Wi-FiおよびBluetooth技術は、スマートホームとIoTアプリケーションの発展を促進します

近年、Wi-FiとBluetoothは、スマートホームやIoTデバイスの普及を加速させる上で重要な技術の2つとなっています。Wi-Fi技術は、高い伝送速度と広範囲にわたる対応が特徴であり、スマートホーム内のさまざまなデバイスに信頼性の高い接続ソリューションを提供します。一方で、Bluetooth技術は低消費電力で短距離通信が可能な点で知られ、スマートフォンやウェアラブルデバイス、小型センサーや健康トラッカーなどの接続に適しています。本記事では、スマートホームやIoTアプリケーションにおけるWi-FiとBluetooth技術の最新動向、そして村田製作所による関連ソリューションについて探ります。

スマートホームおよびIoTにおけるWi-FiおよびBluetoothのアプリケーション特性

Wi-FiおよびBluetooth技術は、スマートホームやIoTアプリケーションにおいて重要な役割を果たしています。これらはどちらも無線通信技術ですが、使用されるシナリオや特性が異なります。スマートホームやIoTアプリケーションでは、特定のニーズや機器の特性に基づいてWi-FiまたはBluetooth技術が選ばれ、場合によっては包括的な接続性と制御を実現するために両方が併用されることもあります。   Wi-Fi技術は、スマートスピーカー、スマート照明、スマートプラグなど、家庭内のさまざまなスマートデバイスを接続するために一般的に使用されています。Wi-Fiは通信範囲が広く、データ転送速度が高いため、大容量のデータ転送や高速接続を必要とするアプリケーションに適しています。ただし、Wi-Fiは比較的電力消費が多いため、バッテリー駆動のデバイスには理想的でない場合があります。一方で、Bluetooth技術は通常、スマートフォン、タブレット、Bluetoothヘッドフォン、スマートウォッチなどのウェアラブルデバイスに接続するために使用されます。スマートホームでは、Bluetoothは通信範囲が短く低消費電力であるため、体温計や健康トラッカーなどの小型デバイスを接続するためにも一般的に使用されています。

Wi-FiとBluetooth技術は引き続き進化し、互いに補完し合っています

Wi-Fi および Bluetooth の技術は、更新されたアプリケーションの需要を満たすために絶えず進化しています。最新の開発は主に、伝送速度の向上、消費電力の削減、通信範囲の拡大、そして IoT アプリケーションの相互運用性をより良くサポートすることに焦点を当てています。現在の世代である Wi-Fi 6E は、Wi-Fi 6 の拡張版で、6GHz の無線スペクトラムを利用し、広範な周波数範囲を提供するとともに干渉を軽減し、無線ネットワークの性能と容量をさらに向上させます。   新世代の Bluetooth 5.x は、伝送速度の向上、通信範囲の拡大、消費電力の削減を実現しており、IoT やスマートホームアプリケーションにおいて Bluetooth 技術をより柔軟で実用的なものにしています。Bluetooth 5.x では LE Audio 機能が導入され、マルチポイントオーディオや音質の改善をサポートし、オーディオ伝送および接続における Bluetooth 技術の利用範囲をさらに拡大しました。

村田製作所のコンパクトサイズに収められた高統合型Wi-FiおよびBluetoothモジュール

村田製作所のオールインワンWi-Fi®およびBluetooth統合モジュールは、インターネットとBluetoothデバイスへの同時接続を可能にし、IoT製品に最も柔軟なワイヤレス技術を提供します。また、Wi-FiおよびBluetoothの複数のワイヤレス標準をサポートするモジュールを提供しており、Wi-FiではIEEE 802.11a/b/g/n/ac/ax、Bluetoothでは標準4.1/4.2/5.0/5.1/5.2/5.3に対応しています。ホストプロセッサのインターフェースは、ラジオモジュールのみで高スループット用途に対応するSDIOまたはPCIe、組み込みMCUモジュールで中程度の用途向けのUART、さらにBluetoothインターフェースをUARTを介して提供し、さまざまなIoTおよびスマートホームのニーズを満たします。村田製作所のすべてのモジュールはFCC/ICのリファレンス認証を取得しており、複数の国での認証手続きを省略し、製品の市場投入までの時間を大幅に短縮できます。

タイプ2EL

村田製作所のType 2ELは、NXPのIW612チップセットをベースにした小型の高性能モジュールで、Wi-Fi® 802.11a/b/g/n/ac/ax、Bluetooth 5.3 BR/EDR/LE、そしてThreadをサポートする802.15.4に対応しています。Wi-Fi®では最大PHYデータレート601Mbps、Bluetoothでは最大2Mbpsをサポートします。WLANセクションはSDIO v3.0 DDR50インターフェースをサポートし、Bluetoothセクションは高速4線式UARTインターフェースおよびオーディオデータ用のPCMにも対応しています。   Type 2ELモジュールは、小型のシールドされたフォルムが特徴で、IoT、ハンドヘルド無線システム、ゲートウェイのようにサイズと電力に敏感なアプリケーションへの統合を容易にします。Type 2ELモジュールは-40°Cから85°Cの温度範囲で動作し、サイズはわずか8.8 x 7.7 x 1.3 mm、重量はわずか0.22グラムです。湿気感度レベル（MSL）3に対応し、表面実装技術を採用しており、RoHS規格にも準拠しています。

