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グローバルセルラー無線モジュールを使いIoTデバイスをクラウドに迅速かつ安全に接続 (DigiKey社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)

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No. 1864 2024. 5. 14
グローバルセルラー無線モジュールを使いIoTデバイスをクラウドに迅速かつ安全に接続
(DigiKey社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)
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物体認知無線計測回路 【LP79:製作事例編】
グローバルセルラー無線モジュールを使いIoTデバイスをクラウドに迅速かつ安全に接続
(DigiKey社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)
 「アプリケーションラボ」は、DigiKey社のご協力をいただいて、DigiKey社が公開している新製品や技術情報を日本語でご紹介するWebページです。基礎技術から最新技術まで有益な情報を公開していますので、是非ご活用ください。

 今回は、IoT機器用の無線通信規格であるLTE Cat.1に対応したu-blox社の無線モジュールの詳細と使い方について解説した記事をご紹介します。

グローバルセルラー無線モジュールを使いIoTデバイスをクラウドに迅速かつ安全に接続

 IoT機器の無線通信は、短距離の場合はWi-FiやBluetoothを利用できますが、長距離になると通信料金が必要なLPWA(Low Power Wide Area)と呼ばれるLTEやLoRaWAN、Sigfoxなどを利用する必要があります。

 LTEは無線局免許が必要なライセンスバンドであり、LoRaWANやSigfoxは免許が不要なアンライセンスバンドです。LTEは携帯電話会社の周波数を使用するため中継が不要でほぼすべての地域で利用できますが、LoRaWANやSigfoxは利用できるカバーエリアに制限があります。

 LTE(Long Term Evolution)は3GPP(Third Generation Partnership Project)が制定した携帯電話用の通信規格であり、IoT機器のための規格であるLTE Cat.1、LTE Cat.1bis、LTE Cat-M1、NB-IoTを含んでいます。

 最初に策定されたLTE Cat.1は携帯電話と同じ周波数帯を使用し、全二重で上り10Mbps/下り5Mbpsと比較的高速ですが消費電力も大きい規格です。

 LTE Cat-M1は使用できる周波数帯域を1.4MHzに制限し、全二重または半二重で上り1Mbps/下り1Mbpsと低速で消費電力を減らした規格です。

 NB-IoTは使用できる周波数帯域をさらに180kHzに制限し、通信速度を犠牲にして低消費電力化を図った規格です。上り62kbps/下り26kbpsの半二重通信です。LTE Cat.1bisはLTE Cat.1の改訂版で通信速度や消費電力は同じですが、2本必要だったアンテナが1本で通信ができます。

 【アプリケーションラボ】では、IoT機器の長距離無線通信を可能にするLTE規格について解説した後、u-blox社のLTE Cat.1規格に対応した無線モジュールLARA-R6シリーズを紹介しています。u-blox社は、1997年に設立されたスイスに本社を置く無線通信用デバイスを製造・販売するファブレス半導体企業です。

 u-blox社のLARA-R6シリーズは26×24mmという小型LGAパッケージの無線モジュールで、全世界対応版、北米版、欧州/アジア/中南米/日本版という3種類のバージョンが用意されています。屋内などの受信しづらい場所でも通信が可能なデュアルRxアンテナを採用し、VoLTE(Voice over LTE)を用いた音声通信に対応しています。資産追跡やテレマティクス、遠隔監視、ビデオ監視、POS端末などに使用できます。


LARA-R6モジュールの内部ブロック図
 
 LARA-R6モジュールは、外部インターフェースを備えたセルラーベースバンドプロセッサ、アンプとフィルタを備えたRFトランシーバ、メモリ、電源管理ユニットなどで構成されています。RFトランシーバは、700MHz / 800MHz / 850MHz / 900MHz / 1.7GHz / 1.8GHz / 1.9GHz / 2.1GHz / 2.6GHzの周波数帯域で動作します。セルラーベースバンドプロセッサのデータ転送にはUARTとUSBを使用でき、ATコマンドを使って制御や設定ができます。

 ここで解説されているデバイスは、マルツオンラインのウェブサイトで購入できますので、是非参考にしてください。


LARA-R6モジュール
LTE Cat.1通信モジュール(グローバル対応版)
【LARA-R6001-00B】 単価:¥22,088(税込)
・電源電圧:2.8~4.5V
・送受信時の消費電流:50mA~630mA
・アイドル時の消費電流:約1.1mA
・インターフェース:GPIO、I2C、I2S、UART、USB

LTE Cat.1通信モジュール
 (欧州/アジア/中南米/日本版)
【LARA-R6801-00B】 単価:¥20,275(税込)


EVK-R6801-00B
LARA-R6モジュール評価キット
 (欧州/アジア/中南米/日本版)
【EVK-R6801-00B】 単価:¥86,372(税込)

【マルツの技術情報】
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物体認知無線計測回路 【LP79:製作事例編】

 歪ゲージブリッジ回路と加速度センサーで物体の状態を測定し、無線経由でPCにてロガーするシステムです。2軸直交歪ゲージ方式で計測します。ブリッジ回路は2ゲージ2アクティブ法を採用しました。

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