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IoT機器の 無線通信品質 確保に

Testing IoT Devices

IoT機器がつながりにくい… なぜ?

Reasons for Unreliable IoT Device ConnectionsIoT機器がインターネットにつながりにくかったり、IoTアプリケーションの接続が不安定だったりした経験はありませんか?そういった問題の原因はIoT 機器の設計や製造過程に潜んでいることがあります。よって、商品化される前に設計や製造の段階で、実際の使用環境における通信接続品質を予め確認することで問題の解決を期待できます。 IoT 機器は、中継機器(ルータなどのアクセスポイントやノード)と通信し、通信ネットワークに接続されます。何らかの原因によって無線通信が不安定になると、データの再送信が頻繁に生じます。その再送信の頻度が一定レベルを超えてしまうと、なかなかつながらない、期待した通信速度が出ない、消費電力が増えるなど、想定外の問題が顕在化します。つまり、「つながった」「アクセスポイントで測定した」と確認したつもりであっても、実は、設計・製造時から通信障害を発生させかねない状態ということが起こり得ます。そのような状態のままにしておくと、エンドユーザーの利用時における通信環境次第で通信トラブルが多発するといった事態にもなりかねません。

電波の品質が良い場合、悪い場合

IoT機器の「無線通信品質」とは?

IoT製品技術者には、デジタル無線機能を搭載するために無線通信技術の知識や経験が求められます。それには多くの時間を要するため、最も簡単な解決手法の一つとして、市場に流通する既成の無線通信モジュールをIoT製品に搭載するという方法があります。既成の無線通信モジュールであれば、モジュールベンダーが無線通信規格や法規制に準拠していることを保証しているからです。
しかしながら、無線モジュールの通信品質と、それを搭載したIoT 機器の通信品質はイコールではありません。IoT 機器が実際に使用される状況では、障害物による電波の減衰や、外来の電波との混信が起こります。また、無線モジュールがIoT 機器に搭載された状態では、機器内での電波の反射や干渉が生じます。

電波の衰退、電波の混信、機器内での電波の反射、機器内干渉

すなわち、IoT 機器の無線通信品質とは、IoT 機器が完成した状態で、実際の使用環境における品質を意味します。

IoT機器の「無線通信品質」 = 完成状態、かつ実際の使用環境における品質

詳細:IoT機器の通信品質を確保するためには >

メニュー内の「資料ダウンロード」の掲載情報も合わせてご覧ください。

IoT機器の「無線通信品質」を確保するには?

具体的にどのようにして「無線通信品質」を確保すればよいのでしょうか?いくつかの視点から、品質確保における課題や留意点を紹介いたします。

ユースケースごとの課題

スマート家電

Smart Home Electrical Goods

家電製品に無線通信機能を搭載するにはどのような点に気を付けるべきか?
掃除機や冷蔵庫など、以前は通信機能が搭載されていなかった家電製品にも、通信機能が搭載されることが次第に増えてきました。家電製品技術者が製品品質保証において新たな課題に直面していると言えます。
詳細:IoT機器の通信品質を確保するためには >
法規制・規則に準拠しているか?
搭載した通信機能が販売・使用予定地域における法規制・規則を守って動作しているかを確認することが必須です。
詳細:IoT製品・機器が守るべき法律・規格とは >
実際の使用環境を考慮しているか?
詳細:IoT機器の通信品質を確保するためには >

Customer Scenario

アンテナやパワーアンプなどのRFコンポーネント

アンテナやパワーアンプなどのRFコンポーネント

実際の5GユースケースにおいてRFコンポーネントに求められることは?
RFコンポーネントはIoT機器の性能を決定づける重要な要素です。高度な無線通信技術や複雑な通信性能を実現するためには、RFコンポーネント単体のみを製品評価するだけではIoT機器の品質を保証することがもはや不十分で、完成後のIoT機器に対しての製品評価が求められるようになっています。

Customer Scenario

CPE/FWA 機器(固定無線アクセス機器)

CPE/FWA 機器(固定無線アクセス機器)

なぜモジュールとアンテナ搭載後の性能評価が必要なのか?
無線通信技術は複雑です。よって、無線通信モジュールそのものが通信規格や法規制に準拠していたとしても、完成後のIoT機器が準拠しているとは限らないため、完成後の状態で性能を確認することが必須です。CPE/FWA機器については、ピークスループットや発熱状態を確認することがとても重要です。

Customer Scenario

建設機器、農業機器

建設機器、農業機器

屋外における接続性を確保できているか?
IoT技術によって機器の遠隔制御や機器からのオンタイムデータ取得が可能になりました。しかしながら、屋外ではさまざまな電波が飛来しているため混信など通信性能が低下するリスクが高まることを技術者は考慮する必要があります。それらの電波によって通信障害が生じることもあり得るため、実際の使用環境に適した通信性能を開発段階のうちに検討することが求められています。
遅延時間は許容範囲か?
正確かつクリティカルな機器操作を保証するため、遠隔制御には迅速なレスポンスが求められることがあります。データパケット送信が遅延すれば操作者が違和感を抱くと言われており、レスポンスの遅延に伴って操作が遅れれば事故につながる可能性すらあります。

スマートファクトリー

スマートファクトリー

生産設備との通信接続は検証されているか?
「インダストリー5.0」構想においてスマートファクトリーは注目を浴びています。スマートファクトリーでは、多数の生産設備やセンサーとの同時多接続通信を実現することでオンタイムデータを取得し、データ活用が可能な仕組みを立ち上げます。たとえば無線LANによる無線通信をそこに用いた場合、同時接続通信の増大に伴う外部ノイズやパケット通信量の増加を受けて、通信がつながりにくくなる恐れがあります。よって、実際の使用場所に応じて適切な通信規格を検討する必要があります。

