SIGFOXやLoRaに完全競合する“NB-IoT”こと「LTE Cat.NB1」：IoT観測所（28）（2/3 ページ）

今回は、NB-IoT（Narrow Band-IoT）として仕様策定が進められた「LTE Cat.NB1」を紹介する。LTE Cat.NB1よりも先に、MTC／M2M向けとして規格化された「Cat.0」にも触れたい。

[大原雄介，MONOist]

中途半端だったCat.0

　実はこれに先立ち、2009年3月に仕様が策定されたRelease 8の中にCat.1（Category 1）という仕様が既に策定されている。こちらは性能的には3Gに近いもので、

• 通信速度：上り5Mbps／下り10Mbps
• アンテナ本数：2本
• 通信方式：全二重
• バンド幅：20MHz
• 最大送信出力：23dBm

という仕様である。

　このCat.1は言ってみれば、LTEをベースとした低価格ソリューションであり、LTE Cat.4（国内で言えば、ドコモのXiとかauのLTEサービス、ソフトバンクのSoftbBank 4G LTEといった2013年頃のサービス）向けのモデムの8割程度の価格で実現できるというものだったが、Cat.0はこのCat.1向けモデムのさらに半分の価格で実現できることを目指していた。「目指していた」と過去形なのは、規格的に中途半端で、十分なコスト低減や通信費低減が見込めないとして、結局モデムメーカーや通信事業者がいずれもCat.0の製品やサービスの開発を中止してしまったためだ。

SIGFOXやLoRaの登場で、Cat.M1とCat.NB1を急きょ規格化

　ただそうこうしている間にSIGFOXやLoRaといった、低価格で屋外利用が可能なMTC／M2M向け通信規格が相次いで立ち上がった結果として、3GPPとしてもCat.0に代わる新しい規格の策定を急きょ行わざるを得なくなった。

　こうした経緯で、2016年8月に最終的に仕様策定が行われたのが、Cat.M1とCat.NB1である。今回はこのうち、Cat.NB1をご紹介する。NBはNarrow Bandの略で、SIGFOXやLoRaと同じく狭帯域向け規格である。仕様策定作業中はNB-IoTという名前で呼ばれていたため、こちらの方が通りが良いかもしれない。

Cat.NB1とは

　性能的には、

• 通信速度：上り20Kbps（single-tone） or 250Kbps（multi-tone）／下り250Kbps
• アンテナ本数：1本
• 通信方式：半二重
• バンド幅：180KHz
• 最大送信出力：20/23dBm

となっている。性能的にはLoRaやSIGFOXと近いのだが、大きな違いは周波数帯である。LoRa／SIGFOXがどちらもISM Bandを使うのに対し、NB-IoTではLTEで利用する周波数帯を使うことになる。

　厳密に言えば、

• LTEの送受信周波数帯の一部を利用
• LTEのガードバンド（LTEの周波数帯同士の干渉を防ぐために設けられたはざまの周波数帯）
• NB-IoT向けの専用周波数

のいずれかを選択することが可能である。だが、いずれにせよISM Bandとは異なり利用には免許が必要である。

　その代わりであるが、Cat.NB1はLTEそのものと比べて4倍程度の到達距離が期待できる。送信の際の通信速度にsingle-toneとmulti-toneという2種類の通信方式があるが、multi-toneは180KHzの周波数帯を15KHzのサブキャリアという細かい12個の周波数帯に分割し、ここで一斉に通信を行う方式である。一方のsingle-toneは、この12個のサブキャリアの1つだけを使って通信を行う方式となる。当然single-toneでは通信速度そのものは落ちるのだが、その代わりに1個のサブキャリアに送信電力を集中できるので、より長い到達距離が可能になる、という仕組みだ。