第5章の全体像：どの節で何を学ぶ？
第5章「IoTにおける通信方式を知る」は9つの節とコラムで構成されます。表の学習ポイントは当サイトの独自の整理で、テキスト本文の要約ではありません。
| 節 | 学習ポイント（当サイトの整理） |
|---|---|
| 5-1 通信方式の概要 | 距離の広さ（PAN・LAN・WAN）で通信方式を分類する |
| 5-2 エリアネットワーク（有線） | Ethernetや産業用の有線ネットワーク |
| 5-3 エリアネットワーク（無線） | Zigbee・Wi-SUNなど近距離〜中距離の無線 |
| 5-4 無線LAN | IEEE 802.11の規格とWi-Fi 6／7の呼び方 |
| 5-5 省エネ通信方式 | Bluetooth Low Energyなど電池で長く動く近距離通信 |
| 5-6 セルラー網の仕組み | 基地局・コアネットワーク・ハンドオーバーの基本 |
| 5-7 省エネ広域通信方式 | LPWA（LoRaWAN・Sigfox・NB-IoT・LTE-M） |
| 5-8 電波の特性 | 周波数と到達距離・回り込み・通信速度の関係 |
| 5-9 IoTプロトコル | MQTT・CoAP・HTTPの使い分け |
| コラム：ローカル5G | 企業や自治体が自分の敷地で使う5G |
押さえる用語と対比：似た言葉をどう区別する？
免許不要のLPWA
- 規格の例LoRaWAN・Sigfox
- 使う周波数日本では免許不要の920MHz帯
- 押さえる点LoRaWANは自営網も作れる。Sigfoxは事業者の網を使う
セルラー系のLPWA
- 規格の例NB-IoT・LTE-M
- 使う周波数携帯電話事業者の周波数（3GPP Release 13で規定）
- 押さえる点移動中のハンドオーバーに向くのはLTE-M
「自営網を作れるか」「移動に向くか」は、免許の有無の分け方から判断できる。
| 用語A | 用語B | 見分け方 |
|---|---|---|
| Bluetooth Classic | Bluetooth Low Energy | 音声などの連続通信向けか、少量データを省電力で送る向けか |
| NB-IoT | LTE-M | どちらも3GPPの免許帯LPWA。移動中のハンドオーバーや音声に向くのはLTE-M |
| LoRaWAN | Sigfox | LoRaWANは自営網も作れる。Sigfoxは事業者の網を使う |
| MQTT | HTTP | MQTTはブローカーを介した出版・購読型で軽量。HTTPは要求・応答型 |
| MQTT | CoAP | MQTTは主にTCP上、CoAPはUDP上で動くREST型のプロトコル |
| 低い周波数 | 高い周波数 | 低いほど遠くへ届き回り込みやすい。高いほど広い帯域で高速だが届きにくい |
| TCP | UDP | 確認と再送で確実に届けるか、手順を省いて軽く速く送るか |
LPWAの詳しい比較はLPWAの比較、BLEはBluetoothとBLE、MQTTはMQTTとはで扱っています。
間違えやすい点：どこで点を落としやすい？
| 誤解 | 正しい理解 |
|---|---|
| LPWAは1つの規格の名前 | 低消費電力・広域の通信方式の総称で、複数の規格を含む |
| NB-IoTは移動中の通信に強い | 移動中の接続維持（ハンドオーバー）に向くのはLTE-M |
| MQTTでは端末同士が直接通信する | 送信側と受信側の間にブローカーが入り、トピックで配信する |
| 周波数が高いほど遠くへ届く | 一般に周波数が高いほど減衰が大きく、障害物の影響も受けやすい |
| ローカル5Gは携帯電話会社だけが使う | 企業や自治体などが免許を受けて自営で構築できる |
通信方式を選ぶときの判断の軸は？
第5章の方式は数が多いので、用途から方式を選ぶ手順を身につけると、個々の規格名を覚えやすくなります。当サイトでは次の順に考えることをすすめます。まず「どのくらいの距離か」でPAN（数m）・LAN（建物内）・WAN（広域）に分けます。次に「電池で動かすか」で省電力の方式に絞ります。最後に「移動するか」「どれだけのデータ量か」で候補を1つにします。
たとえば、部屋の温度を数分おきにスマートフォンへ送るならBLE、工場内の多数のセンサを中継し合ってつなぐならZigbeeなどのメッシュ型、屋外に点在する水位計から1日数回データを送るならLPWA、監視カメラの映像を送るなら無線LANや5G、という具合です。距離・電力・移動・データ量の4つを問題文から読み取る練習をすると、選択肢を速く絞れます。
