知識地図シリーズIoTの知識地図
――設計・実装・運用のための必須知識をこれ一冊で

[表紙]IoTの知識地図 ――設計・実装・運用のための必須知識をこれ一冊で

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A5判/264ページ

定価2,860円(本体2,600円+税10%)

ISBN 978-4-297-14069-4

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書籍の概要

この本の概要

デバイスからネットワーク,クラウドまで,IoT 開発には幅広い知識が必要となります。本書では,これからIoT システムの開発をはじめたい,IoT を使ったビジネスをはじめたいという人を対象に,IoT の全体像を解説しつつ,今後の学習のための情報源を数多く紹介します。実開発・ビジネス展開にもつながるよう,IoT にまつわるセキュリティ,プロジェクトの進め方についても深掘りします。

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目次

第1章 IoTの基礎とトレンド

  • 1.1 IoTの言葉と世界観
    • 1.1.1 「IoT」の登場
    • 1.1.2 Society 5.0
    • 1.1.3 DXとIoTの関係性
  • 1.2 活用事例から見るIoT
    • 1.2.1 IoT化の具体例——ガスメーター検針
    • 1.2.2 IoT化の具体例——電動キックボードのレンタル
    • 1.2.3 IoTの適用範囲
  • 1.3 IoTの構成要素
    • 1.3.1 開発における基本要素
    • 1.3.2 ビジネスにおける諸要素
  • 1.4 IoTの今後
    • 1.4.1 市場の成長
    • 1.4.2 IoTの民主化

第2章 IoTのデバイス

  • 2.1 IoTデバイスの役割と構成
    • 2.1.1 IoTデバイスの例
    • 2.1.2 IoTデバイスの種類
    • 2.1.3 IoTデバイスの主要な構成要素
  • 2.2 クラウド・フォグ・エッジコンピューティングの考え方
    • 2.2.1 クラウドコンピューティング
    • 2.2.2 フォグコンピューティング
    • 2.2.3 エッジコンピューティング
  • 2.3 ワンボードマイコンとシングルボードコンピュータ
    • 2.3.1 ワンボードマイコン
    • 2.3.2 シングルボードコンピュータ
    • 2.3.3 使い分けのポイント
  • 2.4 ファームウェアとOS
    • 2.4.1 ワンボードマイコンにおけるファームウェア
    • 2.4.2 シングルボードコンピュータにおけるOS
    • 2.4.3 ファームウェアとOSの相互作用
  • 2.5 データ設計アプローチ
    • 2.5.1 データ収集
    • 2.5.2 データ処理と分析
    • 2.5.3 データ通信と共有
    • 2.5.4 データストレージと管理
    • 2.5.5 データ形式の選択
  • 2.6 通信プロトコル
    • 2.6.1 クラウド通信用プロトコル
    • 2.6.2 ローカル通信用プロトコル
  • 2.7 省電力化と電力の確保
    • 2.7.1 電力効率の最適化
    • 2.7.2 IoTデバイスの電力供給
    • 2.7.3 急な電源断対策

第3章 IoTにおけるセンサーの活用

  • 3.1 センサーの役割と種類
    • 3.1.1 センサーとは
    • 3.1.2 センサーの種類
  • 3.2 カメラの活用
    • 3.2.1 万能センサー「カメラ」
    • 3.2.2 画像から情報を得るためのソフトウェアの発展
  • 3.3 センサーとの接続信号
    • 3.3.1 センサーとの接続方法
    • 3.3.2 シリアルインターフェース
    • 3.3.3 センサーを扱うためのコンピュータとの接続
  • 3.4 既存の設備とIoTデバイスをつなげる
    • 3.4.1 PLCの世界
    • 3.4.2 Modbusとは
    • 3.4.3 PLCとModbusの利用例
  • 3.5 センサーの選び方と運用の仕方
    • 3.5.1 同じようなセンサーからどう選ぶ?
    • 3.5.2 注意すべきスペック
    • 3.5.3 IoTならではのセンサー選定における注意点
    • 3.5.4 センサーのノイズ対策
  • 3.6 センサーシステムの開発に必要なツール
    • 3.6.1 センサーシステム開発に欠かせない測定器
    • 3.6.2 「電気の今を見る」テスター(マルチメーター)
    • 3.6.3 「電気の時系列(=波形)を見る」オシロスコープ
    • 3.6.4 「電気の波形を読み解く」ロジックアナライザ

