IoT機器やシステムを開発するとき、意外と最初の関門になるのが「どの通信方式を使うか」という選定です。通信方式の選び方を誤ると、電池がすぐに切れてしまう、肝心の場所で電波が届かない、運用コストが想定と合わない——といった問題が、製品化のあとになって表面化します。しかも通信方式は製品の根幹に関わるため、後から変更するのは容易ではありません。

なかでもセンサー系のIoTで主役となるのが LPWA と呼ばれる通信方式です。本記事では、代表的なLPWAの4規格 LoRa／Sigfox／LTE-M／NB-IoT の違いを比較表で整理し、「自社の用途にはどれが最適か」を判断するための観点を解説します。

IoT機器の通信方式は大きく3タイプ

まず全体像を押さえましょう。IoT機器で使われる無線通信は、おおまかに次の3タイプに分けられます。

• 近距離系（BLE・Wi-Fi）：通信距離は数m〜数十m。屋内やスマートフォン連携に向く
• セルラー系（4G／5G）：高速・大容量だが、消費電力もコストも大きい。カメラ映像など大きなデータを扱う用途向け
• LPWA：低消費電力・広域・低速。少量のデータを長距離・長期間にわたって送るセンサーIoTに適した通信方式
  なおLPWAはさらに、
  ・非セルラーLPWA（LoRaWAN、Sigfox）
  ・セルラーLPWA（LTE-M、NB-IoT）
  に大別されます。

このうち、電池で数年動かしながら広いエリアをカバーしたいセンサー用途で注目されているのが、LPWAです。

なぜいまLPWAが注目されるのか

IoTのセンサー機器は、「広い範囲に多数を設置し、電池で長期間動かし、少量のデータをときどき送る」という使い方が大半です。高速・大容量のセルラー通信はオーバースペックで、消費電力もコストも見合いません。低消費電力・広域・低コストを実現するLPWAは、まさにこの用途のために生まれた通信方式だといえます。

LPWAとは：3つの特長とトレードオフ

LPWAは「Low Power Wide Area」の略で、次の3つを特長とします。

1. 低消費電力 — 電池だけで数年間動作させられる
2. 広域（長距離） — 数km〜十数kmの距離をカバーできる
3. 低速・小容量 — 一度に送れるデータは少なく、通信速度も遅い

ここで重要なのが、3つめがトレードオフだという点です。LPWAは消費電力と通信距離に特化した代わりに、大量のデータは送れません。したがって、温度・湿度・水位・在庫・稼働状況などの少量のセンサーデータを定期的に送る用途には最適ですが、画像・音声・動画のような大きなデータを扱う用途には向きません。

代表的なLPWA 4規格の特徴

LPWAとひとくちに言っても、規格によって性格は大きく異なります。「免許の要る電波帯か」「ネットワークを自前で持てるか」「消費電力」「向く用途」を軸に、4つの代表規格を見ていきましょう。

LoRa（LoRaWAN）

LoRaはSemtech社が開発した無線変調方式で、LoRaWANはその上で動作するネットワーク規格です。LoRaWANでは企業や自治体がゲートウェイを設置し、キャリア網に依存しないプライベートネットワークを構築できます。
キャリア契約不要で、企業や自治体が独自にネットワークを構築・運用できることが大きな特長です。

長距離・低消費電力に優れ、工場・農場・大規模施設など、に向いています。

• 向く用途：工場・農場・敷地内など、私設ネットワークでまとまった範囲をカバーしたい場合

Sigfox

Sigfoxも免許不要の電波帯を使いますが、LoRaと違い、事業者が運営するネットワークを利用する方式です。

超低消費電力・超小容量・低料金が持ち味で、1回の送信で扱えるデータはごくわずか、送信回数にも上限があります。その代わりデバイス1台あたりの費用を非常に低く抑えられるため、「単純な状態通知やアラートを、安く・広いエリアで送りたい」という用途に向いています。

