IoTに必要な技術とは？IoT技術で実現したことや最新トレンドも解説【2024年最新版】

IoT（Internet of things）はモノとインターネットがつながる技術・概念を指すもので、日本語では「モノのインターネット」とも呼ばれます。今後も幅広い分野でさらなる普及が予測されていますが、IoTに必要な技術については詳しく知らないという方も多いのではないでしょうか。
そこでこの記事では、IoTに必要な技術要素やIoTで実現できること、IoTの発展を支えている関連技術、最新トレンドなどについて解説していきます。IoTに関する理解を深めたいという方は、ぜひ参考にしてください。

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さまざまなモノとインターネットをつなぐIoTは、5つの技術要素によって成立しています。ここからは、IoTの基本とも言える技術要素について、それぞれの概要・役割を解説していきます。

IoTにおけるデバイスとは人々の使用する端末のことで「モノのインターネット」の「モノ」の部分にあたります。具体的にはスマートフォン・タブレット、家電製品、自動車、設備・機器などが該当しますが、インターネットに接続可能なあらゆるものが当てはまります。
また、デバイスに搭載されたセンサーもIoTにおける重要な役割を担うものです。センサーとは光や温度、音、圧力といった周囲の情報を検知するもので、デバイスと連携させることで環境の変化や動きに関するデータ収集が可能となります。たとえばエアコンに搭載された温度センサーで部屋の温度を検知し、環境に合わせた適切な温度管理につなげるといったことが実現します。

モノ（デバイス）による情報伝達を叶えるには、ネットワーク接続が欠かせません。IoTにおけるネットワーク技術は、デバイスで収集したデータの送信やデバイス・サーバー間でのデータ送受信の役割を担っています。なお、通信方式は「直接通信方式」と「デバイスゲートウェイ方式」の2種に分かれます。

・直接通信方式
デバイスが直接ネットワークに接続する方式で、IoTデバイスがあれば通信が定期点検能なだけでなくインターネットの標準プロトコルを使用できるため、固定回線や3G、4G回線を用いた開発が可能です。メリットとしてはカバーできる通信範囲が広いことがあげられますが、一方で通信費と消費電力はデバイスゲートウェイ方式に劣ります。
・デバイスゲートウェイ方式
IoTデバイスに必要最低限の機能を持たせた上で、デバイスゲートウェイ（中継装置）を経由して通信する方式です。代表的なデバイスゲートウェイにはBluetoothやZigBeeがあり、消費電力の少なさや持続性に優れている点がメリットとしてあげられます。しかし、デバイスゲートウェイが必要なため、導入コストが高くなりがちな面があるのも現状です。

プラットフォーム技術は、IoTサービスの提供を実現に必要なデバイスやアプリケーションのベースとなる要素です。プラットフォームはデバイスやアプリケーションのパフォーマンスに大きく影響するため、選択を誤ると目標達成が遠のくというリスクがあります。IoTの開発・導入にあたっては、目的に合わせて適切なプラットフォームを選ぶことが重要だと言えます。なお、IoTにおけるプラットフォームの役割は以下のとおりです。

・デバイスの接続
周囲の情報収集を担うセンサーやゲートウェイなど、IoTサービスの構築に必要なデバイスの接続役
・通信およびクラウド環境の提供
取得したデータを一時的に保管するクラウド、データ送受信に必要な通信環境の提供
・開発環境
大規模なデータ処理を実行するためのソフトウェア開発環境

IoTではモノとインターネットをつないで情報をやりとりしますが、ネットワークにはさまざまなセキュリティリスクが潜んでいるものです。IoTの場合はデバイスが収集したデータをインターネット経由で送信しますが、サイバー攻撃の標的になると誤ったデータが送信される危険性も考えられます。IoTの開発・導入にあたっては、データ送信元を確認する認証技術をはじめとするセキュリティ技術が重要な役割を担っています。

