相互接続されたスマートシティは美しい夢をもたらします。このような都市では、デジタル テクノロジーが複数の独自の都市機能を織り交ぜて、業務効率とインテリジェンスを向上させます。 2050 年までに、世界人口の 70% がスマート シティに住み、そこでの生活は健康で幸せで安全になると推定されています。重要なことは、それが地球の破壊に対する人類の最後の切り札である緑になることを約束していることだ。
しかし、スマートシティは大変な作業です。新しいテクノロジーは高価で、地方自治体には制約があり、政治は短い選挙サイクルに移行しているため、世界中または全国的に都市部で再利用できる、運用性と財務効率の高い集中テクノロジー展開モデルを実現することが困難になっています。実際、見出しに登場する主要なスマートシティのほとんどは、実際にはさまざまなテクノロジーの実験や地域のサイドプロジェクトの集合体にすぎず、拡張が期待できるものはほとんどありません。
センサーと分析を備えたスマートなゴミ箱と駐車場を見てみましょう。これに関連して、特に政府機関が（公的機関と民間サービス間、および町、都市、地域、国間で）非常に細分化されている場合、投資収益率（ROI）を計算して標準化することは困難です。大気質のモニタリングを見てみましょう。きれいな空気が都市の医療サービスに与える影響を簡単に計算するにはどうすればよいでしょうか?論理的には、スマートシティは実装が困難ですが、否定するのも困難です。
しかし、デジタル変化の霧の中に一筋の光が見えてきました。すべての自治体サービスにおける街路照明は、都市がスマート機能を獲得し、複数のアプリケーションを初めて組み合わせるためのプラットフォームを提供します。米国のサンディエゴやデンマークのコペンハーゲンで実施されているさまざまなスマート街路照明プロジェクトを見てください。その数は増加しています。これらのプロジェクトでは、一連のセンサーと電柱に固定されたモジュラー ハードウェア ユニットを組み合わせて、照明自体を遠隔制御したり、交通カウンター、大気質モニター、さらには銃探知機などの他の機能を実行したりすることができます。
都市は、電柱の高さから、交通の流れと移動性、騒音と大気汚染、新たなビジネスチャンスなど、街路上の「住みやすさ」に取り組み始めています。従来は駐車場に埋め込まれていた駐車センサーも、安価かつ効率的に照明インフラに接続できます。道路を掘り起こしたり、スペースを借りたり、より健康的な生活やより安全な街路に関する抽象的なコンピューティングの問題を解決したりすることなく、都市全体が突然ネットワーク化され、最適化されます。
これが機能するのは、ほとんどの場合、スマート照明ソリューションは当初、スマート ソリューションによる節約に賭けて計算されていないためです。むしろ、都市デジタル革命の実現可能性は、照明の同時発展の偶然の結果です。
白熱電球をソリッドステート LED 照明に置き換えることによるエネルギーの節約と、すぐに利用できる電源と広範な照明インフラストラクチャにより、スマート シティが実現可能になります。
LED への転換のペースはすでに横ばいで、スマート照明は急成長しています。スマートインフラアナリストのノースイーストグループによると、世界の3億6,300万個の街路灯の約90％が2027年までにLEDで照明されるようになるという。そのうちの 3 分の 1 は、数年前に始まったトレンドであるスマート アプリケーションも実行します。多額の資金と青写真が公開されるまでは、大規模スマートシティにおけるさまざまなデジタル技術のネットワークインフラとして街路照明が最適です。
LEDコストを節約
照明およびセンサーのメーカーが提案する経験則によれば、スマート照明はインフラストラクチャ関連の管理コストとメンテナンスコストを 50 ～ 70% 削減できます。しかし、これらの節約のほとんど (約 50% で、変化をもたらすには十分) は、エネルギー効率の高い LED 電球に切り替えるだけで実現できます。残りの節約は、照明装置を接続して制御し、照明ネットワーク全体で照明装置の動作方法に関するインテリジェントな情報を渡すことで得られます。
一元的な調整と監視だけで、メンテナンスコストを大幅に削減できます。スケジューリング、季節管理、タイミング調整など、さまざまな方法があり、それらは相互に補完し合います。故障診断とメンテナンストラックの出勤数の削減。影響は照明ネットワークのサイズに応じて増大し、最初の ROI ケースに戻ります。市場では、このアプローチは約5年で元が取れるほか、駐車センサー、交通監視装置、大気質管理、銃探知機などの「ソフトな」スマートシティのコンセプトを組み込むことで、より短期間で元が取れる可能性があるとしている。 。
