スマートコミュニティはどれくらい「スマート」なのでしょうか?知能の背後にある技術的応用を解釈する

モノのインターネット技術の発展と普及に伴い、WIFi、GPRS、LoRaWANなどの通信プロトコルがより成熟し、全国でスマートシティ建設の波が起こっています。

SF 大ヒット映画では、未来のスマート シティは次のようになります。

• 街中には、空に飛び上がり、地面に着地して水中に落ちる不思議な形の車や、無人の公共交通機関があります。

• 職場では、さまざまなデータやグラフが浮かび上がり、自動的に情報をフィードバックできるメガネやヘルメットがあります。

• 生活の中で、サービスロボットはあらゆる機械的な労働を引き受ける

• 入場時にジェスチャーや視線認識でドアを開けたり、サービスを起動したりできます

• 端末上では、画面に表示されたさまざまなデータやシステムから自動的にチャートが生成され、ドラッグ＆ドロップでチャートを切り替えることができます。

スマートシティの実装と応用は、スマートアクセス制御、カメラ、広告機、エクスプレスロッカー、O2Oサービスなど、私たちの生活に密接に関連するコミュニティのインテリジェンスから始まります。スマートコミュニティの中核は、信頼できるデータ、信頼できる市場、信頼できるサービスを確保するための「信頼できるコミュニティ」を構築することです。

ドアロック、アクセス制御、火災警報器、モニター、遠隔街灯などの細部の技術的変革に加えて、重要な接続技術であるLoRaWAN通信プロトコルもあります。次に、このテクノロジーの実装とスマート コミュニティのいくつかの技術的アプリケーションについて説明します。

1. LoRaWAN通信プロトコル技術

LoRaWAN は、LoRa スペクトラム拡散通信技術をベースにした、端末から IoT クラウドまでの完全な IoT 通信ソリューションです。広域通信、大容量、低消費電力、低コスト、耐干渉などの特徴を備えており、モノのインターネット (IoT) の低電力アプリケーション、自動メーター読み取り、スマート シティ、産業オートメーション、スマート ホームなど、さまざまなアプリケーションに適しています。

1. LoRaWANはスマートコミュニティのセキュリティを確保します

IoTの世界では、セキュリティは最大の懸念事項の1つです。通常、セキュリティ上の脅威は、プロトコル自体 (再送信保護の欠如など)、実装プロセス (デバイス キーの抽出など)、展開プロセス (ファイアウォールの欠如など)、またはこれら 3 つの組み合わせから発生します。

LoRaWAN 技術の登場により、上記の問題を効果的に解決できます。具体的な技術サポートには以下が含まれます。

1. ネットワークのセキュリティを確保するために、LoRaWAN はソース認証、整合性、および MAC アーキテクチャの再送信保護をサポートしています。
2. LoRaWAN は、端末デバイスとアプリケーション サーバー間のアプリケーション ペイロードのエンドツーエンドの暗号化もサポートします。
3. LoRaWAN は MAC コマンド暗号化操作をサポートしています。

これらのプロセスはすべて、128 ビット キーを使用した Advanced Encryption Standard (AES) アルゴリズムに依存しています。 MAC ペイロード整合性保護は、フレーム カウンターを使用して、受信側がすでに受信したフレームを再度受信しないようにします。再送信保護メカニズムはプロトコル自体に組み込まれています。

盗聴を防ぐために、LoRaWAN にはデフォルト キーやデフォルト パスワードの概念はありません。 すべての端末デバイスには、工場出荷時にデフォルトの一意の識別コードが割り当てられます。したがって、1 つのデバイスから抽出されたキーは他のデバイスに影響を与えません。

MAC ペイロードは、端末とネットワーク間で送信されるときに暗号化されます。さらに、端末デバイスとアプリケーション サーバー間のアプリケーション ペイロードも暗号化されます。これにより、キーを保持する承認されたエンティティのみがプレーンテキスト コンテンツにアクセスできるようになります。

2. LoRaWANの技術的特徴

スマートコミュニティにおけるLoRaWAN通信技術のトポロジー図

まず第一に、通信距離が非常に長く、カバーコストが低く、柔軟性が高いという特徴があります。建物が密集した都市環境では、屋外カバレッジ半径は 2km 以上に達します。建物密度が低い郊外地域では、屋外カバレッジ半径は 10km 以上に達します。高層住宅の約 10～12 階とショッピングモールの 5～8 階をカバーします。

第二に、動作時の消費電力が非常に低く、低電力モードでの寿命は約 10 年です。特に、水道、電気、ガスメーター、PM2.5、騒音、洪水などの自治体や環境のモニタリング用のセンサーの長期動作に適しています。スリープ モードでの総合的な消費電力は 4.6uA まで低く抑えられます。