アプリケーション技術はデバイスで収集したデータの可視化や分析・予測、制御といった役割を担っています。収集したデータをそのまま使用するのは困難なため、アプリケーションで分析した上でその結果をもとにさまざまな判断につなげます。具体的にはパソコンやスマートフォンからアプリケーションを通じてデバイスや周囲の状況を把握することで、それに合わせた操作が可能となるため「モノのインターネットの有効活用」の実現に欠かせない技術だと言えます。

急速に普及が進むIoTですが、「具体的にどんなことを実現できるのかは知らない」という方も多いのではないでしょうか。そこでここからは、IoTによって実現した4つのことについて解説していきます。

IoT技術を活用すると遠隔地や訪れるのが難しい場所の温度や湿度、音、ヒトやモノの動きといった情報のリアルタイムでの把握が可能となります。たとえば倉庫の温度・湿度、工場の騒音などを常にヒトが監視するのはコストと効率の面で現実的ではありませんが、IoT技術を用いればオンラインでのモニタリングが実現します。トラブルや異常もスピーディーな検知、従業員の数や動きのモニタリングによる業務効率の確認など生産性の維持・向上や人員配置の最適化によるコスト削減といったメリットにもつながるでしょう。

IoT技術を活用すれば多種多様なデータ収集が可能となるだけでなく、複数のデータの連携によってビジネスの新たな可能性を見出しやすくなります。例として、店舗型ビジネスにおける活用パターンを紹介します。

1.店内のカメラで顧客の年齢や性別、動線、滞在時間などを収集
2.顔認証システムやPOSシステムから取得したデータをもとに顧客別の購買履歴を作成
3.各データを組み合わせて売り場のレイアウト改善や仕入れに活用する

このように、IoTによって幅広いデータを収集できれば、それらの組み合わせでビジネスの成長を促進しやすくなります。

遠隔制御とは、モノ（デバイス）とインターネットが接続し、リモートによる操作を可能とする仕組みのことです。「モノとインターネットをつなぐ」IoTだからこそ実現できることでもあり、外出先からスマートフォン経由でエアコンや照明の電源ON／OFFや設定変更などを行えます。また、製造業の工場設備で異常が検知された際の復旧の指示出し、防犯カメラで任意の場所を確認するなど遠隔制御の活躍シーンは多岐にわたります。

IoT技術は幅広いシーンでの予防・予知保全にも役立てられており、代表的な例としてあげられるのがインフラ整備です。道路や橋、トンネルなどのインフラ設備は時間の経過とともに老朽化が進み、崩壊・崩落といったリスクが生まれるにもかかわらず、メンテナンスには多大な人員とコスト、時間が必要という課題がありました。
IoT技術を利用すれば機器やロボットといったデバイスにメンテナンスや点検を任せられるため、リソースの大幅な削減につながるだけでなく、目視では確認が困難な場所の発見率が改善される可能性があります。

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技術の発展にともない、IoTは従来と比べて格段に成長を遂げています。つづいては、IoTの発展を支える5つの関連技術について、それぞれの概要や特徴、IoTとの関係性を解説していきます。

データの伝達スピードが重要な握るIoTにおいて、大きな追い風となっているのが5G（第5世代移動通信システム）の存在です。4Gと比べると通信速度は20倍、同時接続可能な機器の数は10倍、遅延速度は1/10と飛躍的に向上し、高速かつ低遅延なネットワークへの大量デバイスの接続が実現しました。
従来のIoTサービスでは、デバイスから送られる情報量の増加が通信スピードの低下や遅延につながることもあり、IoTのメリットであるリアルタイム性が損なわれるという課題がありましたが、5Gの普及が進めばこの点は改善されていくと考えられます。そうすればIoTの有用性もさらに向上するため、重要どの高い技術だと言えるでしょう。

