24時間リアルタイムのビデオ監視を実現するセキュリティカメラ・システムは、公共部門と民間部門における幅広いセキュリティ課題に対処する最も効果的な方法の1つであることが証明されています。しかし、ある調査によると、監視カメラの故障の75％は、接続不良や信号の消失などのネットワーク関連の問題に起因しています。これは、セキュリティの観点からは受け入れがたいことです。

本稿では、ホームセキュリティカメラ市場の最新トレンドとテクノロジーに関する以下のトピックについて解説します。

  • ホームセキュリティカメラの使用に影響を与える要因と、最適なパフォーマンスを確保するための従来のWi-Fiの限界
  • 有線と無線セキュリティカメラのオプションの違いとエンドユーザーへの影響
  • 上記デバイスを接続する理想的なワイヤレス技術として登場し、導入が拡大し、ホームセキュリティ市場に変革をもたらすWi-Fi CERTIFIED HaLow

ホームセキュリティカメラの市場成長要因

米国司法省によると、米国では年間250万件の窃盗事件が発生しています(1)。実際、全米では15秒に1件の割合で空き巣が発生しており(2)、報告された空き巣のうち解決に至ったのはわずか13％に過ぎません(3)。泥棒が家に侵入する空き巣に加えて、配達員(アマゾンの宅配便など)が敷地の外に置いた荷物を盗む宅配窃盗も増えているのです。全米で2億6,000万個の小包(4)がこの手口で盗まれていると推定されています。

セキュリティカメラは、住宅を監視し保護する効果的な方法であることが証明されています。実際、このようなシステムが設置されている住宅は、設置されていない住宅より300％安全で侵入を免れています(5)。そのため、米国の家庭の推定20％がセキュリティカメラを設置しており(6)、これらの機器の市場は2030年まで毎年18％成長すると予想されています(7)。

セキュリティカメラには他にも使用目的があります。保険の補償請求のために自然災害を記録することができ、その結果、住宅所有者の保険料が安くなることがよくあります。また、一部のセキュリティカメラは、煙、熱、一酸化炭素の早期警告による防火などの機能を備えています。これらのデバイスは、よりスマートで効率的な、より優れたコネクテッド・ホームを可能にするオートメーション・システムに急速に統合されつつあります。

ホームセキュリティカメラの選択肢

調査会社のGlobal Market Insights社によると、ワイヤレスホームセキュリティカメラ市場は2030年までに250億ドルに達すると予想されています(8)。現在、この成長を牽引しているホームセキュリティカメラには、有線、ワイヤレス、ワイヤフリーの3種類があります。

有線カメラ

電線を通してメイン・ハブに映像を送信します。また、電源コンセントまたはPoE(Power over Ethernet)から電線で電力を供給します。これらのカメラは通常、専門家によって設置され、ビデオ映像にはローカルまたはクラウドストレージを使用し、鮮明な映像と音声信号を提供します。しかし、配線が必要なため、設置にコストがかかり、見えないように隠すのも手間がかかります。そのため、設置場所が限定され、移動も難しいです。多くの場合、既存の建物に有線カメラを後付けすることは難しいですし、不可能な場合もあります。

ワイヤレスカメラ

ワイヤレスデータリンクを使用して映像を送信します。ワイヤレスリンクにはWi-Fiとセルラーがあります。セルラーで機器を接続するのはコストがかかるため、通常はWi-Fi接続が使用されます。データリンクはワイヤレスですが、これらのカメラには電源ケーブルをコンセントに差し込む必要があります。

ワイヤフリーカメラ

ワイヤレスカメラと同じ特性を持ちますが、配線を一切使用しません。取り外し可能または充電可能なバッテリーで作動し、映像をクラウドまたはローカル・ストレージ・ドライブにアップロードします。設置や取り外しが簡単なため、賃貸住宅に適しています。

接続性の課題

ある調査によると、監視カメラの故障(映像のずれや不鮮明な映像など)の75％は、ネットワークの信頼性の問題に起因しています。セキュリティの観点から、これは受け入れがたいことです。

