IoTの接続性課題を解決、Wi‑Fi HaLowアクセスポイント

はじめに

IoTシステムがより大規模で広範囲に分散したネットワークへと拡大するにつれ、デバイスが単にデータを共有するだけでなく、現場で「見て・考えて・行動する」ことができるIoT 2.0と呼ばれる新たな時代に突入しています。

これらの次世代システムは、リアルタイム分析に基づく洞察を提供し、即時のアクションを可能にします。この進化を支えるためには、長い到達距離、省エネ動作、そして高い信頼性を兼ね備えた接続性のソリューションに対する需要が継続的に高まっています。こうした課題に対処するために、Wi‑Fi HaLowがIoT 2.0に適した有望なソリューションとして注目を集めています。現代のIoTのために設計されたものであり、低消費電力で安定した長い到達距離の受信可能範囲を提供し、分散型デバイスやバッテリー駆動デバイスに最適です。

Wi‑Fi HaLow(ワイファヘイロー)は、IoTデバイスの要件を満たすために設計された無線通信規格IEEE 802.11ahの商用名称です。サブ1Ghzの周波数帯で動作し、従来のWi‑Fiよりもはるかに長い到達距離(都市部で最大1km、郊外では最大5km)を、低消費電力で実現します。

また、Wi‑Fi HaLowはネイティブIPネットワーキングをサポートしているため、追加のゲートウェイやハブが不要です。

モースマイクロではWi‑Fi HaLowの利点をIoTデバイスにそのまま展開可能な形で提供する仕組みとしてWi‑Fi HaLowアクセスポイントを提案しています。

既存の無線通信技術の限界

現在の無線通信技術にはそれぞれ強みがありますが、IoT2.0の要件を満たすには不十分です。従来のWi‑Fiは高いデータレートに優れていますが、到達距離で苦労し、電力をさらに消費します。携帯電話ネットワークは広い受信可能範囲に適した選択肢ですが、IoTデバイスにとっては機能が必要以上にあるため、複雑さが増し、費用効果も良くありません。

一方、ZigbeeやBluetoothのような技術は短い到達距離の通信には適していますが、拡張性が限られています。

Wi‑Fi HaLow アクセスポイントとは何か？

HaLowLink 2は、IoTデバイスが長距離かつ低消費電力で接続できるようにするため、モースマイクロが開発した事前認証済みのWi‑Fi HaLowアクセスポイントの名称です。

このデバイスはWi‑Fi HaLow(802.11ah)とWi‑Fi 4(802.11n)の両方を1台でサポートし、Wi‑Fi HaLowルーター、アクセスポイント、レンジエクステンダーとして動作させることができます。

内部には Mediatek MT7603EプロセッサとAzureWave AW‑HM677無線モジュールが搭載されており、モースマイクロのMM8108 SoCが組み込まれています。

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  Wi‑Fi HaLowアクセスポイント「HaLowLink 2」の外観

Wi‑Fi HaLow技術を基盤として構築されたWi‑Fi HaLowアクセスポイントは、IoTネットワーク向けに高スループット・長い到達距離・高いセキュリティ・高い拡張性を備えた接続を提供します。壁や障害物を通しても、より優れた電波通過性を発揮します。さらにWi‑Fi HaLowのおかげで、1つのアクセスポイントで多数のデバイスをサポートできるため、農場、産業施設、スマートシティなどの用途のニーズにも対応することが可能となっています。

Wi‑Fi HaLowアクセスポイントの適用分野

Wi‑Fi HaLowアクセスポイントは、将来のアプリケーションに対して複数分野で活用できる汎用性の高いデバイスと言えます。

セキュリティカメラ

Wi‑Fi HaLowアクセスポイントは、Wi‑Fi HaLowが従来のWi‑Fiと比べて最大10倍の距離、100倍のエリア、1,000倍の容量をカバーできるため、サブ1GHzの無線周波数帯で動作し、住宅、商業施設、屋外の監視ネットワークに対して長い到達距離の受信可能範囲を提供します。

