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Bluetoothで300メートル超の伝送距離を実現?環境センサソリューション!

IoTにおける近距離無線通信技術のトレンド

スマートフォンやヘッドフォン、ウェアラブルなどの普及により、IoT組み込みシステムでは費用対効果が高く、低消費電力、かつシームレスに接続できる共通規格のBluetooth(以下、BTと略)、Bluetooth Low Energy(以下、Bluetooth LEまたはBLEと略)が採用された機器が普及しています。 これからもインターネットに接続される機器・システムへのBLEの導入は加速していくと考えられます。

Bluetoothの一般的なイメージ

この記事を参照されているあなたも、ウェアラブル端末で測定したハートレートや歩数をスマートフォンでチェックしたり、忘れ物防止のための無線タグをバッグに取り付けたりと、既にBLEを用いた製品・ソリューションをお使いではないでしょうか?
  上記で挙げた導入事例では、せいぜい数メートルの通信距離が確保されていれば問題ありませんのでBluetoothと聞けば、1) 通信距離は数メートル程度、2) 通信ケーブルの代わりになる1対1の接続、というようなイメージを持たれていないでしょうか?

広範囲かつバッテリーレスで実現するBLEセンサソリューション

先述のとおり、BLE規格に対応したシステム・端末は数え切れないほどリリースされています。 より多くのデバイスと、より長い距離で通信でき、それでいて簡単に設計することが可能であれば、新規/既存のアプリケーションを問わず、様々な分野の製品・システムに応用することが可能です。   今回の記事では私たちマクニカが考える応用例として、Cassia Networks社のBluetooth Router (以下、BT HUBと略)と、Cypress Semiconductor社の超小型BLEモジュールを組み合わせた、広範囲をカバーする環境センサネットワークをご紹介します。

BT HUB + BLEモジュールで形成するセンサネットワーク

Cypress Semiconductor社からご提供しているBLEモジュールは、バッテリーレスで周囲環境(温度・湿度)をセンシングし、BLE通信でセンサから得たデータをレポートする機能を有していますが、単品では規格の制約により広範囲にわたって設置することができません。 Cassia Networks社のBT HUBを設置することで環境次第では300m以上の距離での通信を可能とし、かつ1台につき最大40個のBLE機器を接続することができます。BeaconのようなAdvertiseの場合、数百個のBLE機器からデータを受信することが可能です。

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ソリューション概要

Enterprise Bluetooth Router

Cassia Networks社

“300+m”, “3 Walls”, “40 Devices” 300mを超える距離をサポートし、40個/ユニットまでのBLEデバイスの接続を可能とする、BLE対応のHUB・ルータです。 BLE機器の設定等は一切変更せずにネットワークに接続することができます。

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Cassia Networks社 BT HUB概要

Bluetooth Low Energyモジュール

Cypress Semiconductor社

BLEモジュールを駆動するためのEnergy Harvest PMICとソーラーセル、暗所での駆動を考慮したスーパーキャパシタ、温度と湿度を測定できるセンサが、わずか1コインサイズに集約された、超小型バッテリーレスのBLEモジュールです。

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Cypress Semiconductor社 BLEモジュール概要①

BLEモジュールのブロック図と、モジュール評価にご利用いただける各種OS(iOS、Android、Windows)向けのアプリケーションソフトウェアを下記にてご紹介します。

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Cypress Semiconductor社 BLEモジュール概要②

応用事例

弊社が考える、両社の製品を用いた応用事例を下記でご紹介します。

農業施設

空間内の温度や湿度、各センサのIDデータを多数のBLEセンサから吸い上げ、ビッグデータとして活用することができます。

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農業施設内の温度/湿度管理

医療・介護・教育・フィットネス施設

部屋ごとの温湿度をリアルタイムに測定でき、血圧計、呼吸器、心拍計、血糖値計などのウェアラブル端末/機器が接続されていればリモートで集中管理することが可能です。

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施設内の温度/湿度や、ユーザ毎の活動量、心拍、血糖値などを一元管理

医療・会議施設と同様に、ウェアラブル端末との組み合わせによって、生徒の出欠管理・健康管理、教員の出退勤管理、校内アセット管理などが可能です。

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出欠、出退勤のアセット管理

すぐに、簡単に、評価を開始できます

評価ボード・SDK

Cassia Networks社、Cypress Semiconductor社ともに、すぐに触っていただけるSDKをご用意しています。Cassia Networks社からは、自社HUBと、PC、モバイル端末、ウェアラブル、センサーなどを接続評価するためのSDKを提供しており、Cypress Semiconductor社からは、先に紹介したBLEモジュールおよび、各種OSで評価できるアプリケーションソフトウェアを提供しています。これらの評価ボード・SDKは個別にご提供することはもちろん、両社の製品を組み合わせて簡単に評価できる環境や、サンプルファームウェアなども用意しています。

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既存のIoT, ウェアラブル端末と接続評価できるSDK

 

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Solar BLE sensor / Debug board

> 小型かつ薄型デザイン : 直径25mm、高さ5.5mm
 (ケースサイズ)

> エナジーハーベスティングPMIC S6AE103Aと
 EZ-BLET™ PRoC™ モジュール(CYBLE-022001-00)搭載

> 15mm x 15mm 小ソーラーセル搭載

> 最低100luxの照度環境から動作可能

> 温度、湿度センサー搭載

> スーパーキャパシタに蓄電された電力で、
 最大30時間ソーラー発電なし(暗所)で動作可能

IoT、ビッグデータの活用手段として

今回の記事ではCassia Networks社のBT HUBと、Cypress Semiconductor社のBLEモジュールで実現する環境センサネットワークをご紹介しましたが、これはほんの一部であり、既存のウェアラブル端末との組み合わせなどにより、他にも様々な用途・環境でご検討いただけるソリューションであると考えています。

もし、貴社システムに新たな無線ネットワークや、BLEセンサの組み込みをご検討されていましたら、是非ご検討ください。

それぞれの製品の技術情報、各種サンプルやSDKの提供可否、またソリューションに関する詳細情報などについては、お気軽に以下からお問い合わせください。

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