機械から機械へ

マシンツーマシン（M2M ）は、有線や無線を含むあらゆる通信チャネルを使用したデバイス間の直接通信です。^{[1] [2]} マシンツーマシン通信には産業用計測機器が含まれる場合があり、センサーやメーターが記録した情報（温度、在庫レベルなど）を、それを使用できるアプリケーションソフトウェア（温度に基づいて産業プロセスを調整したり、在庫を補充するために注文したりするなど）に通信できるようにします。^{[3]このような通信はもともと、リモートのマシンネットワークが情報を分析のために中央ハブに中継し、その後、}パーソナルコンピュータなどのシステムに再ルーティングすることで実現されていました。^[4]

最近のマシンツーマシン通信は、データを個人用機器に送信するネットワークシステムへと変化しています。世界中でIPネットワークが拡大したことで、マシンツーマシン通信はより高速かつ容易になり、消費電力も削減されました。 ^[5]これらのネットワークは、消費者とサプライヤーに新たなビジネスチャンスをもたらします。^[6]

有線通信機器は20世紀初頭からシグナリングを使用して情報を交換してきました。マシンツーマシンは、コンピュータネットワーク自動化^{[7]の出現以来、より洗練された形をとっており、}セルラー通信よりも古くから存在しています。テレメトリ、産業、自動化、SCADAなどのアプリケーションで利用されてきました。

電話とコンピューティングを組み合わせたマシンツーマシンデバイスは、 1968年に発信者IDシステムに取り組んでいたセオドア・パラスケバコスによって初めて概念化され、後に1973年に米国で特許を取得しました。このシステムは、電話番号を機械に伝える1920年代のパネル呼び出し表示器や1940年代の自動番号識別と似ていますが異なり、番号を人に伝える現在の発信者IDの前身でした。

何度かの試行と実験を経て、彼は電話が発信者の電話番号を読み取るためには知能が必要だと気づき、発信者の番号を着信者のデバイスに送信する方法を考案した。彼の携帯型送信機と受信機は1971年にアラバマ州ハンツビルのボーイング施設で実用化され、世界初の発信者識別装置のプロトタイプとなった（右図）。これらはアラバマ州リースバーグのピープルズ電話会社とギリシャのアテネに設置され、いくつかの電話会社に実演され、大きな成功を収めた。この方法は現代の発信者番号通知技術の基礎となった。彼はまた、スマートフォンの誕生につながる知能、データ処理、視覚表示画面の概念を電話に初めて導入した人物でもある。^[8]

1977 年、パラスケバコスはフロリダ州メルボルンで Metretek, Inc. を設立し、電気サービスの商用自動メーター読み取りと負荷管理を実施しました。これが「スマート グリッド」と「スマート メーター」につながりました。パラスケバコスは、大衆に受け入れられるために、シングル チップ処理および送信方法を開発することで、送信機のサイズと電話回線を介した送信時間の削減を目指しました。1978年にモトローラがシングル チップの開発と製造を請け負いましたが、チップは当時のモトローラの能力に対して大きすぎました。その結果、2 つの別々のチップになりました (右図を参照)。

携帯電話は一般的になりつつありますが、多くの機械は依然として固定電話（POTS、DSL、ケーブル）を使用して IP ネットワークに接続しています。携帯電話 M2M 通信業界は、シーメンスが携帯電話事業部内に部門を設立し、M2M 産業用アプリケーション向けのシーメンス携帯電話 S6 をベースにした「M1」^[9]と呼ばれる GSM データ モジュールを開発、発売した 1995 年に誕生しました。このモジュールにより、機械はワイヤレス ネットワーク経由で通信できるようになりました。2000 年 10 月、モジュール部門はシーメンス内に「ワイヤレス モジュール」と呼ばれる別の事業部を設立し、2008 年 6 月にCinterion Wireless Modulesという独立した会社になりました。最初の M1 モジュールは、初期のPOS ( Point of Sale ) 端末、車両テレマティクス、リモート モニタリング、追跡およびトレース アプリケーションに使用されました。マシン ツー マシン技術は、この技術の利点と将来性を認識したGMやHughes Electronics Corporationなどの初期の実装者によって最初に採用されました。 1997 年までに、自動車テレマティクスなどのさまざまな垂直市場の特定のニーズに合わせて耐久性の高いモジュールが開発され、発売されたため、マシンツーマシンのワイヤレス テクノロジーはより普及し、洗練されました。