第4章 IoTのネットワーク

  • 4.1 無線通信の基本と分類
    • 4.1.1 NFCとRFID
    • 4.1.2 PAN
    • 4.1.3 Wi-Fi
    • 4.1.4 LPWA
    • 4.1.5 セルラーネットワーク
  • 4.2 IoTにおけるネットワークの役割と構成パターン
    • 4.2.1 中継パターン
    • 4.2.2 直接パターン
  • 4.3 近距離無線通信による中継パターンネットワーク
    • 4.3.1 近距離無線通信技術の比較
    • 4.3.2 ネットワークトポロジの違い
    • 4.3.3 ゲートウェイ(中継器)の機能
  • 4.4 中長距離無線通信による直接パターンネットワーク
    • 4.4.1 中長距離無線通信技術の比較
    • 4.4.2 LPWA(非セルラー系)
    • 4.4.3 LPWA(セルラー系)
    • 4.4.4 セルラー3G/4G(LTE)
    • 4.4.5 5G
    • 4.4.6 契約加入者の識別と通信モジュール
    • 4.4.7 5Gが広げるIoTの適用範囲
  • 4.5 LPWAの特性と種類
    • 4.5.1 普及が進むLPWA
    • 4.5.2 LPWA(非セルラー系)
    • 4.5.3 LPWA(セルラー系)
  • 4.6 非地上系ネットワーク(衛星通信)
    • 4.6.1 非地上系ネットワークの利点
    • 4.6.2 非地上系ネットワークの分類
  • 4.7 通信技術の選び方
    • 4.7.1 IoTプロジェクトの通信要件の理解
    • 4.7.2 各通信技術の特性と適用シナリオの例
    • 4.7.3 複数の通信技術を混在させる方法や利点
  • 4.8 バックアップとマルチキャリア
    • 4.8.1 バックアップ回線の必要性と考慮点
    • 4.8.2 マルチキャリアの有効性と実装方法
  • 4.9 クラウドとのネットワーク接続
    • 4.9.1 閉域網 VS. 暗号化
    • 4.9.2 エンドポイントの集約化と分散化
    • 4.9.3 ネットワークが切断される想定での実装

第5章 IoTのデータ活用とクラウド利用

  • 5.1 IoTデータ活用の基本事項
    • 5.1.1 IoTデータの活用で必要となるクラウドの機能
    • 5.1.2 IoTが産み出す2系統のデータとトランザクション
  • 5.2 クラウド上のマネージドサービス活用
    • 5.2.1 マネージドサービスとは
    • 5.2.2 IoTアプリケーションで利用できるSaaS
  • 5.3 データ蓄積までのアーキテクチャ
    • 5.3.1 データ受付処理
    • 5.3.2 データ変換処理
    • 5.3.3 データ蓄積処理
    • 5.3.4 AWSで受付・変換・蓄積する処理の具体例
  • 5.4 蓄積以降のデータ活用
    • 5.4.1 可視化
    • 5.4.2 通知
    • 5.4.3 操作
  • 5.5 IoTデータに対するAI/ML活用
    • 5.5.1 AL/MLの活用場面と利用できるサービス
    • 5.5.2 なぜAIが必要なのか
    • 5.5.3 テーブル(構造化)データにおける分析手法とユースケース
    • 5.5.4 非構造データにおける分析手法とユースケース

