实现各种物体的网络互联超小型、低功耗蜂窝LPWA模块(后篇)

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在前篇中,我们介绍了村田制作所(以下简称“村田”)的蜂窝LPWA模块的优势——超小型、低功耗的意义,以及在开发过程中为实现这一特性所进行的工作。村田在安装在智能手机等中的无线通信模块的供应方面占用较大的份额。在开发超小型、低功耗的模块时,可以充分利用这些开发实绩。但是,与针对智能手机的开发工作相比,安装在物联网设备上的模块的开发工作的注意事项似乎有所不同。在后篇中,我们向村田询问了为向开发物联网设备的客户提供便于使用的模块,他们所开展的工作。

即使是不熟悉无线技术的客户也能轻松稳定地连接
⸺村田到目前为止开发并提供了多种针对手机的无线通信模块。在开发模块时,针对手机和针对物联网设备的开发工作有哪些不同呢?

开发物联网设备的企业并非都熟悉无线通信技术。可以说这一点是二者最大的不同之处。

开发及生产手机的客户在制造手机这一无线通信设备方面积累了多年的实绩。因此,他们很熟悉高频电波的处理方法,以及为了制造能够在各种场所使用的终端而需要注意的事项等。此外,由于通信质量和可靠性将直接关系到终端的价值,因此在这一领域中投入的开发资源也是巨大的。

相比之下,许多开发物联网设备的客户在开发技术时会将注意力集中在传感器等数据收集手段上。例如,如果是开发用于农业的物联网设备的客户的话,就会在开发技术时着眼于检测稻田温度的地点、方法及频率等。传输数据的无线技术的确是不可或缺的功能。但是,区分无线技术的技术难度较大,如果可以的话,我们不想深入探讨。许多客户都认为,能够从外部调用稳定的数据传输手段是再好不过的了。有些客户虽然在无线功能方面也尝试了自主开发,但是由于难以应对其难度,最终还是会向村田寻求建议。

与运营商建立战略合作关系,制造能够稳定连接的模块
⸺即使是同一个无线终端,情况也大不一样呢。那么,在开发针对物联网设备的蜂窝LPWA模块时,你们都注意了哪些方面呢?

我们是无线通信方面的专家,所以我们认为由我们来制造任何人都能稳定连接且使用起来得心应手的无线通信模块是很重要的。因为如此一来,客户就能更轻松地开发物联网设备,并能将更多精力放在他们最注重的数据收集部分*1。

*1 推动客户的物联网设备开发工作的措施不仅限于模块的开发。村田还拥有除模块以外的其他多种产品,并会通过天线设计辅助、电池仿真、适合应用的电池提案等多个方面提供帮助。

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我们在无线通信模块的连接性验证测试方面拥有丰富的经验。例如,在使用了多年的Wi-Fi方面,新的通信标准的接连问世导致市场上出现了同时使用多个规格标准的复杂情况,使测试项目数量变得庞大。针对此现象,村田制定了特有的评估项目,可准确且高效地进行验证。另外,我们还向采用了村田的模块的客户提供测试服务,众多客户在多达70种产品和1000万台应用设备的开发中都利用了我们的测试服务。我们将这些知识也运用到了蜂窝LPWA模块的评估中,通过优化软件制造出可稳定连接的模块。

另外,需要注意的是,即使物联网设备本身的完成度很高,如果无法与需要连接的系统顺畅联动,那么就无法实现稳定的连接。事实上,在完成物联网设备制造后的运营阶段,有许多客户都遇到了瓶颈。

在蜂窝LPWA模块的开发方面,我们与运营商进行合作,为使系统和模块能够顺畅联动而进行了精细的制造。例如,我们与SoftBank股份有限公司(以下简称“SoftBank”)建立了战略合作关系,并对SoftBank的物联网平台实施了最优化的调频和验证。通过这一验证,只要使用村田的模块,就可以毫无障碍地利用SoftBank的平台。

与这些运营商和事业伙伴的合作目的,也是为了能够轻松使用高通信质量、高安全级别的先进通信协议。例如,在运营商提供的针对物联网的服务中,经常会使用名为OMA LwM2M*2的协议,只要在模块中预先装入该协议,客户就可以轻松地连接到运营商的物联网平台。此外,有时还有可能需要使用名为NIDD*3的技术以增强安全功能,这时我们就会与运营商和事业伙伴进行协商,预先在模块中装入利用这些技术的软件。我们与其他世界各国的运营商之间也进行着同样的合作。

*2 OMA LwM2M是Open Mobile Alliance Lightweight Machine to Machine的缩写。它是用于管理连接各机器的数据通信和物联网设备的协议。

*3 NIDD是Non-IP Data Delivery的缩写。如果持有IP地址,服务器就很容易成为遭受攻击的对象,因此这是一项有意进行非IP结构化并传输数据的技术。

遵守无线电法、全面协助获得运营商认证
⸺遵守各个国家和地区的无线电法及获得运营商认证的工作是由谁来进行的呢?

