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なごみかくはり
7 years ago
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1 第 2 回 RF-ASE トレーニング IoT 入門 ~ モノのインターネットとは?~ テクトロニクス / ケースレー RF アプリケーションエンジニア鹿取俊介

2 本日の内容 IoTとは? IoTに使われる通信技術 IoT 開発の課題テクトロニクス / ケースレーのIoTソリューション 2

3 IoT とは? IoT : Internet of Things ( モノのインターネット ) 3

4 IoT 全体像 IoT システムアーキテクチャ 4

5 IoT アプリケーションヘルスケアホームオートメーション農業 / スマートメータ自動車 Source: Raymond James research 5

6 IoT 実例 (1) Cerevo 社センサー搭載スノーボードバインディング SNOW-1 引用元 : 6

7 IoT 実例 (2) 自動車タイヤのセンサからの情報を無線通信で自動車に転送空気圧路面状態摩耗情報を確認引用元 : 7

8 IoT 今後の普及予想無線モジュール数が数百億個に達する予想 8

9 IoT に使われる通信技術 9

10 IoT 時代に求められる通信規格のトレンド低消費電力用途デバイスの消費電力が低い代表規格 :Bluetooth LE(Low Energy) Zigbee 特定小電力無線高速通信用途映像信号などの伝送用に高速通信に対応代表規格 : 無線 LAN(IEEE802.11ac など ) 移動通信対応高速で移動しながら通信可能代表規格 :LTE 3G WiMAX 10

11 用途別規格一覧用途通信規格 ( 規格名もしくは通称 ) 周波数 ( 日本国内 ) 移動体通信 - 3G - LTE - LTE-Advanced - WiMAX - 700MHz - 800MHz - 900MHz - 1.5GHz - 1.7GHz - 2.1GHz - 2.5GHz センサネットワーク - Wi-SUN - LoRa - EnOcean - 315MHz (EnOcean のみ ) - 920MHz LAN( ローカルエリアネットワーク ) - 無線 LAN (Wi-Fi, IEEE a/b/g/n/ac/ad) - Bluetooth Basic Rate/ Enhanced Data Rate - ZigBee - 2.4GHz (IEEE802.11b/g/n, Bluetooth, ZigBee) - 5GHz (IEEE802.11a/n/ac) - 60GHz (IEEE ad) 省電力 LAN ( ウェアラブル各種センサなど ) - Bluetooth Low Energy - 2.4GHz ID 認証 / 在庫管理 - RFID - NFC MHz - 300MHz - 430MHz - 920MHz - 2.4GHz など到達距離長い ( 数 km) 長い ( 数百 m~ 十数 km) 中 (<300m) 短い ( 数十 m) 短い ( 数 mm~ 数十 m) データレート高速 ( 最高 >1Gbps) 低速 (<1Mbps) 高速 ( 最高 6.9Gbps) 低速 (<1Mbps) 低速 (<1Mbps) 消費電力大極めて小小 ~ 中極めて小極めて小価格高価安価ものによっては安価安価ものによっては安価 11

12 到達距離無線通信技術比較図 ( イメージ ) センサネットワーク移動体通信 RFID/NFC ID 認証 / 在庫管理 (LE) 省電力 LAN (BR/EDR) LAN( ローカルエリアネットワーク ) データレート 12

13 主要通信技術比較種類無線 LAN(Wi-Fi) Bluetooth ZigBee 規格 IEEE IEEE IEEE RFID (ICカード) 電子タグ - ISO/IEC ISO/IEC Part2 Type A/B - ISO/IEC 周波数 - 2.4GHz (b/g/n) - 5GHz (a/n/ac) 2.4GHz 2.4GHz 13.56MHz 到達距離 100m~300m 程度 10m~50m 程度 10m~75m 程度密着 ~ 数 cm 程度 - 11Mbps(b) - 1Mbps (BR) 最速伝達速度 - 54Mbps(a/g) 106kbps~ - 3Mbps (EDR) 250kbps ( 理論値 ) - 600Mbps(n) 848kbps - 1Mbps (LE) - 6.9Gbps(ac) 消費電力 3W 程度 - 120mW 以下 - 0.2~12mW (LE) 60mW 以下 0W 大きさ小型小型軽量小型軽量超小型価格安価安価安価安価接続数最大 32 個 - 最大 7 個約 65,000 個 - 実用上無制限 (LE) リーダ接続のみ引用 : 13