また、壁や障害物を通しても強い電波通過性を発揮し、スムーズな映像ストリーミングを可能にするためWi‑Fi中継器の使用せずに利用が可能です。

DIYカメラ

OpenWrtを基盤とした一般的なハードウェアをサポートしており、かつ長い到達距離の通信に適した安定したWi‑Fi HaLow接続を利用できるため、特注カメラやIoTプロジェクトを構築したい製造業者やホビイストの試作を容易にし、太陽光発電カメラや動作検知型セキュリティユニットなど、高度な設計スキルがなくても特注カメラの新しいアイデアを試すことができます。

スマートメーター

電力・ガス・水道などの公益事業者は、広域にわたる計測ネットワークを構築する際にWi‑Fi HaLowアクセスポイントを活用できます。Wi‑Fi HaLow技術を搭載したスマートメーターは、メッシュ技術を用いて自律的にグループを形成し、携帯電話ネットワークに依存することなく相互に通信できます。

キロメートル規模の到達距離と省エネルギーな通信方式により、水道・ガス・電気など、数年の駆動が求められるバッテリー動作のメーターにも適用可能です。

さらに、スマートメーターにWi‑Fi HaLow技術を追加することで、家庭内の家電や中央システムと通信し、負荷管理やリアルタイム監視を行うインテリジェントなエネルギーハブとして機能させることもできます。

ISP(インターネットサービスプロバイダー)

ISPはIoTに対応した新しいコネクテッドサービスを提供することができるようになり、新たな収益源として活用することができるようになります。

例えば、Wi‑Fi HaLowを利用した接続サービスの販売、サブスクリプションプランの提供、通常のブロードバンドとWi-Fi HaLowの利点を組み合わせたパッケージの提供などが可能となり、Wi‑Fi HaLowによる長到達通信を活用することで、大規模なインフラ改修を行わずに、これまで十分にサービスが行き届かなかった地域にもサービスを提供することができるようになります。

産業用センサー

障害物、機械、電波干渉が存在する産業環境や大規模施設においては、安定した信号品質に加え、1つのアクセスポイントで数千ノードをサポートできるため、多数のセンサーを接続して相異なるパラメーターの監視を容易に行うことができるようになります。

これらのセンサーはWi‑Fi HaLowアクセスポイントを介してデータを送信し、問題の早期兆候を検知したり、予知保全や環境モニタリングに役立てたりできます。その結果、故障の防止やダウンタイムの削減の際に助けになります。

小売

小売店舗においては、電子棚札、デジタル価格タグ、スキャナー、各種センサーなど、数百台のデバイスを大がかり配線なしで単一のアクセスポイントに接続して管理することができます。

また、予測の在庫補充やリアルタイムの在庫管理にも役立ちます。

各国・地域での利用可能状況

Wi‑Fi HaLowアクセスポイントは現在、オーストラリア、カナダ、英国、ヨーロッパ、日本、そして米国で利用が可能な状態です。

Wi‑Fi HaLow技術はサブ1GHzの無線周波数帯で動作しますが、対応周波数帯は国や地域ごとに異なります。その結果、デバイスが現地の規格に適合し、他の無線システムに干渉しないことを確実にするために、各地域ではそれぞれ固有の認証や試験が必要となります。

米国、カナダ、オーストラリアは、世界でも有数のIoTハブとして確立されています。それぞれの成熟した技術エコシステムは、Wi‑Fi HaLowの導入と普及にとって主要な市場となっています。

Wi‑Fi HaLow アクセスポイントのメリット

Wi‑Fi HaLowアクセスポイントは事前認証済みで、すぐに利用できる民生向けソリューションであり、企業や開発者は独自のハードウェアを設計したり、長い認証プロセスに時間を費やしたりすることなく、Wi‑Fi HaLow技術を自社製品に追加することを可能とします。これにより、市場投入までの時間を短縮でき、統合も容易になります。

さらに特注カメラやDIYプロジェクトなどの小規模プロジェクトから、スマートメーターや産業モニタリングなどの大規模ネットワークまで、幅広い融通性がある点も特徴となります。

まとめ

IoTが拡大し、より複雑になるにつれて、これまで以上に「より遠くまで届き、容易に拡張性を高め、より少ない電力で動作する接続性のソリューション」が求められるようになっており、Wi‑Fi HaLowアクセスポイントは、Wi‑Fi HaLow技術の活用により、そうした課題に対応することを可能としています。

本記事はモースマイクロが「Wevolver」に寄稿した記事「Meeting IoT Connectivity Challenges with HaLowLink 2」を翻訳・改編したものとなります