21世紀のマシンツーマシンデータモジュールには、オンボードグローバルポジショニング（GPS）テクノロジー、フレキシブルランドグリッドアレイ表面実装、MIMまたはマシンツーマシン識別モジュールとして知られる組み込みマシンツーマシンに最適化されたスマートカード（電話SIMなど）、組み込みJava（モノのインターネット（IOT）を加速するための重要な実現技術）などの新しい機能と能力があります。初期の使用例のもう1つは、OnStarの通信システムです。^[10]

マシンツーマシンネットワークのハードウェアコンポーネントは、いくつかの主要企業によって製造されています。1998年、Quake Globalはマシンツーマシンの衛星および地上モデムの設計と製造を開始しました。^[11]当初、衛星通信サービスにOrbcommネットワークに大きく依存していたQuake Globalは、衛星と地上の両方のネットワークを利用することで通信製品の提供を拡大し、ネットワーク中立的な^[12]製品を提供する上でQuake Globalに優位性を与えました。

2004 年、Digi International はワイヤレス ゲートウェイとルーターの製造を開始しました。その後間もなく、2006 年に Digi はXBee無線の製造元である Max Stream を買収しました。これらのハードウェア コンポーネントにより、ユーザーはマシンがどんなに遠く離れていても接続できるようになりました。それ以来、Digi は複数の企業と提携し、世界中の何十万ものデバイスを接続してきました。^{[引用が必要]}

2004 年、英国の通信起業家クリストファー・ローリー氏は、M2M 分野で最初のモバイル仮想ネットワーク オペレーター(MVNO) の 1 つである Wyless Group を設立しました。事業は英国で開始され、ローリー氏は、固定 IP アドレス指定と VPN 経由のプラットフォーム管理接続を組み合わせたデータ保護と管理の新機能を導入する特許をいくつか公開しました。同社は 2008 年に米国に進出し、大西洋の両側で T-Mobile の最大のパートナーになりました。^[要出典]

2006年、Machine-to-Machine Intelligence (M2Mi)社はNASAと共同で、自動化されたマシンツーマシンインテリジェンスの開発に着手しました。自動化されたマシンツーマシンインテリジェンスは、有線または無線のツール、センサー、デバイス、サーバーコンピュータ、ロボット、宇宙船、グリッドシステムなど、さまざまなメカニズムが効率的に通信し、情報を交換することを可能にします。^[13]

2009年、AT&TとJasper Technologies, Inc.は、マシンツーマシンデバイスの開発を共同で支援する契約を締結しました。両社は、家電製品とマシンツーマシン無線ネットワーク間の接続性をさらに高め、デバイスの速度と全体的なパワーを向上させることを目指していると発表しました。^{[14] 2009年には、マシンツーマシンネットワークプロバイダーの}KORE TelematicsがPRiSMPro™プラットフォームを発表し、マシンツーマシンアプリケーション向けのGSMおよびCDMAネットワークサービスのリアルタイム管理も導入されました。このプラットフォームは、マシンツーマシンデバイスとネットワークの使用における効率向上とコスト削減のために、マルチネットワーク管理を重要な要素にすることに重点を置いていました。^[15]

また、2009 年に Wyless Group は、マルチオペレータ、マルチアプリケーション、デバイスに依存しないオープン データ管理プラットフォームである PORTHOS™ を発表しました。同社は、ネットワーク、デバイス、アプリケーションの顧客向けプラットフォーム管理を含む、新しい業界定義である Global Network Enabler を導入しました。^{[引用が必要]}