14 普及が加速する次世代の無線 LAN 規格 2.4GHz 帯無線 LAN が広く普及今後第 5 世代 WiFi IEEE802.11ac(5GHz 帯 ) 及び IEEE802.11ad(60GHz 帯 ) 規格が普及する見込み携帯電話のトラヒック急増に伴い 5GHz 帯高速無線 LAN 通信網が本格的な普及家庭においても大容量の映像情報の高速通信への期待 14

15 無線 LAN の種類 ( 抜粋 ) x 11b 11a 11g 11n 11ac 11ad 周波数帯 2.4GHz 5GHz 2.4GHz 2.4/5GHz 5GHz 60GHz 最大帯域幅 20MHz 20MHz 20MHz 40MHz 160MHz 2.16GHz 変調方式 DSSS OFDM 伝送レート (MIMO 無 ) DSSS OFDM OFDM OFDM DSSS OFDM 11Mbps 54Mbps 54Mbps 150Mbps 867Mbps 6.8Gbps MIMO なしなしなし 4x4 8x8 なし伝送レート (MIMO 含 ) NA NA NA 600Mbps 6.9Gbps NA DSSS: Direct Sequence Spread Spectrum OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing MIMO: Multiple Input Multiple Output 15

16 Bluetooth の概要 Bluetooth は 2.4GHz 帯を使用した近距離通信技術物理データシートは最高で 1Mbps 程度 ( 一部規格を除く ) 2400MHz~2480MHz の 80MHz 帯域内で周波数ホッピングを行う 2.4GHz 帯を使用する他の通信規格や電子レンジとの干渉を回避する機能を搭載 Bluetooth 4.0 で低消費電力の Bluetooth LE が規定された Bluetooth 搭載機器の例ワイヤレスヘッドセットキーボードマウス Bluetooth LE 搭載機器の例スマートウォッチ各種センサ (IoT: Internet of Things) 16

17 Bluetooth 規格 ( 抜粋 ) Bluetooth のバージョン物理データレート特長 Bluetooth 1.1 1Mbps BR(Basic Rate) Bluetooth 1.2 1Mbps 無線 LANとの干渉対策が追加 Bluetooth 2.0 1Mbps 3Mbps(EDR) EDR が追加 Bluetooth HS 24Mbps 無線 LAN の PHY を使用 Bluetooth LE (Bluetooth Smart) Bluetooth 4.2 1Mbps 1Mbps 超低消費電力 LE は 3.0 以前と互換性なし IPv6 対応アプリケーションスループットの高速化 BR: Basic Rate EDR: Enhanced Data Rate LE: Low Energy 17

18 2.4GHz 帯のチャンネル割り当て無線 LAN Bluetooth BR/EDR 80ch Bluetooth LE 2402MHz 2426MHz 40ch 2480MHz 18

19 RFID システム RFID (Radio Frequency Identification) 質問器 ( リーダ / ライタ ) 応答器 (ICカード/RFタグ) 等 Inquiry + Power 質問器リーダ / ライタマルチ対応 Edy ( ビットワレット ) Suica, ICOCA (JR),PASMO QUIKPay ( モバイル協議会 ) Visa Touch (VISA) id ( ドコモ ) Smartplus (UFJニコス) Response 1mm~10m 程度数十 m( アクティブ ) メモリ応答器 IC カード /RF タグパッシブ ( 電池無し ) アクティブ ( 電池有り ) Zigbee セミパッシブ富士通資料 19

RFID の用途物流システム (SCM) SCM: Supply Chain Management 食品トレーサビリティ入庫出庫管理コンテナ輸送管理サービス等電子ポスター観光ガイド手ぶら旅行 ( 成田空港 ) マラソンのゼッケン図書館入場券家電リサイクル障害者の歩行支援顧客情報 (CRM) CRM: Customer Relationship Management 軍事防衛

