全地球航法衛星システム（GNSS）は、さまざまな衛星測位システムの総称です。NB-IoTやCat M1ネットワークと組み合わせることができれば、人やデバイスの位置特定がより正確かつ高速になります。本稿では、GNSS市場の発展と、Arrow Electronics（Arrow）、STMicroelectronics（STM）、MuRataが発表したGNSS、NB-IoT/Cat M1を組み合わせた測位ソリューションについて紹介します。
GNSSアプリケーションの市場潜在力は驚異的
GNSSは全地球衛星航法システムの総称です。GPS（全地球測位システム）は、米国が導入した測位システムの1つに過ぎず、他にはBDS（中国の北斗衛星ナビゲーションシステム）、GLONASS（ロシアの衛星測位システム）、Galileo（ヨーロッパのガリレオシステム）などがあります。現在、多くのGNSSソリューションは、測位精度と互換性を向上させるために、通常、複数の測位システムをサポートしています。
GSA GNSSレポートによると、2019年のGNSS市場の累計売上高は2,525億ユーロに達し、そのうち55.0% が道路用途、38.3% が消費者市場、6.7% がその他の用途に使用される予定です。対象となるGNSS製品にはデバイスや関連サービスが含まれており、市場スペースは非常に広大です。
LTE-Mは消費電力が低く、コストも低い
まず、製品や技術の理解を助けるために、いくつかの技術用語を紹介します。
LTE-Mは、LTE Cat-M1またはLong Term Evolution (LTE、4G) カテゴリM1の略語です。この技術はモノのインターネットデバイスに使用され、ゲートウェイなしで、通常はバッテリーを使用せずに4Gネットワーク (モバイル ネットワーク オペレーター (MNO) のAT&TやVerizonなど) に直接接続できます。eMTC (拡張マシン型通信) を含むLTE-Mは、3GPPによって開発された低電力広域ネットワーク (LPWAN) 無線技術規格であり、さまざまなセルラー デバイスとサービス (特にマシン間)、およびモノのインターネット アプリケーションをサポートするために使用されます。グローバルモバイルサプライヤー協会は、2019年3月に100社以上の通信事業者がNB-IoTまたはLTE-Mネットワークを展開/開始したと報告しました。LTE-Mはデータレートが高く、ネットワーク上でのモビリティと音声をサポートしますが、NB-IoTと比較するとより多くの帯域幅が必要であり、NB-IoTのようなガードバンドに配置することはできません。
LTE-Mテクノロジーの主な特徴としては、測位中にGPSを使用せず、低電力で定期的な追跡アプリケーションをサポートし、サイズが小さいため、セルラー接続のないウェアラブル デバイスにも適用できることが挙げられます。PTCRB/GCF認証に合格し、IoTアプリケーションにおける世界中のワイヤレス ネットワーク オペレーターとのグローバルな相互運用性が向上しました。低消費電流に特化して設計されたプロトコルを採用することで、バッテリー寿命を10年以上に延長でき、HTTPSおよびMQTTSプロトコルをサポートし、非常に低コストで接続できます。
NB-IoTとLTE-Mは相補的な特性を持つ
狭帯域IoT (NB-IoT) は、さまざまな新しいIoTデバイスやサービスの実現を目的とした、標準ベースの低電力広域 (LPWA) テクノロジーです。NB-IoTは、特に深いカバレッジにおいて、ユーザー デバイスの電力消費、システム容量、およびスペクトル効率を大幅に向上させます。NB-IoTはLTE標準のサブセットを使用しますが、帯域幅は200kHzの単一の狭帯域に制限されます。
NB-IoTテクノロジーは、より低い帯域幅で低コストのデータ接続を提供できるため、ネットワーク遅延が重要でないアプリケーションに使用できます。同時に、PTCRB/GCF認証に合格しており、IoTアプリケーションにおける世界中のワイヤレス ネットワーク オペレーターとのグローバルな相互運用性が向上しています。NB-IoTは、LTE-Mカバレッジが不足しているエリアでも使用できます。また、その逆も同様です。ただし、セキュリティとモビリティがアプリケーションにとって重要でない限りは、この限りではありません。
GNSSモジュールを統合して製品開発を加速
Arrow Electronicsは、STMチップセットとMuRataモジュールを統合し、NB-IoT/Cat M1デュアルモードを備えたMuRata GNSSソリューションを発表しました。これにより、メーカーによるGNSS製品の開発が加速され、GNSSアプリケーションの精度が向上し、製品のサイズが大幅に縮小されます。
