IoTデバイスとは
現実世界とつながり、電池で長く動く機器

IoTデバイスとは

IoTデバイスは、現実世界のデータを集めるセンサ、サーバなどの指示に従って動くアクチュエータ、またはその両方と、通信モジュールが一体になった機器です。現実世界とインターネットの側（サイバー空間）を橋渡しする、システムの末端にあたります。

標準的なIoTシステムでは、データを集める「IoTデバイス」、データを蓄積・分析する「IoTサーバ」、その間を中継するIoTゲートウェイの3つの要素に分けて考えます。デバイスは、このうち現実世界に最も近い要素です。

IoTデバイスのしくみと省エネ通信

デバイスの中身は、次のような部品でできています。

• センサは、物理量や化学量を測ってデータとして取り込む入口です。
• アクチュエータは、エネルギーを機械的・物理的な運動に変えて出す出口で、モータが代表例です。
• コンピュータは、プロセッサやメモリ、通信の制御などを1つのチップに集めたSoCが広く使われます。マイコン（マイクロコンピュータ）と呼ぶこともあります。
• 通信モジュールは、ゲートウェイやサーバとデータをやりとりします。

電池で長く動かす工夫

デバイスは電池で長期間動かすものが多く、電池の交換や充電の手間を減らすために、省エネの通信が大切です。基本は普段は電源オフに近い状態（スリープ）で待機し、一定の間隔やデータができたときだけ起動して通信することです。

1回の通信時間を短くする方法もあります。送るデータをテキスト形式ではなくバイナリ形式にして小さくする、HTTPより軽いWeb転送プロトコルのCoAPを使う、などです。少量のデータを送るときは、宛先などのヘッダの割合が大きくなる点にも気をつけます。

ネットワークの構成と電源

デバイスのつなぎ方（トポロジ）には、PtoP型、スター型、ツリー型、メッシュ型があります。ツリー型やメッシュ型では、各ノードがデータをバケツリレーのように受け渡して、ゲートウェイまで運びます。このとき、受信を待つ中継のノードは、いつデータが来るか分からないため、一般に常時の電源供給が必要です。データを送るだけのデバイスはすぐスリープに戻れますが、中継のノードやゲートウェイはそうはいきません。

試験での問われ方

IoTシステム技術検定 基礎では、第5章「IoTにおける通信方式を知る」で出ます。もちこ道場の第5章の問題では、IoTデバイスを含む問題が15問あり、第3章に12問、第1章に11問、第7章に12問あります。

• 穴埋め（5問）: BLE（ボタン電池1つで数年動く）、バイナリ形式（データを小さくする）、ハンドオーバ（基地局の切り替え）、「通常は電源オフに近い状態で待機する」の空欄を選びます。
• 組み合わせ（3問）: 「スリープ」と「CoAP」、「サイトサーベイ」と「外側」（無線LANのアクセスポイントの配置）、「ツリー」と「常時」の組み合わせを選びます。
• 誤った記述を選ぶ（7問）: 「1回の送信時間を長くして多く送ると消費電力が下がる」「PtoP型やスター型は全デバイスが中継する」「中継ノードも送信後すぐ低消費電力モードになる」「ヘッダがデータ本体より大きくなることはない」など、事実を逆にした記述を見抜きます。

似た用語との違い

「IoTデバイス」は大きな言葉で、中の部品や、まわりの要素と取り違えやすい用語です。

覚え方

• 「入口（センサ）と出口（アクチュエータ）に、通信」。この3つが一体になっていれば、IoTデバイスです。
• 省エネ通信は、「寝て、短く送る」。スリープを長く、送信を短くします。
• 「待ち受ける側は寝られない」。ゲートウェイや中継ノードには、常時の電源供給が要ります。

第5章のほかの用語は「第5章 IoTにおける通信方式を知るの要点」にまとめています。