VR/AR/MRゴーグルなど、リアルタイムで大容量通信を行うIoT機器

Products, such as VR/AR/MR Goggles, using Large Data Traffic in Real Time

スループットは十分か?
XR技術によって、エンターテイメントや遠隔操作といったユースケースにおいてIoT機器のサービス向上が実現できるようになりました。ユーザーエクスペリエンスを高めるには、XR機器が高精細、高フレームレート映像のデータ通信接続を安定して提供できなければなりません。XR機器の通信品質が不安定になることがあれば、ユーザーの期待に応えられずユーザーに不満を抱かせた結果、将来のビジネス機会を逃すかもしれません。
通信接続の安定性は検証されているか?
ユーザーがXR端末を突然動かす場合にデータ通信遅延が生じ得るため、安定した通信接続が維持できているか確認することが必要です。

Customer Scenario

スマートメーター、パワーグリッド

スマートメーター、パワーグリッド

低消費電力であることが確認されているか?
通信の容量と頻度が少ないユースケースであるため、品質確保の観点から、電池寿命を長くすべくIoT機器は低消費電力であることが望ましいです。IoT機器ベンダーが適切な無線技術を採用し、低消費電力の必要性に留意したうえで設計することが求められています。そのため、ほとんどのIoT機器はデータ転送時間を最小化できるよう設計されています。もしIoT機器に何らかの問題が発生して頻繁にデータ再送を始めることがあれば、電池寿命を縮める深刻な問題になり得ます。

メニュー内の「資料ダウンロード」の掲載情報も合わせてご覧ください。

通信規格に関係する課題

IoT機器や提供するサービスが想定外の課題に直面する事態を防ぐべく、各種通信規格の違いと、長所・短所を正しく把握することが重要です。

通信規格に関係する課題

ものづくりプロセス別の課題(企画、設計・開発、製造、検査)

企画

企画

IoT機器の使用環境を想定し、適切な通信規格を選定する。法的適合性を調査し、必要な措置を取る。
通信規格の選定と合わせて、機器が使用される国における電波関連の法的適合性を調査し、必要に応じて販売認可の取得や免許申請などを行いましょう。
詳細:IoT製品・機器が守るべき法律・規格とは >

設計・開発

設計・開発

無線モジュール実装状態、かつ実際の使用環境において要求性能を満たすよう設計し、評価する。
無線モジュールの配置に関しては、金属部品などによる電波の反射や、電源回路やICチップから発する電磁波による電波干渉の影響を考慮して設計しましょう。
詳細:無線LAN製品設計ガイド ~製品設計・開発編 >

製造・検査

製造・検査

製造ライン上で実際の使用環境を考慮した項目と内容で評価する。
完成した製品の状態において、通信の性能や接続性を検査しましょう。
詳細:無線LAN製品設計ガイド ~商品化後編~ >

資料ダウンロード

Broadband Communications and 5GTechnologies for the Post COVID-19 Pandemic Era
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COVID-19後の時代に求められるブロードバンド通信と5Gテクノロジー

本ホワイトペーパーでは、顧客構内機器(CPE: Customer Premises Equipment)の開発の動向など、COVID-19のブロードバンド通信で注目されるトピックを世界動向も含めてご紹介します。

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Key Technical Aspects of 5G-NR

世界各地で5Gの実用化が広がっている今、5Gの技術や最新トレンド(2022年)のご理解に役立つポスター(英文)をお届けいたします。

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5G端末における動画品質を評価

アンリツはスパイレント、東陽テクニカと協業し、ビデオ通信の需要増加に応えるべく、新たな5G動画品質評価ソリューションを実現しました。

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Key Technology and Physical layer Test Specifications for IoT

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ホワイトペーパー: IoT機器の通信品質を確保するためには

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アンリツのIoT機器通信計測ソリューション

5G IoT

FR1(~7.125 GHz)とFR2(ミリ波帯)のRF試験、プロトコル試験、アプリケーション試験を1台でサポートします。
ラジオ コミュニケーション テストステーションMT8000A >

送信・受信試験を高速で行う、大量生産ライン向け測定器です。搭載するユニットの選択により、多様な無線通信規格に対応します。
ユニバーサルワイヤレステストセット MT8870A >

3GPP準拠の規格適合試験を行う、コンフォーマンステストシステム。
New Radio RFコンフォーマンステストシステム ME7873NR >

LTE, LTE Cat-M1, NB-IoT

LTE、LTE Cat-M1、NB-IoT搭載端末の研究開発に適した、RF送受信試験が可能な測定器です。

ラジオ コミュニケーション アナライザ MT8821C >
4G MT8821C/MD8475B

無線LAN(Wi-Fi)

無線LAN搭載端末の研究開発に適した、RF送受信試験が可能な測定器です。最新規格IEEE 802.11ax 6 GHz帯(Wi-Fi 6E)にも対応しています。

ワイヤレスコネクティビティテストセット(WLAN 用測定器) MT8862A >

WLAN (WiFi6E) MT8862A

送信・受信試験を高速で行う、大量生産ライン向け測定器です。搭載するユニットを選択することにより、多様な無線通信規格に対応します。

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MT8870A

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Advantages and challenges of 6-GHz band

Bluetooth®

Bluetooth® モジュール/デバイスのRF試験に対応します。R&Dや製品検証、製造工程での幅広い用途に使用できます。最新規格Bluetooth v5.1(AoA/AoD)にも対応しています。

Bluetooth テストセット MT8852B >
Bluetooth Test Set MT8852B

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Bluetooth® v5.1 テストソリューション >

Bluetooth®のワードマークおよびロゴは、Bluetooth SIG, Inc.が所有する登録商標であり、アンリツはこれらのマークをライセンスに基づいて使用しています。

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