ムラタは、STM32 MCUとGNSS、デュアルモードNB-IoT/Cat M1、eSIMをバンドルした小型モジュールを開発しています。このコンパクトなモジュールは、GNSS担当者またはデバイス追跡シナリオ向けに、さまざまな地域のモバイル オペレーターのNB-IoT/Cat M1ネットワークをサポートできます。
STMとMuRataのセンサー、MuRataの受動部品、STMのバッテリー管理製品を組み合わせることで、さまざまな顧客の要件に応じて、多機能のデュアルモード ネットワークや低電力追跡装置を設計および開発できます。Arrow ESCは、ファームウェアおよびハードウェア開発のリファレンス デザインを通じて、特定されたアルファ カスタマーにサポートを提供することもできます。
タイプ1SCモジュールはLTE-Mプロトコルをサポートします
MuRataが導入したタイプ1SCモジュールは、B5/B8/B12/B13/B14/B17/B18/B19/B20/B26/B28/B1/B2/B3/B4/B25 LTE-M PSMおよびeDRXモジュールをサポートします。1SCモジュールは、FCC/IC認証、PTCRB (5.38) およびGCF (3.73) 認証に合格しています。
タイプ1SCは、セルラーLTE-Mネットワーク プロトコルをサポートする、新しいコンパクトで低コストのLTE-Mモジュールです。新しいスタンドアロン モジュールのサイズはわずか11.1 x 11.4 x 1.5 mm (最大) で、銀樹脂シールドにパッケージ化されており、FEMモジュールと外部フラッシュ メモリを備えたトランシーバーが含まれています。堅牢な低ドリフト熱特性を備えた統合型TCXOは、RFトランシーバーに正確なクロック ソースを提供します。
タイプ1SC-DMはLTE-MとNB1プロトコルの両方をサポートします
タイプ1SC-DMは、B5/B8/B12/B13/B14/B17/B18/B19/B20/B26/B28/B1/B2/B3/B4/B25 LTE-M PSMおよびeDRXモジュールをサポートし、FCC/IC認証に合格し、PTCRB (5.42) およびGCF (3.77) 認証による3GPP Rel. 13変調をサポートします。
タイプ1SC-DMは、セルラーLTE-MおよびNB1ネットワーク プロトコルをサポートする、新しいコンパクトで低コストのLTE-Mモジュールです。新しいスタンドアロン モジュールのサイズはわずか11.1 x 11.4 x 1.5 mm (最大) で、銀樹脂シールドにパッケージ化されており、FEMモジュールと外部フラッシュ メモリを備えたトランシーバーが含まれています。堅牢で低ドリフトの熱特性を備えた統合型TCXOは、RFトランシーバーに正確なクロック ソースを提供できます。
タイプ1SEは高度に統合されたアプリケーションをサポートします
タイプ1SEはLTE B5/B8/B12/B13/B14/B17/B18/B19/B20/B26/B28/B1/B2/B3/B4/B25 LTE-M/NB1 PSMおよびeDRXモジュールをサポートし、STM32L462RE/Cortex-Mプロセッサを搭載したRFICチップセットを採用し、FCC/IC認証に合格し、3GPP Rel. 13変調をサポートし、PTCRB(5.40)およびGCF(3.75)認証に合格しています。eSIMはWLCSP上のST4SIM-200Mを採用しています。リモートSIMプロビジョニング (RSP) を通じて必要なオペレータ プロファイルをロードすることを選択できます。必要なオペレータ情報をロードし、eSIMを介してネットワーク接続をサポートすることを選択できます。また、アンテナ接続を備えた高度に統合された (MCU、eSIM、LTE-M/NB1モデム) 認定エンド デバイスを備え、さまざまな種類のアプリケーションと簡単に統合できます。
結論
GNSS、NB-IoT/Cat M1、IoTアプリケーションを組み合わせることで、これまでネットワーク信号が届かなかった場所にもIoTデバイスを拡張できます。4G信号を受信できる限り導入できるため、地理的制限を完全に克服し、アプリケーションとサービスのまったく新しいブルー オーシャン市場を開拓できます。
Arrow Electronics、STMicroelectronics、MuRataが開発したGNSSおよびNB-IoT/Cat M1測位ソリューションは、小型で低消費電力という特徴があり、製品の競争優位性を高め、関連製品の開発を加速できるため、この市場への投資に関心のあるメーカーが深く理解する価値があります。