2023年12月04日
セルラーとWiFiの比較：IoTプロジェクトにはどちらが良いか?
その名が示すように、モノのインターネット(IoT)デバイスは、通信とデータ交換のために安定した安全な方法でインターネットに接続する必要があります。 しかし、Wi-Fi接続とセルラー接続の選択は必ずしも明確ではありません。
WiFiとセルラーは、IoTを可能にする最も一般的な2つの無線技術であり、「IoT」の「I」を提供する。cellular module WiFiは長年IoTの主要な選択肢でしたが、セルラーネットワークの人気が高まり、現在では非常に現実的な選択肢となっています。
IoTワイヤレス・ネットワーク
WiFi技術では、複数の周波数帯の電波を使用して、デバイス企業間でネットワーク情報を伝送することができる。
WiFi接続を行うには、デバイスにデータと無線信号を変換できる無線アダプターが必要です。lte module デバイスはUARTやSPIなどのプロトコルを使ってアダプター・チップと通信する。 その後、アダプターは外部ルーターと通信し、このデータを有線イーサネット接続でインターネットに送信する。
システムの3つのコンポーネント(デバイス、チップ、ルーター)は、WiFi 7や802.11ax(WiFi 6としても知られる)など、同じWiFi規格に準拠する必要がある。
IoTセルラーネットワーク
セルラー技術を使用するIoTデバイスは、スマートフォンやその他のモバイルデバイスと同じネットワークを使用してインターネットに接続します。 これらのデバイスにはモデムが搭載されており、最寄りの基地局と通信して情報転送を促進する。 モデムの制御には、UARTやSPIなどの低レベル通信プロトコルが使用される。
LTE-M(Long Term Evolution for Machines)とNB-IoT(Narrowband IoT)は、一般的な2つのセルラーIoT技術である。LTE-Mはより高速で、既存のLTEインフラと互換性があるのに対し、NB-IoTはセルラー・プロバイダーがハードウェアをアップグレードする必要があるため、展開が遅くなる。 さらに、NB-IoTはカバー範囲が広いが、デバイスを静止させる必要がある。
WiFiとセルラーの比較：比較のためのIoTシステムの特徴
1.コスト
ビット当たりで見ると、セルラーネットワークはWiFiよりもはるかに高価な傾向がある。 そのため、大量のデータ転送(定期的なセキュリティ・アップデートなど)を計画している場合は、WiFiが望ましい選択肢となる。 また、既存の公共またはプライベートWiFiネットワークに「ピギーバック」することで、コストを節約できる場合もあります。
2.セキュリティとプライバシー
セルラーネットワークの開発には、WiFiと比較して2つの主要な国家セキュリティ技術の利点があります：セルラーデータはデフォルトで暗号化されているのに対し、WiFi接続会社は暗号化を有効にする必要があります。 セルラーネットワークのセキュリティに関する知識のアップデートは、ネットワーク環境に特化したセキュリティ・マネージャーのいるプロバイダーによって処理され、会社の財政的・評判的インセンティブによってセキュリティが優先される。対照的に、WiFiのセキュリティは、個々のWiFiネットワークの所有者が積極的にアップデートをインストールすることに依存している。
携帯電話ネットワークは通常、より高いセキュリティ標準に準拠しているが、よく管理された専用WiFiネットワークはかなりのセキュリティを提供できる。
3.位置検出
WiFiと携帯電話ネットワークは、それぞれ最も近いルーターやセルタワーからの距離を測定することで、正確な位置情報を提供することができます。 場合によっては、セルラーネットワークは、WiFiカバレッジ内にいない場合でも、あなたの位置を特定できることがあります。
4.カバレッジ
セルラーネットワークのカバレッジは広範囲に及び、開発によって常に拡大している。LTE-MやNB-IoTのようなセルラーIoT情報技術は、従来のセルラーデータ技術ビジネスよりも深いカバレッジを提供し、地下エリアや金属製の建物、田舎の経済環境などの場所に到達します。
Wi-fiのカバレッジは限られており、障害物によってブロックされる可能性が高い。 ローカル・エリア・ネットワーク(LAN)であるWiFiは、アクセス・ポイント近くの限られたエリアで強力なカバレッジを提供できる。 しかし、デバイスがそのエリアから離れると、接続はすぐに切れてしまう。 つまり、デバイスのモバイル性が高い場合や遠隔地に配置される場合、WiFiは最適な選択とは言えない。
5.帯域幅
WiFiとセルラーネットワークは現在、同等の最大速度を提供しているが、セルラーネットワークでこれらの速度を達成するためのコストは高くなる可能性がある。
従来、WiFiは帯域幅の点でセルラーネットワークを上回っており、旧標準(802.11 b/g/n)では最大450メガビット/秒、新規格(802.11 ax)では9ギガビット/秒の速度があった。
5G規格に基づくセルラー技術は、理論的には最大20Gbpsの速度に達する可能性があり、セルラーの帯域幅はWiFiに匹敵する。モバイル技術の進化に伴い、セルラーネットワークはほぼすべてのIoTユースケースに十分対応できる。
WiFiには1つ大きな欠点がある。ネットワークにアクセスしようとするデバイスが増えれば増えるほど、WiFiの信号が悪くなるのだ。つまり、人口密集地では、企業デバイスが帯域幅を奪い合うため、WiFiのパフォーマンスが著しく低下する可能性がある。技術の基礎となるプロトコルやハードウェアのため、セルラーネットワークの情報は通常、社会でこの環境問題に直面することはないだろう。
6.電力使用
セルラーネットワークもWiFi技術も、バッテリー寿命を節約するために適切に管理されなければ、大量の電力を消費する可能性がある。 しかし、一般的にWiFiの使用量は削減できるかもしれない。 デバイス・メーカーはこの問題に2つの方法で対処している：デバイスをスリープ状態にし、定期的に起動させる方法と、使用していないときは接続を無効にする方法である。
WiFiかセルラーか：IoTプロジェクトにはどちらが良いか?
これまで述べてきたように、この決断を見かけ以上に複雑にする要因や変数がたくさんある。 どちらの技術も異なるタイプの課題を解決するために使用され、どちらも普遍的な利点はありません。
場合によってはWiFiかセルラーのどちらを選ぶかは明白かもしれないが、ビジネスのニーズが問題を複雑にすることもある。 例えば、IoTデバイスをWiFi認証サービスを提供していないサードパーティの小売店舗に導入することは、意思決定に影響を与える可能性がある。
また、どの技術を使うかではなく、そもそもどの技術をビジネスに使うかという選択を迫られることもある。多くのIoT製品開発では、主要な研究技術の問題で障害が発生した場合のデータバックアップを可能にするため、セルラーとWiFiの両方を使用している。
IoTプロジェクトでは、WiFiかセルラーかの選択は、デバイスの優先順位とその用途に大きく依存する。 最終的には、電力、帯域幅、カバレッジ、セキュリティのトレードオフによって決定されます。
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