可以在模块级别获取认证时会由我们负责。蜂窝LPWA中使用的高频标准以3GPP*4为基准,并由各运营商等以此为基础制定评估项目。其内容基本基于LTE,但作为LPWA特有的评估项目,还增加了与低功耗化相关的项目。在开发模块时,确保能够准确验证所制定的评估项目的评估环境是非常关键的。村田对用于评估的设备投入了充足的资金,建立起的体制可以应对其他公司所无法评估的项目。

*4 3GPP是3rd Generation Partnership Project的缩写。它是为LTE和5G等在全世界使用的移动通信系统制定标准的组织。该组织成立的初衷是为了制定针对第三代手机的无线通信技术规格,但在第三代手机之后,该组织依然在继续制定规格。

但是,在很多情况下,如果不是嵌入模块的应用设备的形式,就无法获得认证。在这种情况下,我们会提供获得认证所需的数据,或协助客户进行事先验证,帮助客户开发应用设备。

蜂窝LPWA利用的无线电的频率因国家和地区而异,而村田设计的模块则可在全世界各地使用。但前提是模块必须符合使用的国家和地区的无线电法。在物联网设备的制造商客户中,很多客户在商品供应地并没有设立业务据点,所以我们会与当地的运营商合作,提供适合供应地的技术方面的支持。村田在美国、欧洲、亚洲等世界各国都设有据点,这一点无疑是我们的一项优势。

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工业物联网设备需实现长期的可靠性和环境耐性
⸺平时,我们很容易认为智能手机这类通信终端连接到网络是理所当然的,但实际上这离不开众多工程师的努力呢。

除了确保稳定的连接外,还有其他物联网设备模块特有的、不同于针对手机的需求。

就一般的家用设备而言,绝大多数消费者都认为如果过了保修期,那么设备坏掉也是不得已的。想必很多人都认为最长使用5年,或者至少使用2、3年就足够了吧。相比之下,工业物联网设备有时可能需要具备超过10年的长期可靠性。我们的模块还尤其推行低功耗化,并设想了10年以上不需要更换电池的使用场景,因此确保其长期可靠性是十分重要的。我们在Wi-Fi等无线通信模块的开发方面也进行了高水准的可靠性试验,为保证即使是家用设备也不容易损坏而进行了精细的制造。因此,我们的产品也能满足对于工业设备可靠性的需求。

此外,安装了蜂窝LPWA的物联网设备还可能会在室外或恶劣的环境中使用。因此,我们设想了在严峻的工作环境下使用的情况,并进行了负载试验,不仅从温度方面,还从湿度、撞击等各个方面进行了反复测试,确认了产品在多数场景下可以使用的可靠性。有些应用不仅需要在防水性等模块层面下功夫外,还必须要有针对组件的措施。此时我们就会贡献村田所拥有的知识,帮助客户进行设计。

蜂窝LPWA的应用将扩展至全世界的各个产业
⸺我感觉今后蜂窝LPWA的应用范围将会扩大。你们尤其期待它在哪些应用中扩大应用范围呢?

考虑到蜂窝LPWA的应用适用性,我认为不仅在日本、美国和欧洲的发达国家,在巴西、墨西哥、菲律宾等发展中国家也有扩大应用的可能性。例如,监控广袤的农田和大批家畜的放牧状态的智能农业,就是很有可能扩大利用的应用领域之一。

另外,作为发挥我们所开发的模块的优势的应用,我们也期待它在必须实现小型化的可穿戴设备方面扩大应用。在家庭医疗和保健领域,应该也有各种各样的使用场景。客户对我们的评价是,如果要在可穿戴设备中使用蜂窝LPWA,那么模块就考虑选择村田制造的产品。

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成为开拓物联网全新使用场景的先锋
村田的蜂窝LPWA模块通过实现较好的超小型、低功耗,在开拓物联网全新使用场景时应当会充当先锋的角色。即使没有无线技术方面的专业知识也能稳定连接网络,这一便利性也有助于拓宽应用范围。事实上,很多与物联网相关的应用开发项目都表示有意与我们合作,村田每天都在学习的过程中致力于开发工作。如果可以利用世界上1万亿个传感器并降低成本,那么我们就能够掀起一场创新革命,将所用过去本地通信支持的技术运用到所有广范围通信中。

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左起依次为管理负责人兵库先生、管理负责人藤原先生、商务拓展负责人王女士及川中先生

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