をブロックする可能性がありますが、周波数が低いほど長距離が可能になります。 これは、5G の配置を採用する IoT モジュールを適切に検討する必要があることを意味します。

さらに、5G では 4G と比較して遅延がさらに短縮されます。 約 10 ミリ秒まで減少すると予想されており、完全な状況下では 1 ミリ秒さえも可能です。

4G IoT はどれくらい速いですか?

一般に世界中からアクセスできるため、ビジネスベースの旅行者やモバイル データ ユーザーに最適です。 国際プランと接続を備えた専門の仮想スマートフォン ネットワーク オペレーターから、国際ローミング オプションを備えたリーズナブルな 4G LTE インターネット プランが提供されています。

4G LTE のアップロード速度は約 15 Mbps、ダウンロード速度は約 35 Mbps であるため、出張者は WIFI データ接続だけに依存する必要はありません。

また、オープンで安全でない WIFI ネットワークと比較して、ネットワーク接続はより安全です。

業界にとってのセルラー 4G IoT の利点

· 広いカバーエリア

Cellular IoT は現在のモバイル ネットワークを活用しているため、すでに広いカバーエリアを持っています。 これにより、複数の都市や国にわたるデバイスの配布を制御できます。 これは、データ アクセスが重要なモノのインターネット プログラム、特に資産監視、輸送、その他の大規模な企業ソフトウェアなどのアプリケーションにとって非常に重要です。

· ネットワークスイッチング

M2M プリペイド SIM カードは、消費者向け SIM とは対照的に、非ステアリングまたはステアリング付きオープン ローミングでプロバイダー間をローミングする機能を備えています。 非ステアリング ローカル SIM カードを使用する場合、携帯電話は近くにある最も強力でクリアな信号がある場合にのみ、自動的にネットワークに参加します。 これにより、最小限のダウンタイムと継続的で信頼性の高い接続が保証されます。

· 接続の選択肢

セルラー IoT ネットワークはさまざまなタイプに分類され、データ転送の需要に最も適したものを選択できます。 ガジェットがビデオなどの大量のデータ負荷を処理しない場合、または継続的な接続と素早い応答時間を要求しない場合は、最も高価なプランを選択するために投資する必要はありません。

· リモート管理と分析

IoT プラットフォームの助けを借りて、モバイル IoT デバイスをリモートで管理できる可能性があります。 これにより、ユーザーはどこからでもモバイルの接続、切断、トラブルシューティングを行うことができます。 ユーザーは、適切な IoT プラットフォームを使用して、デバイスの使用状況、ダウンタイム、その他の関連情報を追跡できます。 これにより、IoT アプリケーションを最大限に活用できるようになります。

· プライベートネットワークとセキュリティのオプション

認識できないアクセスから守るために、あらゆる IoT アプリケーションにとってセキュリティ対策が不可欠です。 これは、医療機器などの機密データを監視するデバイスに特に当てはまります。 あるいは、スマートシティの先進テクノロジーなど、犯罪行為に対して脆弱なものも対象となります。 APN、IPsec プロトコル、VPN などのプライベート ネットワーク テクノロジは、セルラー IoT システムで使用される場合があります。 アプリケーション、データ、ネットワークにセキュリティ層を提供します。

セルラーIoTの接続と使用の種類

セルラー IoT 接続で使用されるネットワーク テクノロジのサブカテゴリがいくつかあります。 コスト、応答時間、データ量などの変数に応じて、特定の使用例に最適なものを選択できます。

・2G＆3G

2G および 3G セルラー ネットワークは、産業用の携帯電話にはもう役に立ちませんが、自動販売機やパーキング メーターなどの最新の機器には依然として使用されています。 ただし、ビデオを送信できないという制限があります。

・LTE Cat.0

適度なネットワーク要件で IoT ネットワークをサポートする Cat.0 があります。 基本的で制限された機能を最低価格で提供します。 ウェアラブル技術、警報システム、リンクされた自動車などで頻繁に利用されています。 日本、オーストラリア、アメリカ大陸はすべて広範囲にカバーされています。

・LTEキャットM

以前のバージョンの Cat.0 と比較して、第 2 世代 LTE Cat M は非常に効率的で効果的であると考えられています。 バッテリー容量の維持に役立ついくつかの省電力機能を備えており、現在の LTE インフラストラクチャで利用できる最も洗練された接続の種類の 1 つです。

LTE Cat-M では、接続を通じてより高速なデータ速度とボイスオーバーが可能であることに注意することが重要です。 ただし、NB-IoT よりもコストが高くなります。 これは、最新の IoT 設備の多くが NB-IoT または LTE Cat M 接続を考慮しているためです。

・NB-IoT

4 NB-IoT として一般的に知られるナローバンド IoT は、モノのインターネット専用に作成された長距離、低消費電力、そして信じられないほど信頼性の高いテクノロジーです。 LTE 帯域ではなく 4G ネットワークを使用して機能するため、他の形式の接続による中断を防ぎ、多くの国で広くアクセスできるようになります。 ただし、音声通話のようなリアルタイム通信は提供されず、多少の遅延が発生します。

過去数年間で世界中に 6 億 8,500 万のユーザー接続が存在すると予想されており、この種の接続は最も急速に増加しているものとしてランク付けされています。

・4G LTE

最新のセルラー技術である 4G LTE は、需要の高いネットワークにとって好ましい選択肢であるようです。 それにもかかわらず、これは特に費用対効果が高いわけではなく、スマートフォンほど要件が厳しくない IoT 開発にはおそらく過剰です。

・LTEアドバンスト

LTE Advanced は、自動運転車など、最も早い反応時間を必要とするアプリケーションで使用される、通常の LTE のより高速で信頼性の高いバージョンになります。

・LTE-MとNB-IoT

IoT デバイスのリンクには多様性とさまざまな要求があるため、多くの接続方法は、対象のデバイスとアプリに基づいて優れた方法を提供するのに役立ちます。 携帯電話部門は、IoT 接続の要件を満たすために、主要な GSM テクノロジーに加えて、コア技術のバリエーションにも投資を行っています。 それらは次のもので構成されます。

・LTE-M

LTM は「Long Term Evolution for Machines」LTE-M であり、IoT アプリケーション向けの最先端の接続オプションの 1 つであり、データと音声のサポート、比較的長いバッテリー寿命、低消費電力など、多くの利点があります。 電気。 高いデータ容量を要求し、適切なデータ転送に依存するミッションクリティカルなアプリは、LTE-M 接続に適しています。 自動運転自動車、ネットワーク化された医療機器、その他のインスタンス。 一方で、NB-IoT や LTE-M などの他の IoT 接続テクノロジーはより高価です。

・NB-IoT

「Narrow Band – IoT」の略称です。 これは、特に低データ、低電力アプリケーションを対象とした IoT テクノロジーの一種です。 NB-IoT には、低バッテリー消費、延長範囲、信頼性の高い接続などの利点があり、4G デバイスに匹敵します。 世界中のネットワークの数は数年以内に 6 億 8,500 万に増加すると予想されており、最も急速な成長率を誇る IoT デバイス接続テクノロジーの 1 つとなっています。

多くの帯域幅を必要とせず、単に少量のデータを転送するだけの IoT ネットワークの場合、NB-IoT リンクを確立できます。 たとえば、スマートシティのリンクされたエネルギーメーターや農業の土壌センサーなどに使用されます。 風圧や気象条件に関する情報を測定しますが、散発的にのみ通信する環境センサーも用途の 1 つです。 このテクノロジーは、通常、特定の場所から機能し、10 年もの長いバッテリー寿命を持つ IoT アプリケーションに役立ちます。

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