また2009年には、ノルウェーの既存企業Telenorが、バリューチェーンの上流（サービス）と下流（接続）を担当する2つの事業体を設立し、10年間のマシンツーマシン研究を締めくくりました。スウェーデンのTelenor Connexion ^{[16]は、子会社Europolitanの}Vodafoneの以前の研究能力を活用し、物流、車両管理、自動車の安全性、ヘルスケア、電力消費のスマートメーターなどの一般的な市場にわたるサービスを欧州市場で提供しています。 ^[17] Telenor Objectsも同様の役割を果たしており、欧州全域のマシンツーマシンネットワークへの接続を提供しています。英国では、ビジネスMVNOのAbicaが、プライベートAPNと静的IPアドレスによるHSPA+ / 4G LTE接続を介した安全なデータ転送を必要とする遠隔医療および遠隔ケアアプリケーションの試験を開始しました。

2010年初頭、米国ではAT&T、KPN、Rogers、Telcel / America Movil、Jasper Technologies, Inc.が協力して、M2M通信エレクトロニクス分野の開発者のハブとなるM2Mサイトの構築を開始しました。^[18] 2011年1月、Aeris Communications, Inc.は、Hyundai Motor CorporationにM2Mテレマティクスサービスを提供すると発表しました。^[19]このようなパートナーシップにより、企業はM2Mをより簡単に、より迅速に、よりコスト効率よく使用できるようになります。2010年6月、モバイルメッセージングオペレーターのTyntecは、 M2Mアプリケーション向けの高信頼性SMSサービスが利用可能になったことを発表しました。

2011年3月、マシンツーマシンネットワークサービスプロバイダーのKORE Wirelessは、それぞれVodafone GroupおよびIridium Communications Inc.と提携し、KORE Global Connectネットワークサービスを携帯電話および衛星接続経由で180か国以上で利用できるようにし、請求、サポート、物流、関係管理を一元管理できるようにしました。同年後半、KOREはアジア太平洋市場におけるM2M需要の増加に応えて、オーストラリアに拠点を置くMach Communications Pty Ltd.を買収しました。^{[20] [21]}

2011年4月、エリクソンは成長分野でより多くの技術とノウハウを獲得するために、テレノール・コネクションのマシンツーマシン・プラットフォームを買収しました。^[22]

2011年8月、エリクソンはテレノール・コネクション（マシンツーマシン）の技術プラットフォームを買収するための資産購入契約を無事完了したと発表した。^[23]

独立系無線分析会社バーグ・インサイトによると、2008年にマシン間通信に使用された世界中の携帯電話ネットワーク接続数は4,770万だった。同社は、マシン間接続数は2014年までに1億8,700万に増加すると予測している。^[24]

^{E-Plus Group [25]}の調査研究によると、2010 年には 230 万枚の M2M スマート カードがドイツ市場に出回る見込みです。この調査によると、この数字は 2013 年には 500 万枚を超える見込みです。主な成長の原動力は「追跡とトレース」セグメントで、平均成長率は 30% と予想されています。ドイツで最も成長率の高い M2M セグメントは、平均年間成長率が 47% の家電セグメントです。

2013 年 4 月、M2M/IoT コンテキストでの通信に適した軽量のパブリッシュ/サブスクライブ型信頼性の高いメッセージング トランスポート プロトコルの開発を目標として、OASIS MQTT標準化グループが結成されました。 ^[26] IBMと StormMQ がこの標準化グループの議長を務め、Machine-to-Machine Intelligence (M2Mi) Corp が幹事を務めています。^[27] 2014 年 5 月、委員会は MQTT と NIST サイバーセキュリティ フレームワーク バージョン 1.0 の委員会ノートを発行し、NIST の重要なインフラストラクチャ サイバーセキュリティの改善フレームワークと一致する方法で MQTT を導入したい組織にガイダンスを提供しました。^[28]