しかし、何がこのような障害を引き起こしているのでしょうか？

今日、ほとんどのワイヤレスカメラやワイヤフリーカメラは、通常、従来のWi-Fi(Wi-Fi 4、5、6など)を使用しています。前述の通り、これらのカメラは設置が容易で、コンテンツをクラウドにアップロードでき、使いやすいため、消費者に人気があります。しかし、これらのオプションは、RF干渉の影響を受ける可能性があり、信号範囲が限られているため、求められている堅牢で長距離のデータ接続を提供するのに困難があります。

従来のWi-Fi 4および5の問題点

Wi-Fi 4と5は、米国のほとんどの家庭で見られ、IoTネットワークの重要な一部となっています。しかし、一般的に家庭用Wi-Fiゲートウェイから遠く離れた場所(家の外など)に設置されるセキュリティカメラをサポートするには限界があります。従来のWi-Fiの到達範囲の狭さは、これらのカメラの設置オプションに厳しい制限をもたらします。忘れてならないのは、従来のWi-Fiは短いイーサネット・ケーブルに代わるワイヤレスとして設計されたことです。この機能は非常に優れていますが、敷地の隅々まで電波が届くようには設計されていません。

さらに、従来のWi-Fiは以下のような問題にも直面してます。

  • 混雑:混雑しているネットワークや信号強度が最適より弱い場合、従来のWi-Fiはファイル転送やリアルタイム・モニタリングに必要な接続速度を提供するのに困難があります。
  • 干渉:Wi-Fiを機能させる無線は干渉を受けやすいです。携帯電話、電子レンジ、壁など、身の回りのほとんどすべてのものがWi-Fi信号に干渉し、パフォーマンスが不安定になります。
  • 長距離でも、壁や窓のような障害物を介しても、堅牢なネットワーク接続を保証できるカメラには市場機会があります。

Wi-Fi CERTIFIED HaLowの利点

Wi-Fi HaLowはIEEE 802.11ah規格に基づいており、到達距離が長く、バッテリー駆動のIoTアプリケーション向けに特別に設計されています。いくつかの要因により、従来のWi-Fiよりもはるかに到達距離が長くなっています。

まず、Wi-Fi 4と5は2.4GHzと5GHzという高い無線周波数(RF)で動作します。RFが高ければ高いほど、これらの信号は自由空間での移動距離が短くなります。Wi-Fi HaLowは、サブGHz帯のRF(米国では902MHz～928MHz)で動作します。これらの周波数は従来のWi-Fiよりも低いため、信号はより遠くまで届きます。これは、セキュリティカメラの設定において、Wi-Fi HaLowカメラは、Wi-Fi 4および5のカメラが接続を失う距離よりもはるかに遠い距離でも、ビデオを送信し続けることができることを意味します。

第2に、サブGHz帯の信号は、従来のWi-Fi信号よりもはるかに壁、窓、ドアなどの物体を通過します。つまり、Wi-Fi HaLowの信号は、従来のWi-Fi信号よりもはるかに建物の構造による影響を受けにくく、屋外にも容易に到達することができます。

第3に、従来のWi-Fiが動作するRF周波数は、一般的に干渉レベルが高く、非常に混雑しています。2.4GHzはWi-Fi、Bluetooth、電子レンジで使用されるため、2.4GHz Wi-Fi接続を使用しようとするカメラには高レベルの干渉が発生します。5GHzのWi-Fi技術は混雑が少ないが、5GHzの範囲は2.4GHzより狭い(動作周波数が高いため)。

最後に、Wi-Fi HaLowは従来のWi-Fiよりも狭いチャンネル帯域幅を利用します。チャンネル帯域幅が狭いほど、RF信号をより遠くまで届けることができます。Wi-Fi HaLowは1MHzのチャンネルを使用できるのに対し、従来のWi-Fiが使用できる最低のチャンネル帯域幅は20MHzです。