市場アナリストである Guidehouse Insights は、200 以上の都市を追跡して変化のペースを測定しています。それによると、都市の4分の1がスマート照明計画を展開しているという。スマート システムの売上は急増しています。 ABI Research の試算では、世界の収益は 2026 年までに 10 倍の 17 億ドルに達するでしょう。地球の「電球の瞬間」は次のようなものです。人間の活動と密接に関係している街路照明インフラは、より広い文脈でのスマートシティのプラットフォームとして前進する道です。 ABIによると、早ければ2022年にも新しい街路照明設置の3分の2以上が中央管理プラットフォームに結び付けられ、複数のスマートシティセンサーからのデータを統合する予定だという。
ABI Researchの主席アナリストであるアダルシュ・クリシュナン氏は、「ワイヤレス接続、環境センサー、さらにはスマートカメラを展開することで都市電柱インフラを活用するスマートシティベンダーには、さらに多くのビジネスチャンスがある」と述べた。課題は、社会が費用対効果の高い方法でマルチセンサー ソリューションを大規模に導入することを促す、実行可能なビジネス モデルを見つけることです。」
問題はもはや接続するかどうかではなく、そもそも接続する方法と量です。クリシュナン氏が観察しているように、これの一部はビジネスモデルに関するものですが、民間企業がベンチャーキャピタルでの成功と引き換えに財務リスクを負う公共事業民営化（PPP）を通じて、すでにスマートシティに資金が流入しています。サブスクリプションベースの「as-a-service」契約により、投資が回収期間にわたって分散され、これも活動に拍車をかけました。
対照的に、ヨーロッパの街路灯は、従来のハニカム ネットワーク (通常は 2G から LTE (4G) まで) に加え、新しい HONEYCOMB Iot 標準デバイス LTE-M にも接続されています。独自の超狭帯域 (UNB) テクノロジーも、低電力 Bluetooth の小規模な普及である Zigbee および IEEE 802.15.4 派生技術とともに活用され始めています。
Bluetooth Technology Alliance (SIG) は、スマート シティに特に重点を置いています。同グループは、スマートシティにおける低電力 Bluetooth の出荷数は今後 5 年間で 5 倍に増加し、年間 2 億 3,000 万個に達すると予測しています。そのほとんどは、空港、スタジアム、病院、ショッピングモール、博物館などの公共の場所での資産追跡に関連しています。ただし、低電力 Bluetooth は屋外ネットワークも対象としています。 Bluetooth Technology Alliance は、「資産管理ソリューションはスマート シティ リソースの利用を改善し、都市運営コストの削減に役立ちます」と述べています。
2 つのテクニックを組み合わせるとさらに効果的です。
ただし、各テクノロジーには論争がありますが、議論の中で解決されたものもあります。たとえば、UNB はペイロードと配信スケジュールに対するより厳格な制限を提案し、複数のセンサー アプリケーションやそれを必要とするカメラなどのアプリケーションの並列サポートを除外します。短距離テクノロジーは安価で、プラットフォーム設定としての照明開発のスループットが向上します。重要なのは、WAN 信号が切断された場合にバックアップの役割も果たし、技術者がデバッグや診断のためにセンサーを直接読み取る手段を提供できることです。たとえば、低電力 Bluetooth は、市場にあるほぼすべてのスマートフォンで動作します。
グリッドの密度が高くなると堅牢性が向上しますが、そのアーキテクチャは複雑になり、相互接続されたポイントツーポイント センサーのエネルギー需要が高くなります。送信範囲にも問題があります。 Zigbee と低電力 Bluetooth を使用した場合の到達範囲は、最大でも数百メートルです。さまざまな短距離テクノロジーは競争力があり、グリッドベースの近隣全域のセンサーに適していますが、これらは閉じたネットワークであり、最終的に信号をクラウドに送信するにはゲートウェイの使用が必要になります。