第6章 IoTによる双方向通信・遠隔制御

  • 6.1 双方向通信とは
    • 6.1.1 双方向通信のアプローチ
    • 6.1.2 IoTにおける双方向通信の重要性
    • 6.1.3 ビジネスにおけるIoTの双方向通信
  • 6.2 必要となる機能から考える双方向通信の設計
    • 6.2.1 センサーデータの収集と応答(Push/Pull型の組み合わせ)
    • 6.2.2 リアルタイムデータ処理(Push型の活用)
    • 6.2.3 デバイス制御とフィードバック(Pull型の活用)
    • 6.2.4 イベント駆動型通信(Push/Pullのハイブリッド)
    • 6.2.5 データの同期と更新(Pull型の活用)
  • 6.3 プロトコルの種類と双方向通信
    • 6.3.1 通信プロトコルにおける「ステート」
    • 6.3.2 ステートフル・プロトコル
    • 6.3.3 ステートレス・プロトコル
  • 6.4 双方向通信のデザインパターン
    • 6.4.1 IPアドレスアクセスパターン
    • 6.4.2 パブリッシュ/サブスクライブパターン
    • 6.4.3 リクエスト/レスポンスパターン
  • 6.5 双方向通信を使わないという選択
    • 6.5.1 双方向通信の複雑さ
    • 6.5.2 デバイスの要件から考える
    • 6.5.3 アプリケーションの要件から考える
  • 6.6 遠隔制御
    • 6.6.1 IoTにおける遠隔制御の基本
    • 6.6.2 遠隔制御の課題と解決策
  • 6.7 OTA
    • 6.7.1 OTAの更新のプロセス
    • 6.7.2 OTAの利点
    • 6.7.3 OTAの課題と解決策

第7章 IoTのセキュリティ

  • 7.1 IoTセキュリティの特徴
    • 7.1.1 デバイスのセキュリティの重要性
    • 7.1.2 デバイスは“鎖の最も弱い輪”?
  • 7.2 IoTセキュリティが重要な背景
    • 7.2.1 IoTセキュリティの範囲は現実世界まで
    • 7.2.2 IoTのセキュリティインシデント
    • 7.2.3 顧客からは“あなた”が作ったIoTデバイスとして見えている
  • 7.3 IoTセキュリティを経営課題としてとらえる
    • 7.3.1 セキュリティ投資とコスト削減
    • 7.3.2 情報システム部門から経営層まで広く巻き込む
  • 7.4 IoTのセキュリティ,どこから始めれば?
    • 7.4.1 セキュリティ対策を始めるタイミングは?
    • 7.4.2 デバイスからIoTシステム全体のセキュリティを考える
  • 7.5 要素別セキュリティ対策のポイント
    • 7.5.1 デバイスのセキュリティ対策のポイント
    • 7.5.2 ネットワークのセキュリティ対策のポイント
    • 7.5.3 クラウドのセキュリティ対策のポイント
  • 7.6 ケーススタディから考えるIoTセキュリティ施策
    • 7.6.1 問題編:大口顧客からの相談
    • 7.6.2 解答編:社内での対応
    • 7.6.3 解説編:円滑なインシデント対応のための準備

第8章 IoTプロジェクトの取り組み方

  • 8.1 IoTプロジェクトの特徴
    • 8.1.1 新規プロジェクトが多い
    • 8.1.2 技術的なカバー範囲の広さ
    • 8.1.3 プロジェクトに携わる人たちの多様さ
    • 8.1.4 業務改善か新規事業か
  • 8.2 IoTプロジェクトを立ち上げる
    • 8.2.1 IoTプロジェクトの流れ
    • 8.2.2 プロジェクト体制
  • 8.3 PoCに取り組む
    • 8.3.1 PoCが持つ役割
    • 8.3.2 PoCの期間
    • 8.3.3 PoCのステップ
    • 8.3.4 PoCの計画をどう作っていくか
    • 8.3.5 評価項目をどう定めていくか
  • 8.4 プロトタイプをどう準備するか
    • 8.4.1 プロトタイプの具体的な開発範囲例
    • 8.4.2 フィールド側のデバイス選択
    • 8.4.3 フィールド側のエッジ処理
    • 8.4.4 フィールドとクラウドをつなぐネットワーク
    • 8.4.5 クラウド側のアプリケーション
    • 8.4.6 PoCではどこまでセキュアに作りこむべきか
  • 8.5 本番導入への意思決定
    • 8.5.1 本番導入に向けた準備を開始する
    • 8.5.2 検討していた施策を軌道修正する
    • 8.5.3 現在のPoCを継続する
    • 8.5.4 検討をやめる
  • 8.6 本番導入に向けて
    • 8.6.1 遵守すべきレギュレーションへの対応
    • 8.6.2 デバイスの調達リードタイム