最後に、LoRa 通信プロトコルのスター トポロジにより、同期オーバーヘッドとホップ カウントが排除され、オープンで完全なゲートウェイ設計により、複数のチャネルと複数のデータ レートの並列処理がサポートされます。また、送信電力は17dBmと低く、最大値でも25dBmと携帯電話の送信能力よりも低いため、人口密集地域でも周辺環境への放射線の影響を心配する必要がありません。

コミュニティ内で信頼できるデータ、信頼できる市場、信頼できるサービスを実現するために、IoT 技術を使用してコミュニティ内のより多くの機器をインテリジェントに拡張および拡大し、コミュニティ サービスをより便利、高速、安全にし、運用管理をより効率的、快適、人間的にすることもできます。

LoRaWAN通信プロトコル技術を採用したGizwits Cloud Home Smart Apartment Kitと同様に、従来の水道、電気、ガスメーターの代わりに、インテリジェントなリモート水道メーター、電気メーター、ガスメーターを使用します。操作ユニットは、プラットフォームを介して居住者の家の水道、電気、ガスの消費量を自動的に読み取ることができるため、メーターを手動で読み取るために戸別訪問する必要がありません。

2. スマートコミュニティのハードウェア変革

コミュニティ内のハードウェア設備をインテリジェントな管理に接続するにはどうすればよいでしょうか?たとえば、ドアロック、アクセス制御、火災警報器、モニター、遠隔街灯、遠隔水道・電気メーターなどの細部の変革に加え、スマートコミュニティのアップグレードにおけるもう1つの重要な対策は、ドアロックとアクセス制御のインテリジェントなアップグレードです。

コミュニティサービスセンターは、外部入居者を含むコミュニティ居住者の実名情報を収集して入力します。コミュニティの居住者は、一時的な単一または複数の訪問者パスワードを生成し、友人や国内サービス担当者を招待して訪問することができます。これにより、コミュニティへの外部訪問者の身元認証と監視が実現し、信頼性と追跡可能性が向上します。一時パスワードは、一定回数使用すると無効になるため、悪意のある訪問者が複数回アクセスして個人的または財産的な損失を引き起こすことを防ぎます。

スマート コミュニティでは、ワイヤレス ネットワーク化された煙センサー、温度センサー、カメラ、その他の火災警報器やモニターを導入して、コミュニティの火災の死角を効果的に監視し、突然の安全事故を減らすこともできます。スマートコミュニティに遠隔街路灯を設置することで、街路照明設備をスケジュールされた時間に一括して起動・停止したり、照明を自動的にオンにするシナリオを設定したりすることができ、電気使用の科学的な計画を実現し、効果的にエネルギーを節約できます。スマートコミュニティにPM2.5や騒音センサーなどの機器を設置することで、コミュニティの空気や生活環境を効果的に監視し、デジタルスマートコミュニティを体現し、文明的で健康的で衛生的なスマートコミュニティを共同で構築することができます。

3. スマートコミュニティにおけるライフアプリケーション

スマートコミュニティの商人

スマートコミュニティは、コミュニティ内の企業がオンライン展示とオフラインサービスを実現するのにも役立ちます。双方向の評価システムは、コミュニティ店舗の製品品質とサービスレベルを向上させ、優れた企業がオンラインコミュニケーションと評価システムを通じてさらに優れた企業になることを可能にし、劣った企業が隠れて消滅することを不可能にします。同時に、シェアリング方式やO2ソリューションの導入・応用により、地域外の企業と地域内の住民とのつながりが構築され、より多様で高品質な商品・サービスを享受できるようになります。

スマートコミュニティのサービスユニット

スマートコミュニティの事業運営はオフラインからオンラインに移行し、住民にオンラインでの問い合わせ、予約、注文のためのワンストップチャネルを提供し、事業運営のための待ち行列の手間と時間コストを削減し、コミュニティサービス担当者がコミュニティ住民の悩みや困難を迅速に収集して的を絞ったソリューションを提供できるようにすることで、コミュニティの管理からコミュニティへのサービスへの変革を実現しました。

スマート シティを計画する際には、都市の構成単位であるコミュニティから始めて、インテリジェントなアップグレードや改修を行うことを検討したほうがよいでしょう。インターネットと IoT テクノロジを使用して、コミュニティの公共サービスをより効率的、便利、安全に管理および運用し、調和のとれた安全で信頼できるスマート コミュニティを共同で作成できます。

【著者について】

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Liu Tianchi 氏は現在、Gizwits のスマート アパートメントおよび不動産事業部門のディレクターを務めています。有名 IT 企業で 10 年間の経験があり、スマート ホーム ハードウェアの元共同創設者でもあり、仮想化、クラウド プラットフォーム、ビッグ データ アプリケーションに関する詳細な研究を行っています。現在、Jizhi Cloud Home Butlerプロジェクトを担当。