ただしSigfoxは通信事業者が提供するネットワークへの依存度が高く、利用可能エリアや今後のサービス提供状況を事前に確認しておくことが重要です。

• 向く用途：少量データの通知・アラートを、低コストで全国規模に送りたい場合

LTE-M（LTE Cat-M1）

LTE-Mは、携帯キャリアの免許帯域を使うセルラー系LPWAです。docomo・au・SoftBankといったキャリアの全国網をそのまま使えるため、基地局を自分で用意する必要がありません。

セルラーLPWAの中で比較的高速な通信が可能で、移動体通信時のハンドオーバーにも対応しています。ファームウェアのOTA（Over The Air）更新や双方向通信にも適しています。

• 向く用途：トラッカーなど移動するモノ、全国カバーが必要な用途、双方向のやり取りが必要な用途

NB-IoT

NB-IoTもキャリア網を使う方式ですが、性格はLTE-Mと対照的です。超低消費電力で、地下や屋内の奥まった場所など電波の届きにくい環境に強い一方、通信速度は非常に遅く、移動には弱いという特性を持ちます。

地下に埋設されたメーターのような、動かない・屋内深部にある固定センサーに向いています。

• 向く用途：地下・屋内深部に固定設置するメーター類など

【比較表】4規格を一覧で比較

ここまでの特徴を一覧で整理します。

規格	電波帯	ネットワーク	カバーエリア	消費電力	速度・容量	移動体	向く用途
LoRa（LoRaWAN）	免許不要（920MHz）	自前で構築可	数km〜十数km	非常に低い	低速・小容量	△	私設網・工場・農場・施設内
Sigfox	免許不要（920MHz）	事業者網を利用	数km〜数十km	極めて低い	超小容量	△	安価な通知・アラート、全国
LTE-M	免許帯域（キャリア）	キャリア網を利用	キャリアサービスエリア	中程度	比較的速い・低遅延	◎	移動体・トラッカー、双方向
NB-IoT	免許帯域（キャリア）	キャリア網を利用	キャリアサービスエリア	非常に低い	超低速	×	地下・屋内の固定メーター類

用途・条件別の選び方

それでは、自社の製品にはどれを選べばよいのか。代表的なケースから当てはめてみましょう。

• 自前のネットワークを敷きたい（工場・農場・敷地内）→ LoRa（LoRaWAN） 決まった範囲を自分で管理でき、毎月の通信料を抑えられます。
• とにかく安く、少データを全国で送りたい → Sigfox 単純な通知・アラート用途で、デバイス費用を最小化したい場合に。
• 移動するモノを追いたい・全国カバーが必要 → LTE-M トラッカーや、双方向のやり取りが必要な用途に。
• 地下・屋内深部の固定センサー → NB-IoT 動かないメーター類などで、電波の届きにくい場所に設置する場合に。

選定で見るべき6つの観点

実際の選定では、次の6点を整理すると判断しやすくなります。

1. 通信距離 — 設置場所と、基地局／ゲートウェイの位置関係
2. 1回あたりのデータ量 — 送るのは数バイトか、それ以上か
3. 送信頻度 — 1日数回か、リアルタイムに近いか
4. 電池寿命の目標 — 数か月か、数年か
5. 設置環境 — 屋外／屋内／地下／移動するか
6. コスト — 初期費用・月額・デバイス単価のバランス

この6点が決まれば、おのずと候補は絞り込めます。逆に、これらが曖昧なまま規格を決めてしまうと、後戻りできない失敗につながります。

通信方式を含めたIoT機器開発は当社にご相談ください

ここまで見てきたとおり、IoTの通信方式選定は、距離・データ量・電池寿命・設置環境・コストといった複数の条件を踏まえて判断する必要があり、製品の根幹を左右します。

「電子機器ユニット 受託開発・製造センター」では、通信方式の選定から、回路設計・基板設計、ファームウェア開発、電源・省電力設計、筐体、そして量産まで、IoT機器の開発をワンストップでご支援しています。