LPWAは免許の有無で2つに分かれます。LoRaWANやSigfoxは日本では免許不要の920MHz帯を使い、NB-IoTとLTE-Mは3GPPがRelease 13で規定した、携帯電話事業者の周波数を使う方式です。この分け方を押さえると、「自営網を作れるか」「移動に向くか」といった問いにも対応しやすくなります。
IoTプロトコルは、MQTTが「ブローカーを介した出版・購読型」、CoAPが「UDP上で動くREST型」、HTTPが「Webで使う要求・応答型」と、一言で言えるようにしておきましょう。MQTTはOASISの標準で、トピックという宛先の名前でメッセージを配ります。
- 1
距離で分ける
PAN（数m）・LAN（建物内）・WAN（広域）
- 2
電池で動かすか
電池で動かすなら省電力の方式に絞る
- 3
移動するか
移動しながら送るならLTE-Mなど基地局の切り替えに対応する方式
- 4
データ量で決める
映像なら無線LANや5G、少量ならBLEやLPWA
距離・電力・移動・データ量の4つを問題文から読み取ると、選択肢を速く絞れる。
考える順番は当サイトのおすすめです。
学習の順番と時間の目安は？
以下は当サイトの目安で、公式の推奨ではありません。
- 5-1と5-8で分類の軸と電波の性質を先に押さえる（約1時間）
- 5-2〜5-5で近距離の方式を表にまとめる（約2時間）
- 5-6と5-7でセルラーとLPWAを比較する（約1.5時間）
- 5-9でMQTT・CoAP・HTTPの違いを整理する（約1時間）
- 問題演習で数値と組合せを確認する（約1.5時間）
合計で約7時間が目安です。範囲が広い章なので、2〜3日に分けると負担が減ります。問題形式で確かめたい方はIoT基礎の無料お試しも使えます。
具体例で確かめる：要件から通信方式を選ぶと？
よくあるミスは、「LPWAは省電力で遠くまで届くから何にでも使える」と考えることです。LPWAは通信速度が低いため、映像のような大きなデータには向きません。要件を距離・データ量・移動の有無で分けると選びやすくなります（当サイトの整理）。
| 要件の例 | 向く方式 | 理由 |
|---|---|---|
| スマートフォンと体温計をつなぐ | BLE | 近距離・低消費電力でスマートフォンが標準対応 |
| 山間の水位計が1日数回値を送る | LoRaWANなどのLPWA | 長距離・省電力で少量のデータに向く |
| 配送車の位置を送り続ける | LTE-M | 移動中の基地局の切り替えに対応 |
| 店内の防犯カメラ映像を送る | 無線LAN | 近距離で大容量の伝送に向く |
確認問題1
MQTTの特徴は？
MQTTの説明として、最も適切なものはどれか。
選択肢を準備しています。「正解と解説を見る」は先に開けます。
正解と解説を見る
正解：3。MQTTはOASISで標準化された出版・購読型のプロトコルで、ヘッダが小さく端末の負担が軽いのが特徴です。
2はHTTPの説明です。1はGNSSの説明です。4はWPA3などの無線LANセキュリティの説明です。
確認問題2
移動体に向くLPWAは？
走行中のトラックから位置情報を送る用途に、最も向くLPWAはどれか。
選択肢を準備しています。「正解と解説を見る」は先に開けます。
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正解：1。LTE-Mはハンドオーバーに対応し、移動しながらの通信に向きます。
2のNB-IoTは固定設置の用途が中心です。3のSigfoxは送れるデータ量が小さく、移動中の接続維持を想定した方式ではありません。4のZigbeeは近距離の無線で、LPWAではありません。
確認問題3
周波数と電波の性質は？
一般的な電波の性質として、最も適切なものはどれか。
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正解：2。低い周波数は減衰が小さく、建物の陰にも回り込みやすい性質があります。
1は逆で、高い周波数ほど直進性が強く回り込みにくくなります。3も逆で、高い周波数帯ほど広い帯域を確保しやすく高速化に向きます。4は、周波数が距離に影響するため誤りです。