IoT基礎 第5章の要点｜無線LAN・BLE・LPWA・MQTT

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。

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。

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。

以下は当サイトの目安で、公式の推奨ではありません。

1. 15-1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）
2. 25-2〜5-5で近距離の方式を表にまとめる（約2時間）
3. 35-6と5-7でセルラーとLPWAを比較する（約1.5時間）
4. 45-9でMQTT・CoAP・HTTPの違いを整理する（約1時間）
5. 5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。

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）。

MQTTの説明として、最も適切なものはどれか。

1. 1端末の位置を衛星の電波から求めるための方式
2. 2ブラウザがWebページを取得する要求応答の方式
3. 3ブローカーを介した出版・購読型の軽量な方式
4. 4無線LANの暗号化と認証を行うための方式

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。

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。

1. 1LTE-M
2. 2NB-IoT
3. 3Sigfox
4. 4Zigbee

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。

一般的な電波の性質として、最も適切なものはどれか。

1. 1周波数が高いほど障害物を回り込みやすい
2. 2周波数が低いほど遠くまで届きやすい
3. 3周波数が低いほど大量のデータを送りやすい
4. 4周波数は到達距離にまったく影響しない

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。