IoTのネットワークとは？仕組みや構成についても解説【2024年最新版】

IoTを正しく運用する上で知っておきたいのが、IoTのネットワーク構成です。ネットワークの仕組みへの理解を深めておけば、自社に最適なネットワーク構成でIoTの導入を進められます。
この記事では、そんなIoTネットワークの仕組みや構成について、IoT活用の今後も踏まえながらご紹介します。

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IoTは「Internet of Things」の略称で、日本語では「モノのインターネット」としても知られています。端的に言えば、あらゆるモノをネットワーク環境に接続し、モノとモノ同士がつながり相互に作用できるようにさせたり、人間が従来よりも簡単にモノを管理できるようにする技術のことです。これまで、あらゆるモノは単体で運用することが一般的であり、人間が必要に応じてモノとモノの間を取り持ちながら最適なパフォーマンスを引き出すことが当たり前とされてきました。しかしIoTを導入すれば、そんな人間の調整業務を簡略化することや自動化することが可能となり、従来よりも効率的な運用を進めることができます。

IoTは名前に「Internet」と入っていることからもわかるとおり、ネットワークを通してモノ同士をつなげて運用することが前提となっています。これまでモノを個別に利用する必要があったのは、直接人間が操作しなければならなかったからです。例えば、照明はスイッチを押さなければ点灯しませんし、エアコンも人間がリモコンを使って具体的な温度調節などを行う必要がありました。
しかしIoTによるネットワーク化によって、今ではこれらの操作をスマホで一括管理することも可能です。センシング技術によって、自動的に電源のオン・オフや自動調節もできるようになりました。これらの技術を活用するために、デバイスとデバイスをつなぐのに必要なのがネットワークです。

IoTにおけるネットワークの通信方式には、大きく分けて以下の2つの種類があります。

直接通信方式は、IoTデバイス同士が直接ネットワークを通じて通信を行い機能するというもので、間に中継地点を挟まないのが特徴です。中継地点を挟まない分、通信内容に干渉する要素が減るため、高速かつ安定した通信を実現しやすい一方で、通信に関与しているデバイスの数が増え過ぎてしまうと、トラブルの原因となることもあります。

デバイスゲートウェイ方式は、IoTデバイスとデバイスゲートウェイと呼ばれる中継地点を挟むことで、複数のIoTデバイスをまとめて管理できる通信方法です。IoTデバイス同士で直接通信ができない環境にあっても、デバイスゲートウェイを介することで接続が可能となるため、直接通信方式ではうまくいかないネットワーク構成であってもこちらを採用することで正常に動作する場合があります。

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IoTのネットワークを支える通信技術は多様で、代表的なものとしては以下のような技術が挙げられます。

Wi-FiはPCやスマホのインターネット利用でもお馴染みの、世界で普及している無線LAN形式の一種です。Wi-Fiルーター付近の端末に対してインターネット回線を提供できるため、同一敷地内のデバイス同士を接続させたいときなどに活用できる方法と言えます。利用方法も多様で、多くのニーズに応えられる通信手段です。

Bluetoothは、幅広い機器のネットワーク化に活用できる近距離無線通信技術です。安定して通信できる距離は10〜100メートル程度が限界とされており、スピーカーやマイク、そのほか家庭用センサーなどの簡易的な通信が必要なものによく採用されています。

Z-Waveは、スマートホーム向けに開発された近距離無線通信技術の一種です。通信速度こそ低速ではあるものの、低電力消費での運用が可能。そのため、多くのデータ量が発生しない通信などに活用されています。IoTデバイスとの相互運用性が高く、IoT同士のネットワーク接続を行う上では重宝する手段です。

ZigBeeも、Z-Waveと同じく近距離無線通信技術の一種で、家庭内での使用やオフィスでの使用に適しています。低速でありながら消費電力は小さいため、通信料や通信頻度が多くないIoTデバイス同士の接続に役立つ技術です。ネットワーク内での小規模な運用に適しています。

NFCは「Near Field Communication」の略称で、こちらも近距離無線通信技術として普及しています。代表的なのが交通系ICカードで、改札にICカードを近づけると、自動で運賃の精算が行われます。非接触でデバイス同士の通信を行え、その速度も高速であることから、スマートロックなどの運用にも最適な技術です。

Matterは近年導入が進んでいるネットワーク通信規格の一種で、主にスマートホーム化を推進するIoT機器の標準規格として運用されています。スマートホームデバイスの通信をMatterに統一することで、機器ごとの互換性を確保し、円滑な通信を促せるのが特徴です。今後も多くの製品がMatter対応で発売されることが予想されます。

LPWAは広域通信技術の一種で、遠距離でIoTデバイスを相互に接続するために使われます。通信は低速ですが低電力で動作するため、安心して運用できる点が強みです。電池の寿命が長く、カバーできる範囲も広いため、産業活動から個人の生活にいたるまで、幅広いシーンで活用できます。

IoTは通信技術だけで構成されているものでなく、複数の技術が相互に作用することで、ユーザーに恩恵を与えています。ここではIoTの主な構成要素や、主流の仕組みについて解説します。

IoTを主に構成しているのは、

の4つです。デバイスは人間が実際に操作する端末のことで、端末が備えている機能によってさまざまな恩恵を生活や業務にもたらします。センサーはデバイス周囲の環境をデータ化し、正しくデバイスを制御するのに必要な機能です。ネットワークは、センサーが収集したデータをサーバーやPCに送信する役割を担います。これらの制御はインストールされているアプリによって行われ、スマホやPCから操作します。

IoTは、

という手順で動作しています。IoTの要となるのがセンサーで、センサーから得られた情報をもとに大半の操作を制御します。ネットワークはデータの送受信には欠かせない存在です。なお、最近ではAIを搭載しているIoTデバイスも登場し、ユーザーの指示を待たなくとも自律的に問題に対処できるケースも増えています。

IoTの活用シーンは今後も増加していくことが予想されていますが、これはスマホの普及や技術の進化、導入コストの低下などが背景にあります。ただ、一方で普及に向けた課題も指摘されており、それがセキュリティの問題です。モノがインターネットを介してつながるということは、インターネットを介したトラブルが起きる可能性もあるということ。今後急速に生活のなかにIoTデバイスが増えれば、それだけサイバー攻撃のリスクが高まるということにもなります。IoT活用のこれからは、IoTを活用しつつもセキュリティ面を同時に強化していく必要があると言えるでしょう。

つづいては、システム開発を外注した際にかかる費用相場をご紹介します。

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この記事では、IoTとネットワークの関係、そしてネットワークの種類やそれぞれの特徴について解説しました。IoTの利用においてネットワーク環境は必須のものですが、それ以外にも高度なセンシング技術などの存在がIoTの価値を高めていることがわかります。状況に応じて最適なネットワーク環境を整備し、IoTを自社の課題解決に役立てましょう。
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