2013年5月、マシンツーマシンネットワークサービスプロバイダーのKORE Telematics、Oracle、Deutsche Telekom、Digi International、Orbcomm、Telitが国際マシンツーマシン評議会（IMC）を設立しました。マシンツーマシンエコシステム全体にサービスを提供する初の業界団体であるIMCは、企業がマシン間の通信をインストールおよび管理できるように支援することで、マシンツーマシンをユビキタスにすることを目指しています。^{[29] [30]}

相互接続された無線ネットワークは、自動車の製造に携わる機械や、製品開発者に特定の製品をいつ、どのような理由でメンテナンスに出す必要があるかを知らせる機械など、さまざまな分野で生産性と効率性を向上させるのに役立ちます。このような情報は、消費者が購入する製品を合理化し、すべての製品を最高の効率で稼働させるのに役立ちます。^[6]

もう1つの用途は、ユーティリティメーターなどのシステムを監視するために無線技術を使用することです。これにより、メーターの所有者は特定の要素が改ざんされたかどうかを知ることができ、詐欺を阻止するための優れた方法となります。^[要出典]ケベックでは、ロジャーズがハイドロケベックの中央システムを最大600のスマートメーターコレクターに接続し、州内の380万のスマートメーターから中継されたデータを集約します。^[要出典]英国では、テレフォニカが17億8000万ユーロ（24億ドル）のスマートメーター契約を獲得し、国の中央部と南部で15年間にわたって接続サービスを提供しました。この契約は、業界最大の取引です。^{[31]ケニアの}M-kopa などの一部の企業は、支払いが滞った場合に顧客の太陽光発電デバイスを遠隔操作でオフにすることで、M2Mを使用して支払い計画を強制しています。^[32] 「私たちの融資担当者は、遠隔操作で電源をオフにできるデバイス内のSIMカードです」と、M-Kopaの財務責任者であり3番目の共同創設者であるチャド・ラーソン氏はこの技術について説明している。

3 つ目の用途は、ワイヤレス ネットワークを使用してデジタル ビルボードを更新することです。これにより、広告主は時間帯や曜日に基づいて異なるメッセージを表示したり、ガソリン価格の変更など、メッセージをすばやく全体的に変更したりすることができます。^{[引用が必要]}

地理的に分散した人、デバイス、センサー、マシンを企業ネットワークに接続する価値を企業がますます認識するにつれて、産業用マシンツーマシン市場は急速な変革を遂げています。今日、石油・ガス、精密農業、軍事、政府、スマートシティ/自治体、製造、公共事業などの業界では、さまざまなアプリケーションにマシンツーマシン技術が活用されています。多くの企業が、高速データ伝送、モバイルメッシュネットワーキング、3G/4Gセルラーバックホールなどの機能を提供するために、複雑で効率的なデータネットワーキング技術を実現しています。

テレマティクスと車載エンターテインメントは、マシンツーマシン開発者にとって注力分野です。最近の例としては、AT&Tと提携してフォード フォーカス エレクトリックを組み込みのワイヤレス接続と専用アプリでワイヤレス接続したフォード モーター カンパニーがあります。このアプリには、所有者が車両の充電設定を監視および制御したり、1回または複数回の停止の旅程を計画したり、充電ステーションを見つけたり、車を予熱または冷却したりする機能が含まれています。^[要出典] 2011年、アウディはT-MobileおよびRACO Wirelessと提携してAudi Connectを提供しました。Audi Connectを使用すると、ユーザーはニュース、天気、燃料価格にアクセスできるだけでなく、車両を安全なモバイルWi-Fiホットスポットに変えて、乗客がインターネットにアクセスできるようにします。^[33]

マシン間ワイヤレス ネットワークは、マシンの生産性と効率性の向上、複雑なシステムの信頼性と安全性の向上、主要な資産と製品のライフサイクル管理の促進に役立ちます。マシン ネットワークに予後およびヘルス管理 (PHM) 技術を適用することで、次の目標を達成または改善できます。