従来のWi-Fiと比較してWi-Fi HaLowは通信距離が長いだけでなく、Wi-Fi HaLowには他にも以下のような利点があります。

  • 1台のアクセスポイント(AP)で8,000台以上のデバイスをサポートし、IoTデバイスの大規模展開に適しています。
  • WPA3やAESなど、最新のWi-Fiセキュリティ機能をサポートします。
  • Wi-Fi 4および5と比較してエネルギー効率の高い機能により、バッテリーで動作するカメラやその他のIoT機器のバッテリー寿命が延びます。
  • ライセンスが免除された、オープンなIEEE 802.11規格に基づいているため、独自のゲートウェイ、コントローラー、ハブが不要で、設置が容易で、運用コストが削減されます。

まとめ

ワイヤレスカメラは、ホーム・セキュリティ・システムの中心的存在となっています。Wi-Fiによるワイヤレス接続とバッテリーの組み合わせは、スマートホームアプリケーションにおけるセキュリティカメラの導入とセットアップを簡素化します。しかし、従来のWi-Fi 4および5テクノロジーでは、ホームネットワークに多大なコストと複雑さを新たにもたらすことなく、より長い通信距離、障害物への浸透性の向上、バッテリー寿命の延長といったニーズを満たすことができない場合があります。場合によっては、大きな家や庭の周辺にセキュリティカメラを設置する場合、無線範囲を広げ、必要な到達範囲を実現するために複数のアクセス・ポイントが必要になることもあります。

ワイヤレスセキュリティカメラベンダーは現在、従来のWi-Fiプロトコルに代わる技術としてWi-Fi HaLow技術を検討しています。1GHz以下の周波数帯域で動作するWi-Fi HaLowは、他のタイプのWi-Fiよりも通信距離が長く、建物内への浸透性に優れているため、電波の届きにくい場所に設置されるセキュリティカメラに最適です。また、Wi-Fi HaLowは従来のWi-Fi 4および5よりも消費電力が低いため、バッテリーの寿命を延ばすためにエネルギーを節約する必要があるバッテリー駆動のセキュリティカメラに適しています。最後に、Wi-Fi HaLowはパフォーマンスを犠牲にすることなく、より多くの接続デバイスをサポートすることができるため、大規模なビルや広大な屋外エリアなど、多くのセキュリティカメラが設置されている環境に最適です。

従来のWi-Fiは、現在最も普及している無線通信プロトコルですが、Wi-Fi HaLowは、ワイヤレスセキュリティカメラのような、より長い通信距離、より優れた普及率、より低い消費電力、より多くのデバイスのサポートという独自の組み合わせを必要とするアプリケーションにとって、優れた選択肢として登場しました。Wi-Fi HaLowほど効果的かつ効率的に、バッテリー駆動のワイヤレスセキュリティカメラ特有の要件を満たすプロトコルは他にありません。次世代Wi-Fi HaLowビデオカメラは、サブGHz信号でより遠くまで届き、バッテリーでより長く動作し、従来のWi-Fiで接続する既存のカメラよりも導入が容易になります。

参考文献

  1. https://bjs.ojp.gov/?tid=321&ty=tp
  2. https://www.thezebra.com/resources/research/burglary-statistics/
  3. https://www.pewresearch.org/fact-tank/2017/03/01/most-violent-and-property-crimes-in-the-u-s-go-unsolved/
  4. https://www.safewise.com/blog/metro-areas-porch-theft/
  5. https://www.alarms.org/burglary-statistics/
  6. https://www.safehome.org/data/home-security-statistics/
  7. https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/smart-home-security-camera-market
  8. https://www.gminsights.com/pressrelease/wireless-home-security-camera-market

本記事はモースマイクロが「WI-FI NOW」に寄稿した技術記事を翻訳したものとなります

マイケル・デニル

マイケル・デニル

まいけるでにる

モースマイクロ(Morse Micro)の共同創業者兼CEOで、最近のほとんどのスマートフォンに搭載されている802.11 Wi-Fiチップのデジタルチップ開発で重要な役割を担ってきました。モースマイクロ社を設立する前は、imecとBroadcom社で10年間、低消費電力デジタルICの設計に携わってきました。

この著者の記事一覧はこちら