タイプ2EA

一方、Murata Type 2EAは、Infineon CYW55573チップセットをベースとした小型高性能モジュールであり、Wi-Fi® 802.11a/b/g/n/ac/ax 2×2 MIMO および Bluetooth 5.3 BR/EDR/LE をサポートします。Wi-Fi® では最大1.2GbpsのPHYデータレート、Legacy Bluetooth（EDR）では最大3MbpsのPHYデータレート、Bluetooth Low Energy（BLE）では最大2MbpsのPHYデータレートをサポートします。WLANセクションはPCIe v3.0 Gen 2およびSDIO 3.0インターフェースをサポートし、Bluetoothはハイスピード4線式UARTインターフェースとPCMを通じたオーディオデータのサポートを提供します。これにより、高性能を実現し、IoT要件に対応することが可能となり、産業用IoT、スマートホーム、ビデオ/オーディオストリーミング、xR（AR/VR）グラス、ゲートウェイ向けに最適です。   Type 2EAモジュールは非常にコンパクトなフォームファクタを特長としており、IoT、ハンドヘルド無線システム、ゲートウェイなど、サイズや電力に敏感なアプリケーションへの統合を容易にします。このモジュールは、HCI UART、PCM、I2S Bluetoothインターフェースをサポートし、-40°Cから85°Cの温度範囲で動作可能です。モジュールの寸法は12.5 x 9.4 x 1.2 mm、重量はわずか360mgです。

タイプ1YN

村田 Type 1YNは、Infineon社製CYW43439チップセットを基盤とした小型で高価値なモジュールであり、Wi-Fi® 802.11b/g/nおよびBluetooth 5.2 BR/EDR/LEをサポートしています。Wi-Fi®では最大65Mbps、Bluetoothでは最大3MbpsのPHYデータレートをサポートします。WLAN部分はSDIO v2.0インターフェースに対応し、Bluetooth部分は高速4線式UARTインターフェースおよび音声データ用のPCMをサポートしています。   Type 1YNモジュールはリファレンスクロックとMAC/BDアドレスを組み込んでおり、-40°Cから85°Cの温度範囲で動作可能です。寸法は6.95 x 5.15 x 1.1 mmで、MSL 3に対応し、表面実装技術を採用しているほか、RoHS規格に準拠しています。また、NXP i.MX LinuxおよびFreeRTOSに対応しており、Infineon WICED開発プラットフォームをサポートしています。

村田製作所の超低消費電力、小型、そして安全なBluetooth

Bluetoothは、非常に低消費電力でスマートフォン、タブレット、ラップトップに直接接続できるため、バッテリー駆動のIoT製品で最も一般的なワイヤレス技術となっています。村田製作所は、Bluetooth SIGによって認証されたさまざまなBluetoothモジュールを提供しており、Bluetooth 4.1/4.2/5.0のBR/EDR/LE通信をサポートします。デュアルモードデバイスは、クラシックBluetooth（BR/EDR）とBluetooth Low Energy（BLE）の両方に対応しています。小型アプリケーションはBluetoothホストスタックを搭載したモジュールで動作し、UARTまたはSPIインターフェースを介してプロセッサと接続することが可能です。

タイプ2EG

村田製作所のType 2EGは、産業用および医療用途のIoTエッジデバイスに適した、超低消費電力、超小型、そして安全性に優れたBluetooth Low Energy 5.2 ワイヤレスモジュールです。Type 2EGはonsemi社のRSL15ワイヤレスSoCを採用しており、48MHz Arm Cortex-M33 MCUコア、80kB RAM（64kBユーザーRAMを含む）、512kBフラッシュメモリを搭載しています。UART、QSPI、SPI、GPIO、ADC、DAC、PWM、I2Cインターフェース、そしてFCC/IC、ETSI、MIC (日本)の認証を取得したArm CryptoCell 312セキュリティサブシステムをサポートしています。   Type 2EGは、超低消費電力を誇る、ユーザー用途に特化した強力なMCUコアを特徴としており、統合型IoTネットワークセキュリティプラットフォームや豊富な周辺インターフェースを備えつつ、非常にコンパクトなサイズにまとめられています。オンボードアンテナと外部アンテナのオプションを提供します。   2EGのBluetooth v5.2は、スループットの向上、ブロードキャスト容量の拡張、そして長距離および近接の要件に対応するための改善されたチャネル共存アルゴリズム (SCA) を提供します。このモジュールは最大サイズ7.4 x 7.0 x 1.0 mm (最大値) で、PCBアンテナを内蔵したLGAパッケージを採用し、外部用ピンパッドアンテナもオプションで利用可能です。最大送信出力は6dBmで、受信感度は -96dBm @ 1Mbpsです。超低消費電力で、送信時は 4.3mA @ 0dBm、受信時は 2.7mA @ 1Mbpsを消費します。また、睡眠モードでは 36nA @ 3V VBATの消費電力を実現しています。

結論

スマートホームやIoTアプリケーションにおけるWi-FiおよびBluetooth技術の継続的な発展と進化により、より便利で可能性に満ちたインテリジェントな暮らしが実現しています。Wi-Fi技術の高速な通信と広い範囲のカバー力により、スマートデバイスは迅速に接続し、相互運用性を実現することで、ユーザーによりインテリジェントなホーム体験を提供します。一方で、Bluetooth技術の低消費電力と短距離通信の特性により、デバイス間で効率的な通信が可能となり、スマートホームデバイスのスマートな制御と監視機能を実現します。村田製作所が開発した高度に統合されたWi-FiおよびBluetoothモジュールは、スマートホームやIoTデバイスの開発を加速するものであり、さらに探求し採用する価値があります。