• 機械およびシステムのダウンタイムがほぼゼロのパフォーマンス。
• 類似の機械群の健全性管理。

インテリジェント分析ツールとデバイスツービジネス（D2B）TMインフォマティクスプラットフォームのアプリケーションは、機械とシステムのほぼゼロのダウンタイムパフォーマンスにつながるe-メンテナンスマシンネットワークの基礎を形成します。^[34] e-メンテナンスマシンネットワークは、工場フロアシステムとeビジネスシステム間の統合を提供し、これにより、ほぼゼロのダウンタイムに関するリアルタイムの意思決定が可能になり、不確実性が低減され、システムパフォーマンスが向上します。^[35]さらに、高度に相互接続されたマシンネットワークと高度なインテリジェント分析ツールの助けを借りて、今日ではいくつかの新しいメンテナンスタイプが可能になっています。たとえば、エンジニアを現場に派遣しない遠隔メンテナンス、稼働中のマシンまたはシステムをシャットダウンしないオンラインメンテナンス、およびマシンの故障が壊滅的になる前の予測メンテナンス。e-メンテナンスマシンネットワークのこれらすべての利点が相まって、メンテナンスの効率と透明性が大幅に向上します。

^[36]で説明されているように、e-メンテナンス マシン ネットワークのフレームワークは、センサー、データ収集システム、通信ネットワーク、分析エージェント、意思決定支援知識ベース、情報同期インターフェイス、および意思決定のための e-ビジネス システムで構成されています。最初に、データ収集機能を備えたセンサー、コントローラー、およびオペレーターを使用して、機器から生データを収集し、インターネットまたはイントラネット経由で自動的にデータ変換層に送信します。次に、データ変換層は、信号処理ツールと特徴抽出方法を使用して、生データを有用な情報に変換します。この変換された情報は、多くの場合、マシンまたはシステムの信頼性と可用性に関する豊富な情報を持ち、インテリジェント分析ツールが後続のプロセスを実行するのに適しています。同期モジュールとインテリジェント ツールは、e-メンテナンス マシン ネットワークの主要な処理能力を構成し、最適化、予測、クラスタリング、分類、ベンチマークなどを提供します。このモジュールからの結果は、意思決定のために e-ビジネス システムと同期および共有できます。実際のアプリケーションでは、同期モジュールは、エンタープライズ リソース プランニング (ERP)、顧客関係管理 (CRM)、サプライ チェーン管理 (SCM) などの意思決定レベルで他の部門との接続を提供します。

マシンツーマシン ネットワークのもう 1 つの用途は、クラスタリング アプローチを使用した類似マシンのフリートのヘルス管理です。この方法は、非定常動作モードまたは不完全なデータを使用するアプリケーション用の障害検出モデルの開発という課題に対処するために導入されました。全体的な方法論は、2 つの段階で構成されています。1) 健全な比較のために類似マシンをグループ化するフリート クラスタリング。2) フリート機能に対する個々のマシンの類似性を評価するローカル クラスター障害検出。フリート クラスタリングの目的は、同様の構成または動作条件の作業ユニットを 1 つのグループに集約して健全な比較を行い、その後、グローバル モデルを確立できない場合にローカル障害検出モデルを作成することです。ピアツーピア比較方法論のフレームワーク内では、マシンツーマシン ネットワークは、異なる作業ユニット間での瞬時の情報共有を確保し、フリート レベルのヘルス管理テクノロジの基礎を形成するために不可欠です。

クラスタリング手法を用いたフリートレベルのヘルス管理は、3つの分散型風力発電所の風力タービンフリートで検証された後、風力タービンのヘルスモニタリングへの応用で特許を取得しました^{[37] 。 [38]}固定または静的なレジームを持つ他の産業用デバイスとは異なり、風力タービンの動作条件は風速やその他の周囲要因によって大きく左右されます。このシナリオではマルチモデリング手法を適用できますが、風力発電所内の風力タービンの数はほぼ無限であり、実用的なソリューションにならない可能性があります。代わりに、ネットワーク内の他の同様のタービンから生成されたデータを活用することで、この問題を適切に解決し、ローカル障害検出モデルを効果的に構築できます。^{[37] [39]}で報告された風力タービンフリートレベルのヘルス管理の結果は、風力タービンネットワークにクラスターベースの障害検出方法を適用することの有効性を実証しました。

