IoTアプリケーションの場合、これらは短距離または長距離の範囲で適用されるセンサーとデバイスに区別でき、どのテクノロジを採用するかは特定のアプリケーションの要求によって異なります。このドキュメントでは、長距離伝送アプリケーションで使用されるサブGHzネットワークと、オンセミコンダクターが導入した関連ソリューションについて説明します。
IoTアプリケーションのニーズに基づいて適切なネットワークプロトコルを選択する
IoTデバイスには多様なアプリケーション シナリオがあり、さまざまなアプリケーションのニーズに応じてさまざまな接続機能を備えている必要があります。例えば、短距離の屋内環境では、Wi-Fi、Zigbee、Thread、Bluetooth Low Energyネットワークが一般的に使用され、2.4GHzの周波数スペクトルが主に使用されます。産業および都市のIoTアプリケーション環境では、優れた長距離性と低電力機能を備えているため、動作周波数が1GHz未満のSub-GHzネットワークが一般的に採用されています。このようなアプリケーションでは、Sigfox、LoRaなどの標準プロトコルが利用できます。もう1つの強力な選択肢は、消費電力をさらに削減し、より安全になる可能性がある独自のものです。
サブGHz帯域は2.4 GHz帯域よりも混雑が少ないため、より長距離の通信が可能になるだけでなく、妨害も少なくなります。独自仕様とSigfoxの狭帯域特性により、LoRAなどの高帯域幅プロトコルと比較してこの機能がさらに強化されます。距離が長くなると、ネットワークで必要なリピーターとコンセントレータが少なくなるため、システム全体のコストも低くなります。
長距離狭周波数サブGHzネットワークに関する顧客のアプリケーション ニーズを満たすために、オンセミコンダクターは、Sigfoxと独自のサブGHzネットワークをサポートするSoCトランシーバーとサブGHzトランシーバーを発売しました。
Sigfox™ 認定RFトランシーバーSoC
AX-SFJKは、RCZ3エリアのSigfoxネットワーク上のノードに特化したSoCソリューションです。IoTに関しては、確立された標準（GPRSやLTEなど）では、全国規模のカバレッジや、極めて少ないデータの送信に必要な超低消費電力のニーズを解決することはできません。現在、超低消費電力のセルラー接続ソリューションとして、Sigfoxがそのギャップを埋めています。Sigfoxは、データ転送量が少ないIoTアプリケーションにとって、これまでで最も低コストのソリューションでもあります。
AX-SFJKは、使いやすいATコマンドを通じてアップリンクおよびダウンリンクから既存のシステムへの伝送を実現するために、Sigfox機能を追加します。また、シングルチップ ソリューションの小型センサーのノードを制御するSoCソリューションとしても使用できます。AX-SFJKコンポーネントは完全にプログラムされており、Sigfoxノードとして実行できます。Sigfoxリファレンス デザインは、Sigfox Verified (認証) も取得しており、規制の事前準拠がチェックされています。
お客様は高い信頼性をもってリファレンス デザインをコピーして貼り付けることができます。AX-SFJKコンポーネントは、自動Listen Before Talk (LBT) 機能を備えた超低消費電力SoCであり、100nAのディープ スリープ電流と1.8uAのスリープ モードをサポートし、同じハードウェア上で1GHz未満の他のプロトコルを実行できます。出力電力が14dBmのとき、放射電流は45mAです。922.2 MHzでのRX電流は15mAです。超低消費電力で全国双方向ネットワークノードをサポートし、アップリンクとダウンリンクの機能を提供し、Sigfox Class 0u認証済みです。AX-SFJKは産業用IoTに使用できます。最終製品には、ビルおよびホームオートメーション、自動メーター読み取り (AMR)、センサーおよび資産追跡、バックアップアラームなどが含まれます。
超低消費電力狭帯域トランシーバー
AX5043 (AX5243) は、27MHz ～ 1050MHzのライセンス帯域および非ライセンス帯域で使用できる超低消費電力の狭帯域RFトランシーバーです。チップ上のトランシーバーは、完全に統合されたモデムであるRFフロントエンドで構成されています。ベースバンドデータ処理は、高度で柔軟な通信コントローラで実現されます。このようなコントローラは、SPIインターフェースを介してユーザーフレンドリーな通信を実現できます。FSK、4-FSK、GFSK、GMSK、MSK、ASK、PSK変調がサポートされています。0.1 kbpsから125kbpsまでの任意のデータ レートを提供できます。
AX5043の機能により、さまざまなバッテリー供給ソリューションに統合できる理想的なインターフェースが実現します。サポートされる搬送周波数は27MHz ～ 1050MHzです。業界最低（最高）の感度を持つ受信機を搭載し、低消費電力発振器、Wake-on-Radioモード、自動周波数制御（AFC）をサポートしています。ウェイクオン無線は受信機のデューティサイクルを制御し、受信電流をmAからuAに下げることができます (システムパラメータによって異なります)。
AX5043の応用分野には、IoT、スマート リテール、AMR、セキュリティ アプリケーション、ホームおよびビルのオートメーションなどがあります。
超低消費電力狭帯域8052ワイヤレスマイクロプロセッサ
AX8052F143は、AX5043と互換性のあるワンチップ ワイヤレス ソリューションです。
AX8052F143-3-TX40
AX8052F143マイクロプロセッサのコアは、標準の8052命令セットを実行します。システム クロックはDCから20MHzまで自由にプログラムできます。単一サイクルで命令を実行する場合、コアは20 MIPSを提供し、64kBのフラッシュ メモリも提供します。C言語を使用してプログラミングできます。フルアソシエイティブ キャッシュとプリフェッチ コントローラは、フラッシュ メモリのレイテンシを補正します。
AX8052F143は、XRAMの双方向データをチップ上の任意の周辺機器に送信できるデュアル チャネルDMAエンジンで構成されており、専用のオンチップの真性乱数ジェネレータ、AESエンジン、および暗号化用のDMAエンジンを提供します。その他の周辺機器には、3つの汎用タイマーとオプションのシグマデルタ出力モードが含まれます。これらのタイマーは、2つのUARTのボーレート ジェネレーターとして使用できます。1つのマスター/スレーブSPIインターフェイスと10ビット、500 kSample/s ADC、複数の柔軟な入力モード、およびコンパレータが提供され、シングル チップの低電力IoTアプリケーションでのシステム統合が最大化されます。
AX8052F143は超低消費電力のAX8052 MCUと狭帯域RFトランシーバーを内蔵しており、高性能で、5mm x 7mm QFN40パッケージを採用し、狭帯域周波数範囲内で使用できます。スリープ モード (タイマー ウェイクアップと256バイトのデータ保持) では、900nAの電流を消費します。AX8052F143の応用分野には、IoT、スマート リテール、AMR、セキュリティ アプリケーション、ホームおよびビルのオートメーションなどが含まれます。
結論
さまざまなIoTアプリケーションでは、ネットワーク接続テクノロジに対する要求が多様化しています。長距離、低消費電力、バッテリー駆動をベースとしたIoTデバイスの場合、SigfoxなどのSub-GHzネットワーク プロトコルを採用することで、上記の要求を満たすことができます。
onsemiのサブGHzソリューションは、市場で最も長い範囲のリンク バジェットを備え、最小の消費電力で最大限のシステム柔軟性を提供するため、長距離のバッテリー駆動型IoTアプリケーションに最適です。