通常、ハニカム接続は最後に追加されます。スマート照明ベンダーの傾向は、ポイントツークラウドのハニカム接続を使用して、5 ～ 15 km の距離のゲートウェイまたはセンサー デバイスのカバー範囲を提供することです。 Beehive テクノロジーは、広い伝送範囲とシンプルさをもたらします。 Hive コミュニティによると、既製のネットワーキングとより高いレベルのセキュリティも提供します。
モバイルネットワーク事業者を代表する業界団体であるGSMAのIoT垂直部門責任者のニール・ヤング氏は、次のように述べています。 。ライセンスされたスペクトルでは、ハニカムネットワークは安全性と信頼性を備えており、オペレーターが最良の条件を備え、多くのニーズをサポートでき、バッテリー寿命がはるかに長く、メンテナンスが最小限で、低コスト機器の長い伝送距離を備えていることを意味します。」
ABI によると、利用可能なすべての接続テクノロジーの中で、HONEYCOMB が今後数年間で最も大きな成長を遂げるとのことです。 5G ネットワークに関する話題と 5G インフラストラクチャのホスト争奪戦により、通信事業者は電柱をつかみ、都市環境の小さなハニカムユニットを埋めるようになりました。米国では、ラスベガスとサクラメントが、キャリア AT&T と Verizon を通じて街路灯に LTE と 5G、スマート シティ センサーを導入しています。香港はスマートシティ構想の一環として、5G対応の街灯を400基設置する計画を発表した。
ハードウェアの緊密な統合
ニールセン氏はさらに、「Nordic は、低電力 Bluetooth、Bluetooth Mesh、Zigbee、Thread および独自の 2.4GHz システムをサポートする nRF52840 SoC を備えた、マルチモードの短距離および長距離製品を提供しています。 Nordic の Honeycomb ベースの nRF9160 SiP は、LTE-M と NB-iot の両方のサポートを提供します。 2 つのテクノロジーを組み合わせることで、パフォーマンスとコスト面での利点がもたらされます。」
周波数分離により、これらのシステムの共存が可能になり、前者は許可のない 2.4 GHz 帯域で実行され、後者は LTE が存在する場所であればどこでも実行されます。周波数が低くても高くても、より広いエリアのカバー範囲とより大きな伝送容量の間にはトレードオフがあります。しかし、照明プラットフォームでは、通常、短距離無線技術がセンサーの相互接続に使用され、エッジ コンピューティングの能力が観察と分析に使用され、ハニカム IoT がデータをクラウドに送り返すだけでなく、より高いメンテナンス レベルのためのセンサー制御にも使用されます。
これまでのところ、短距離無線機と長距離無線機のペアは同じシリコン チップには組み込まれず、別々に追加されていました。照明器、センサー、無線機の故障箇所がそれぞれ異なるため、部品を分離する場合があります。ただし、デュアル無線を 1 つのシステムに統合すると、テクノロジーの統合が緊密になり、取得コストが削減されます。これは、スマート シティにとって重要な考慮事項です。
Nordicは市場がその方向に動いていると考えている。同社は、短距離ワイヤレスおよびハニカム IoT 接続テクノロジーを開発者レベルでハードウェアおよびソフトウェアに統合し、ソリューション メーカーがテスト アプリケーションでこのペアを同時に実行できるようにしました。 Nordic の nRF9160 SiP 用ボード DK は、開発者が「Honeycomb IoT アプリケーションを動作させる」ために設計されました。 Nordic Thingy:91 は、既製のプロトタイピング プラットフォームまたは初期の製品設計の概念実証として使用できる「本格的な既製ゲートウェイ」であると説明されています。
どちらもマルチモード ハニカム nRF9160 SiP とマルチプロトコル短距離 nRF52840 SoC を備えています。 Nordic 社によると、商用 IoT 展開用に 2 つのテクノロジーを組み合わせた組み込みシステムの商用化まであとわずか「数カ月」です。
Nordic Nielsen は次のように述べています。「スマートシティ照明プラットフォームには、これらすべての接続技術が設定されています。市場はそれらをどのように組み合わせるかということを非常に明確にしています。私たちはメーカーの開発ボードに、それらがどのように連携するかをテストするためのソリューションを提供してきました。これらを組み合わせてビジネス ソリューションを構築することは、時間の問題で不可欠です。」
投稿日時: 2022 年 3 月 29 日