多数の産業用ロボットの故障検出は、故障検出モデルの欠如や動的な動作条件などの同様の困難に直面します。産業用ロボットは自動車製造において極めて重要であり、溶接、材料処理、塗装などのさまざまなタスクを実行します。このシナリオでは、継続的な生産を確保し、ダウンタイムを回避するために、ロボットのメンテナンスが重要になります。歴史的に、すべての産業用ロボットの故障検出モデルは同様にトレーニングされています。トレーニングサンプル、コンポーネント、アラーム制限などの重要なモデルパラメータは、機能の違いに関係なく、すべてのユニットに対して同じに設定されています。これらの同一の故障検出モデルは、時には故障を効果的に特定できますが、多数の誤報により、ユーザーはシステムの信頼性を信頼できなくなります。ただし、マシンネットワーク内では、同様のタスクまたは作業体制を持つ産業用ロボットをグループ化できます。クラスター内の異常なユニットは、トレーニングベースまたは瞬時比較によってメンテナンスの優先順位を付けることができます。マシンネットワーク内のこのピアツーピア比較方法論により、故障検出の精度が大幅に向上する可能性があります。^[38]

• Eclipseマシンツーマシン業界ワーキンググループ (オープン通信プロトコル、ツール、フレームワーク)。Koneki 、Eclipse SCADAなどのさまざまなプロジェクトを統括しています。
• ITU-TフォーカスグループM2M（共通M2Mサービス層のための世界標準化イニシアチブ）^[40]
• 3GPPは、マシンツーマシン（M2M）機器のセキュリティ面、特にリモートプロビジョニングとサブスクリプションの変更をカバーする自動SIMアクティベーションを研究しています。^[41]
• Weightless – M2M 向け TV の「ホワイト スペース」の使用に焦点を当てた標準グループ
• XMPP（Jabber）プロトコル^[42]
• OASIS MQTT – M2M/IoT環境での通信に適した軽量なパブリッシュ/サブスクライブ型の信頼性の高いメッセージングトランスポートプロトコルの開発に取り組んでいる標準化グループ。^[27]
• オープンモバイルアライアンス（OMA_LWM2M）プロトコル^[43]
• RPMA（インジェヌ）
• インダストリアルインターネットコンソーシアム

• 工場フロアのコミュニケーション
• プロセス駆動型メッセージングサービス
• プロトコルコンバータ
• スマートでコネクテッドな製品
• ユニバーサルゲートウェイ

• Mark Fell. 「新興のモノのインターネットへのロードマップ - その影響、アーキテクチャ、将来のガバナンス」(PDF)。Carré & Strauss、英国、2014 年。
• マーク・フェル。「複雑なシステムへのよりスマートな介入のためのマニフェスト」（PDF）。Carré & Strauss、英国、2013 年。
• H. Wu、C. Zhu、RJ La、X. Liu、Y. Zhang。「FASA: イベント駆動型 M2M 通信用アクセス履歴を使用した高速 S-ALOHA」(PDF) 。IEEE/ACM Transactions on Networking、2013 年。2015年 1 月 23 日にオリジナル(PDF)からアーカイブ。2015年 1 月 22 日に取得。
• Harald Naumann。「IoT M2M クックブック - ワイヤレス ワイド エリア ネットワーク モジュールに基づくデバイスの開発方法」(PDF)。自費出版、2014 年。
• Mike Fahrion。「現代の M2M のためのモノのインターネット」。自費出版、2015 年。2015 年 10 月 9 日にオリジナルからアーカイブ。2015年 10 月 13 日に取得。