5GとIoT時代の安全なスマートシティの構築

スマートシティ」という言葉は、5Gやモノのインターネット（IoT）の技術革新によるコネクティビティの普及が待ち望まれる世界で、よく使われる流行語です。「真の」スマートシティは、そう遠くない将来に現実のものとなるでしょう。今日の問題は、何が都市を「スマート」にするのか、そして5GとIoTがこの変革にどのような役割を果たすのか、ということです。

都市を真に「スマート」にするものとは？

スマートシティ」の概念については、さまざまな定義があります。包括的で、人間的、技術的、制度的な観点をカバーするものがあります：

"都市がスマートであるのは、人的・社会的資本、伝統的（交通）・近代的（ICT）な通信インフラへの投資が、持続可能な経済成長と生活の質の高さを促進し、参加型ガバナンスを通じて天然資源を賢く管理する場合である。"¹

純粋に技術的な観点から見ると、スマートシティはデジタルシティ、インテリジェントシティ、ワイヤードシティ、ハイブリッドシティ、情報都市と同義と言えます。技術エバンジェリストたちは、5GとIoTで可能になるユビキタス接続が、将来の最初の「真の」スマートシティの主要な原動力になると明確に信じています。

スマートシティのIoTユースケースのシナリオを考えてみましょう：

• 交通の流れをコントロールするスマート交通 ソリューション
• 駐車場の空き状況をリアルタイムで管理するスマートパーキングソリューション
• 時間厳守と交通を積極的に管理するスマート公共交通 ソリューション
• 遠隔監視、信頼性の高い計量、正確な請求のためのスマートユーティリティ
• 街灯を自動的かつ直感的に制御するスマート街灯
• 収集スケジュールを最適化するスマートな廃棄物管理
• 大気、水質、土壌のリアルタイムモニタリングによるスマートな環境保護
• 危険な状況をリアルタイムで追跡・監視するスマートなパブリックセーフティ

大雑把に言えば、デジタル・シティのエコシステムは、物理デバイス、電子センサー、モバイルデバイス、通信ゲートウェイ、情報技術システム、データセンターなどの膨大なニューラルネットワークを接続する情報通信技術（ICT）フレームワーク上で動作するように設計されており、相互に連携して都市のインフラを運営しています。IoT対応ICTフレームワークのデバイスやセンサーは、ナローバンドIoTのような低消費電力広域ネットワーク（LPWAN）で接続されます。

NB-IoT（ナローバンド・インターネット・オブ・シングス）は、大規模なIoTデバイス、オブジェクト、センサーの低コスト接続をサポートします。超低消費電力で広範囲をカバーする必要があるIoTデバイスやアプリケーションに最適なセルラー接続形態です。

NB-IoTは現在、LTEキャリア内やスタンドアロンのソリューションとしてデプロイできますが、近い将来、5G NR（新無線）がより優れた運用性を提供するようになるでしょう。なぜなら、5GはIoTデバイスから生成される大量のデータを管理するために必要な速度、遅延、接続性、容量といった要件を適切に満たすからです。市内のワイヤレス・ネットワーク・インフラ内で、高データレート・サービスと中断のない接続性を提供する多数のスモールセル・ネットワークが5Gで駆動される予定です。

接続されたIoTマトリックスから生成されたリアルタイムデータは、ICTフレームワークのために特別に設計されたクラウド配信IoTアプリケーションを介して送信されます。このデータから導き出される高度なAI主導の分析により、都市運営のインテリジェントな管理が可能になり、都市生活の多くの環境、社会、規制の側面が強化されます。

セキュリティの課題は山積み

しかし、最大の課題はセキュリティです。サンフランシスコ市はこのことをよく知っています。2016年9月、サイバー犯罪者はサンフランシスコ市交通局が使用するネットワークのほぼ4分の1を侵害し、ランサムウェアに感染させることに成功しました。

大まかに言えば、こうしたセキュリティ上の課題は、スマートシティのビジョンと密接に関係しています：

1. 膨大なアタックサーフェスエリア：スマートシティのエコシステムに含まれるIoTデバイスは、その量が増え続けているため、セキュリティーが複雑化し、攻撃の起点が増える可能性があります。ボットネットで武器化されたIoTデバイスは、都市の重要インフラにマルウェアを侵入させる導線となります。
2. データセキュリティの課題：IoTデバイスから生成されるデータは、スマートシティの運営モデルの主要な原動力です。ハッカーは、侵害されたデバイスやセンサーを使用して、機密性の高い公共データに不正アクセスし、転送中の改ざんや傍受の対象となる可能性があります。
3. ネットワークとアプリケーションのアップタイムの課題：兵器化されたIoTデバイスは、スマートシティのICTフレームワークを構成するワイヤレスネットワークやクラウドアプリケーションに対して、大規模な信号フラッドやボリュームのある分散型サービス拒否（DDoS）攻撃を仕掛けるターゲットとして適しています。これらの攻撃は、クラウド上のアプリケーションに実際のメッセージを配信するネットワークの能力を損ないます。DDoS攻撃は、スマートシティのデータを処理・分析するアプリケーションを麻痺させたり、完全に応答不能にしたりすることで、アプリケーションに悪影響を与えるためにも使用できます。

スマートシティは次の大きなトレンドであり、都市生活を次のレベルに引き上げるものです。しかし、スマートシティにおける相互接続性は、最大の強みであると同時に最大の弱みでもあります。

¹ R. R. Berkel, A. & Singh, Prince & J. van Sinderen, M, “An Information Security Architecture for Smart Cities,” in Business Modeling and Software Design, 167–184.