特集:近距離無線通信Wi-SUNと、IoT/HEMS機器への対応環境

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近距離無線通信Wi-SUNと、IoT/HEMS機器への対応環境

HEMSでは今、近距離無線通信規格Wi-SUNの採用動向が注目されています。
そうしたなか、ロームから、高周波設計も認証取得もドライバ設計も不要な簡単モジュールが登場しました。

急がれるHEMS機器のWi-SUN対応

Wi-SUNファームウェア搭載 920MHz帯特定小電力無線モジュール

Wi-SUNファームウェア搭載
920MHz帯特定小電力無線モジュール

IoT(Internet of Things)の典型的応用とも言えるHEMS(Home Energy Management System)ではインフラとして[Wi-SUN]が有力視され、 機器のWi-SUN対応に注目が集まっています。
Wi-SUN(Wireless Smart Utility Network)はスマートコミュニティに最適な国際無線通信規格です。 センサや組み込み機器の制御を意識して速度を抑えて低消費電力化しながら920MHzを使うことで通信距離を延ばし 干渉も抑えるなど多くの特長があります。
国内では電力会社がスマートメータ(ECHONET Lite)のBルート(屋内通信)への採用決定などで急速に関心が高まり、 セットメーカでは機器のWi-SUN対応化が急務となっています。 Wi-SUNスマートメータの各家庭への設置はHEMSのインフラが形成されることを意味するわけで、 家電品などでもWi-SUNを搭載すればHEMS対応機器になるからです。

無線機とネット機器としての対応が必要

Wi-SUNは無線通信の規格です。ちなみに国内では電波法上の920MHz帯特定小電力無線のひとつとして位置づけられます。 したがって、機器がWi-SUN対応機器を開発するためにはまず920MHz帯の無線技術を獲得する必要があります。 さらに商品化に際しては技術基準適合証明(技適)など電波法上の手続きをクリアしなければなりません。
さらにWi-SUNはネットワーク接続を想定しているので、物理層からトランスポート層(TCP/UDP)などの上位レイヤまで規定しています。 したがってスタック/ドライバをセットに組み込むには多くのリソースが割かれることを覚悟しなければなりません。 最終的にはWi-SUNアライアンスによる相互接続テストを経て機器認証を受ける必要もあります。 こうしたことをセットメーカが自ら行うのは大きな負担です。こうしたことから、 Wi-SUNに対応するためのハードとソフトを組み込んだモジュールの出現が待たれていました。

他に先駆けたWi-SUN対応の簡単モジュール

ロームではこれまでにも無線LANやBluetooth、ZigBeeさらにEnOceanなどの近距離無線アプリケーションに取り組んでおり、 それぞれに対応するICやモジュールなど多くの製品を市場に供してきました。
そして今回、世界で初となるWi-SUN対応モジュール[BP35A1]の販売を開始しました。 BP35A1はWi-SUNに必要なハードとソフトを予め組み込んであるので、ユーザは高周波設計やドライバ設計不要です。電波法やアライアンスの認証取得も要りません。アンテナも内蔵しているのでセットに取り付ける位置を決めてボードに載せるだけです。(図1)

図1:ハードウエア(左)とソフトウエア(右)
図1:ハードウエア(左)とソフトウエア(右)

セット側はECHONET Liteなど上位レイヤのアプリケーションからUARTを通じてコマンドを送るだけでWi-SUNを操ることが出来る簡単モジュールというわけです。

信頼の高周波応用技術

BP35A1はパターンアンテナを内蔵しMACアドレス書き込み済みで技適を取得しています。さらにWi-SUN認証(Wi-SUN for ECHONET PROFILE)を取得済でWi-SUN AllianceではCTBU(Certified Test Bet UNIT)にも登録されています。つまり通信接続のリファレンスとして認められているなど信頼の裏付けも十分です。
前述のようにWi-SUNは920MHz帯で出力20mWの特定小電力無線ですから、多数のアプリケーションで混雑するISM帯を使った無線LANやBluetoothと異なり混信や妨害のストレスが少なくて済みます。また、波長が長い分だけ障害物などに対する回り込みも優れています。
BP35A1ではさらに、-103dBmの高い受信性能や送信時で46mAスリープ時ではわずか9μAという低消費電力も実現、22mm×33.5mmサイズにアンテナを含めて実装しています。
ちなみにRF/ベースバンドを受け持つLSIにはロームグループのラピスセミコンダクタ製ML7396B(Wi-SUN PHY認証取得済、かつWi-SUN AllianceでCTBUとしても登録されているLSI)が使われており、他の部品を含めロームの持つ高周波技術が結集されています。

主な仕様

無線周波数 920MHz 帯
伝送電力 20mW 出力 アンテナ内蔵
データレート 100kbps 2 値GFSK
受信感度 -103dBm( TYP.)
(100kbps、BER<0.1%)
対応規格 ARIB STD -T108 準拠
電波法認証取得済み
IEEE802.15.4g パケット対応
Wi-SUN ファームウエア対応
ホストインタフェース UART(115,200bps)
電源電圧 2.7 ~ 3.6 V(単一電源)
消費電流
(VDD=3.3V, 100kbps)
46mA(TYP.)[送信20mW出力]
30mA(TYP.)[受信]
9μA(TYP.)[スリープ]
外形寸法 22.0×33.5×4.0 mm
パッケージ コネクタ実装タイプ
0.4mm ピッチ20pin
使用温度範囲 -20℃ ~ +80℃

充実のサポート、ネットからの購入も確立

サポート面ではインタフェースをUSBやRS-232Cに変換できる評価ボードが用意されており、パソコンからコマンドを送って評価やテストができるようになっています。ちなみにBP35A1を搭載したUSBドングルも開発されています(注1)。
WEBには専用のサポートページが開設されており、最新ファームウエアや詳細ドキュメントなども手に入ります。新商品では入手性も気になるところですが、既にネット商社経由で1個から手に入る体制にあります。(注2)
HEMSにおけるWi-SUNの普及は他のセンサネットワークなどHEMS以外のIoTにもつながります。これからの応用の拡がりが期待されます。

パソコンと接続できる評価/変換ボード
パソコンと接続できる評価/変換ボード
(RS-232C I/O実装、USB-UART変換、USBバスパワー対応)

(注1):WSR35A1-00 (台湾Jorjin社との共同開発)
(注2):アールエスコンポーネンツ、チップワンストップ、コアスタッフの各社様 (2015年1月末現在)

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