20 RFID の用途物流システム (SCM) SCM: Supply Chain Management 食品トレーサビリティ入庫出庫管理コンテナ輸送管理サービス等電子ポスター観光ガイド手ぶら旅行 ( 成田空港 ) マラソンのゼッケン図書館入場券家電リサイクル障害者の歩行支援顧客情報 (CRM) CRM: Customer Relationship Management 軍事防衛コンテナ輸送管理兵器の温度湿度管理交通システム改札自動化車輌運行状況管理セキュリティ安全管理入退室管理医薬品誤投与防止手術患者の ID 認識老人子供の所在捜索建造物の振動センサ運転免許証偽造防止精算処理おさいふ携帯電子マネー自動レジ精算回転寿司精算商品管理システム在庫管理固定資産管理盗難換金防止 ( 書籍 CD) 養豚牧場競走馬冷凍マグロ生産システム (FA) 工程管理冶具管理自動倉庫書類管理債権書類紙幣偽造防止 20

21 RFID 周波数による特性の違いと課題 125kHz~135kHz ( 水に強い指向性 ) 電磁誘導方式タグ ( コイル ) が大きい蛍光灯の影響 400kHz~530kHz ( 耐ノイズ耐熱 ) 電磁結合方式国際標準ではない FA 用センサとの干渉 13.56MHz(R/W タグが安価 ) 電磁誘導方式通信距離のバラツキアンテナが大金属の影響 (IC チップ内の C 成分アンテナの印刷バラツキ ) 303MHz ( 免許不要で 10m, アクティブタグ ) キーレスとの干渉微弱無線 (<500μV/m at 3m) 433MHz ( 通信距離が長い, アクティブタグ ) アマチュア無線との干渉 860~960MHz( 通信距離が長い ) 携帯電話との干渉アンテナが大 R/W 相互干渉 2.45GHz( タグが小さい ) 水に吸収無線 LAN Bluetooth Zigbee 電子レンジの干渉人体への影響偏波面の影響 21

22 IoT 設計上の課題 22

23 IoT 開発上の課題認証試験への適合電波法技術適合試験 EMC/ ノイズ試験 RF 開発力の不足技術者の不足計測器の不足最新 RF 規格に未対応設計開発課題無線通信解析アナログ / デジタル /RF 混在回路解析 EMC/ ノイズ解析電源マネジメント限られた工数時間コスト人員 23

24 テクトロニクス / ケースレー IoT ソリューション無線通信解析アナログ / デジタル /RF 混在回路解析 EMC/ ノイズ解析電源マネジメント 24

25 測定課題ごとのソリューション無線通信解析 (RSA306B/500A/600A/5000B シリーズ MDO4000C シリーズ ) アナログ / デジタル /RF 混在回路解析 (MDO4000C シリーズ ) ノイズ解析 (RSA306B/500A/600A/5000B シリーズ MDO4000C シリーズ ) 電源マネジメント (SMU マルチメータ電源 ) 25

26 無線通信解析 5 月のトレーニングで解説予定 RSA306B/500A/600A/5000B シリーズ MDO4000C シリーズ規格適合 / 不適合の自動判定無線 LAN 信号の変調解析 26

27 アナログ / デジタル /RF 混在回路解析 6 月のトレーニングで解説予定 MDO4000C シリーズであればアナログ / デジタル /RF の同時検証が可能 27

28 EMC/ ノイズ解析 6 月のトレーニングで解説予定 RSA306B/500A/600A/5000B シリーズ MDO4000C シリーズプリコンプライアンステスト無線通信と電磁波ノイズとの干渉 MDO4000C シリーズノイズ時間相関解析 28

Thank you for your attendance! www.tektronix.com/ja www.

RF-ASE トレーニング

RF-ASE トレーニング Bluetooth 信号の測定に必要なリアルタイム測定技術本日の内容 Bluetooth 規格の概要 Bluetooth LE(Low Energy) と従来のBluetooth(Classic Bluetooth) スペクトラムアナライザの分類掃引型スペクトラムアナライザとリアルタイムスペクトラムアナライザ Bluetooth 測定ソリューション 2 Bluetooth 規格全体の概要