LPWA（Low Power Wide Area）は、少ない消費電力での長距離通信を叶える無線通信規格です。5G／4Gと比較するとデータ送信のスピードは低速なものの、LTEに匹敵する長距離・広域通信を低コストかつ低消費電力で実行できるという特徴を持ちます。IoTの用途である「モニタリング」や「遠隔制御」との相性がよく、通信データ量の少ないデバイスによる一定間隔での送受信に適しているとされています。
LTEたWi-FiはIoTを想定した仕様ではなく消費電力が高いという課題がありましたが、LPWAはIoT機器を想定した仕様で低商品電力での長時間稼働も可能なため、山林地帯や過疎地などでのIoT運用にも効果を発揮します。電池交換をはじめとするメンテナンスの頻度も低く済ませられるので、運用コストの削減にも貢献が期待できます。

RFIDとは、電波を用いて非接触でデータを読み込み、モノの管理や識別を可能とするものです。IoTの情報収集においては電子タグが用いられますが、「遠距離でも読み取りが可能」「複数タグの一括読み取りに対応」といった特徴を持つことからRFIDはIoTの普及や発展に大きく貢献しています。身近な例ではSuicaをはじめとする交通系ICカード、ETCカードなどでも活用されています。

M2M（Machine to Machine）とは、ネットワークでつながっている機器やデバイスが相互にデータをやりとりしながら自動制御を実行する仕組みのことです。一見IoTと同じ技術に受け取れるかもしれませんが、M2Mは必ずしもインターネットに接続する必要がなく、閉鎖的なネットワーク内での情報伝達・自動制御に重きが置かれている点もIoTとは大きく異なります。
とはいえ、M2MとIoTは無関係というわけではないのも事実です。たとえばM2Mは「天井の人感センサーからのデータをもとに、人のいるとき・いないときで照明を制御する」といった活用方法が可能ですが、「人感センサーからのデータをインターネット経由で送信し、アプリケーションで分析・制御する」場合はIoTとなるため両者は密接な関係にあると言えます。

エッジコンピューティングとは、ネットワークの先端（エッジ）に位置するデバイスなどにデータ処理を実行させるネットワーク技術です。従来のIoTでは多数のデバイスが集めたデータをクラウドに送信後、クラウド側で分析や可視化して役立てる仕組みがスタンダードでした。しかし、これではクラウドに負担がかかるだけでなくネットワークにも一定のスペックが必要なため、コストが高くなるだけでなく負荷による不具合や遅延発生のリスクがあったのです。
エッジコンピューティングを活用すれば、従来はクラウド側で実行していた処理をデバイス側にある程度ゆだねられるようになります。通信量が少なくなるとともに、クラウドで分析・可視化する処理量が減少するため低コストでパフォーマンスの高いシステムの構築が実現します。

IoT技術はさまざまな目的・用途で活用されておりDX化に大きく貢献していますが、中でも現在もっとも高いニーズが見込まれているのが遠隔操作（遠隔制御）関連のサービスです。コロナ禍でリモートの利便性が広く認知されたこともあり、「遠隔で機器・設備を制御したい」というニーズは高いといわれています。
またAI・機械学習によるビッグデータ分析も、膨大なデータを効率的に処理する方法として引き続き注目を集めているほか、IoTデバイスセキュリティもその必要性の高さから押さえておくべきトレンドの1つです。IoTデバイスはサイバー攻撃の標的にされやすいリスクがあるため、IoTの開発・運用にあたってはセキュリティ対策が不可欠だと言えます。

IoTは複数の技術要素で成り立っており、質の高いサービス開発を叶えるためには幅広い知識や技術が求められます。さらに、IoTは異なる分野の技術の集約によって成立するため、開発には相応のリソースを要するでしょう。IoT開発に精通した人材のいる企業でない限り、自社でのIoT開発は現実的とは言えないかもしれません。
IoTの開発・導入を検討している場合は、専門の会社への外注も視野に入れて検討することをおすすめします。

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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IoTは消費者の日常生活からインフラ整備、ビジネス利用までさまざまなシーンで普及が進んでいます。うまく活用できれば利便性や生産性の向上、危機管理など多大なメリットをもたらすものの、開発には高度な専門知識やスキル、経験が求められるためプロに任せるのがおすすめです。
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