セルラーLPWAを用いたPoC用IoTボード - 半導体事業

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製品ピックアップワイヤレスキャセイ・トライテック

セルラーLPWAとは？

セルラーLPWAとは、主に携帯電話で用いられている長距離通信を特徴としたLTEをベースに、データ転送速度と通信頻度を低く抑えることで低消費電力化を実現したLPWA技術です。セルラーLPWAは通信事業者が既設しているLTE基地局の通信網を利用するため、専用の周波数で通信をおこなうことができ、電波干渉が起こりにくく、安定した接続環境が整えられます。容易に広域エリアをカバーできるため、その特徴を活かして様々な場面での活用事例が増えてきています。

LTE-MとNB-IoT

セルラーLPWAには主な規格としてLTE-MとNB-IoTがあり、それぞれ以下のような特徴があります。主な違いとして通信速度、FOTA、モビリティへの対応が挙げられ、それぞれのメリットを活かして様々なユースケースで使用されるようになっています。

	LTE-M	NB-IoT
最大通信速度 (Rel.14理論値)	UL 1Mbps DL 1Mbps	UL 150kbps DL 136kbps
FOTA	◯	△
モビリティ	◯	△

　通信速度はネットワーク設備によって異なります。（本ページで取り上げているSIM7080Gの製品仕様に関してはページ下部をご参照ください。）
FOTA, モビリティに関してはSIM7080Gの仕様に基づきます。

【LTE-M】

最大通信速度はUL/DL各1Mbps（理論値）となっており、LPWAの中では比較的高速な規格となっています。大量のデータを高頻度でやり取りするような用途に適しているといえます。また、遠隔からシステムアップデートが実現するFOTAや、端末を移動させた時に異なる基地局のエリアを跨いで通信する際にスムーズな切り替えをおこなうハンドオーバーを可能としているのも大きなメリットとなります。

【NB-IoT】

最大通信速度はRelease14ではUL 150kbps / DL 136kbps（理論値）となりLTE-Mに比べると通信速度が遅くなっています。その通信速度から、アップデート作業中にエラーを起こしてしまったり、消費電力が上がってしまうというリスクがあるためFOTAの使用には適していません。また、固定した状態で使用することを想定されているため、モビリティには非対応となっており、複数の基地局を跨いで通信することができなくなっています。しかし、シンプルな機能になっているぶん、ごく少量かつ低頻度のデータ通信で十分な用途では、より省電力なソリューションを実現することが可能となっています。

セルラーLPWAを用いたPoCの効率化

いざセルラーLPWAを導入しようと思った時に課題となるのがPoCの方法です。SIMカードがあっても通信端末がなかったり、何のデータを扱うか決まっていない、といった声がよく聞かれます。そのようなお困りごとにお応えするべく、今回はキャセイ・トライテック社よりリリースされている通信用ボード7080G-PHA IoTモデムボードをご紹介いたします。本製品はセルラーLPWAに対応したSIMCom社のSIM7080Gを搭載したボードで、SIMカードをご用意いただくだけでお使いいただけるようになっています。通信用ボードに加えて、複数種類のセンサーを搭載したセンサーボードも提供しており、用途を絞らずに様々な場面での運用が可能です。

7080G-PHA IoTモデムボードとUSB通信をおこない、ATコマンドによる操作が可能なソフトウェア「AT Demo Tool」を提供しており、お使いのPCで簡単にご評価いただけます。

7080G-PHA IoTモデムボード

製品特徴

・Rel.14に基づくCat-M1/NB1/NB2対応で国内2キャリア認証と海外でも使用可能なグローバルモジュールを搭載
・各種センサーを搭載し直ぐにIoT実験をおこなうことができる超小型形状でセルラー&GPSアンテナを内蔵
・拡張ボードによりRS232C/485のシリアルポートをサポート
・モジュールの各機能ポートに直結可能なピン端子装備
・超低電圧設計で乾電池駆動が可能
・PCB3枚の構成で必要な機能を取捨選択可
・MicroSIMカード(3FF)、eSIM(内蔵/外付け)、SoftSIMにも対応が可能
・RTOS(TX3.0)搭載で、モジュール内メモリーエリアを利用したEdge処理や外部制御動作も可能

※センサーボード(SDO-PH)については参考例です。部材入手の状況により改修が発生する場合があります。

HW構成

■各種コネクター
外部電源端子、外部LTEアンテナ用SMA端子、GNSS用uFLコネクター、MicroUSB端子、MicroSIMスロット
■ LTEチップアンテナ搭載
■ 外部インターフェース
UART,GPIO,I2C,ADC
■ 各種サンプルセンサー対応可
温湿度、気圧、距離、人間、モーションセンサー(9軸)

製品仕様

Band（Global）	B1/B2/B3/B4/B5/B8/B12/B13/B14/B17/B18/ B19/B20/B25/B26/B27/B28/B39/B66/B85
LTE category	LTE-M (DL/589kbps , UL/1,119kbps) NB1 (DL/34kbps , UL/66kbps) NB2 (DL/136kbps , UL/150kbps)
Size	約50mmx50mmx15mm(メインボード部、アンテナ除く)
GPS	GPS(Cat-M1推奨)/A-GPS (operator option)
アンテナ	内蔵チップアンテナx1、外付け用SMA端子x1
SIMスロット	MicroSIMx1、eSIMリザーブポート
インターフェース	RS232C/485/USB2.0(MicroUSB), GPIO/UART/I2C/SPI/ADC/PCM
動作環境	温度-10℃～60℃、湿度25%～85％
保存環境	温度-30℃～85℃、湿度25%～85％
動作電圧	DC2.7~4.8V
消費電力(モジュール単体)	LTE Cat-M1 Data Transmission 約120mA (FDD-B1,Typical) e-DRX mode @PTW=25.6s ; eDRX=163.84s；DRX=2.56s, Typical：0.59mA PSM mode Typical: 3uA
対応ドライバー	Linux(ver2.6以降) Windows(2000/XP/Vista/7/8/10, CE/Mobile)
各種認証	TELEC/JATE : IoT（SoftBank/KDDI、他海外キャリア認証取得予定）