著者プロフィール

井出尭夫(いでたかお)

【第2章担当】

株式会社ソラコム パートナーソリューションアーキテクト

三度の飯よりラーメンが好きなソリューションアーキテクト。元ロケットエンジニアで,得意領域はIoTデバイス。製造業からラーメン店まで現場をメインに奮闘中。冬はゲレンデでテレマークスキーを嗜たしなむ。

X@takao2704


桶谷拓也(おけたにたくや)

【第6章担当】

株式会社ソラコム ソリューションアーキテクト マネージャー

隙があればバイクで走り出す,旅するソリューションアーキテクト。得意領域はクラウドとネットワーク,好きな言語はTypeScript。リモートワーク歴11年。

X@okeee0315


片山暁雄(かたやまあきお)

【第1章担当】

株式会社ソラコム 上級執行役員/SVP of Engineering

ソラコムのIoTプラットフォームの設計構築を担当。JavaでSIMを焼く毎日。著書に『IoT プラットフォーム SORACOM入門』(日経BP),『Amazon Web Services基礎からのネットワーク&サーバー構築』(日経BP)など。

X@c9katayama


須田桂伍(すだけいご)

【第8章担当】

株式会社ソラコム シニアソリューションアーキテクト

ソラコムのプロフェッショナルサービスとして,IoTシステム構築の技術支援やコンサルティングを提供。愛猫家。


服部政洋(はっとりまさひろ)

【第7章担当】

株式会社ソラコム ソリューションアーキテクト

ソリューションアーキテクトとしてソラコムのサービス活用やIoTシステム開発の技術支援を担当。外資系のクラウドベンダーやSaaSの日本法人立ち上げ期に技術営業として従事。海外での駐在主夫経験あり。

X@toolyee


松下享平(まつしたこうへい)

【第1章担当】

株式会社ソラコム シニアテクノロジー・エバンジェリスト

IoTの活用事例やデモを通じて,IoTを世に広める講演や執筆を担当し,登壇回数は延べ600以上。1978年生まれ,静岡育ち。座右の銘は「論よりコード」。

X@ma2shita


松永岳人(まつながたけと)

【第5章担当】

株式会社ソラコム ソリューションアーキテクト

アプリケーションとネットワークを得意として自動車業界・製造業界・オーストラリアを担当。前職IBMではPdM兼エンジニアとしてソリューション開発をリードし,CES Innovation Award受賞。

X@leapingtakLinkedIntaketo-matsunaga-244062a6


横田峻 /shun(よこたしゅん)

【第3章担当】

株式会社ソラコム ソリューションアーキテクト

ソリューションアーキテクトとして,IoTシステム構築の技術支援を行う。前職では電子回路設計,認証試験,3Dプリンターの活用など,ハードウェア開発とWebサービスのバックエンド開発の両方を経験。


渡邊大輔(わたなべだいすけ)

【第4章担当】

株式会社ソラコム ソリューションアーキテクト

ソリューションアーキテクトとしてIoTシステムやネットワーク構築支援を担当。前職ではモバイルコアネットワークやプロトコル開発に携わり,その後IoT関連の事業開発を経て2022年より現職。