無線ハードウェアの開発に向けての知識を現在進行形でまとめておく
BluetoothやZigbeeなどを用いた電子工作用
伸びてきたら分離をする予定
微弱無線局
総務省 微弱無線局の規定ページ ttp://www.tele.soumu.go.jp/j/ref/material/rule/
概要
発射する電波が著しく微弱な無線局で、総務省令で定めるもの
該当する危機から3mの距離での電界強度が一定値以下であるものは微弱無線局とみなされ
無線局の免許は必要ない
しかし、無線通信周波数のすべての範囲で許容値以下でなければならないので
使用するマイコンのクロックなどが電波として出ているだけでも電界強度を超えているのであれば
微弱無線局には含まれなくなるので注意がいる
用途
自動車のキーレスエントリ
イモビライザ
医療用モニタリングシステム
オモチャ
メリット
規格がないため電界強度が超えていなければ免許が不要
デメリット
到達距離が短く妨害を受けやすい
電界強度を超えている場合使用者が罰せられる(性能証明ラベルがある)
その他
小電力無線局
概要
電波法の無線設備規則の中の第49条の20が
小電力データ通信システムに関して規定している
Bluetooth
| 技術仕様 | 項目 |
|---|---|
| 規格 | IEEE 802.15.1 |
| 周波数 | 2.4Ghz |
| 到達距離 | 10m ~ 100m |
| 伝送速度 | 1Mbps |
| 消費電量 | 120mW |
| 接続数 | 7(ピコネット |
バージョン
- 2.1
- 3.0
- 4.0 BluetoothLE対応
CLASS
- Class1 100m
- Class2 10m
- Class3 1m
※電波減衰について (要検証)
高周波電波を反射・吸収する物質干渉度
- 低 (木材・合成物質・ガラス)
- 中 (水・煉瓦・大理石)
- 高 (土壁・コンクリート・防弾ガラス)
- 最高 (金属)
プロファイル
- SPP Serial Port Profile
- HID Human Interface Device Profile
- A2DP Advanced Audio Distribution Profile
特徴
- 伝送スピードは1 Mbpsと、ある程度の速さがある
- 消費電力は無線LANよりは少ないがZigBeeよりは上
- 接続数は7接続と少なめ
- 音声とデータのアプリケーションで利用できる
- ネットワークへの参加・離脱が簡単
- 周波数ホッピングによる無線技術間の干渉を軽減する
- スリープからの復帰に1 Sec データ送信できる状態になるまで2~3 Sec
キーワード
周波数ホッピング・スペクトラム拡散(FHSS)
ある一定の周期で搬送波の周波数を切り替えて(ホッピング)通信を行う。
送信側と受信側も全く同様に周波数(チャネル)を変更することで正常な通信が行われる。
Bluetoothでは2.4Ghz帯の広帯域を(2402~2480Mhz)!Mhzごと
合計79のチャネルを設定しており、秒間1600回チャネルの切替行いながら通信を行う。
このことで干渉する周波数を発生させる機器が周囲に存在していても
極力影響を減らすことができる。
しかし
ホッピング通信している中でWiFiチャネルと衝突した場合
一般的なWiFiの送信出力が15dBm(30mW)前後に対して
Bluetoothは4dBm(2.5mW)以下なので
衝突するとBlue Toothが負ける
その結果
WiFiはパケット損失を検出して送信レートを下げる(性能微減)
Bluetoothはパケット損失をタイムアウトで検出・再送(性能大減)
セントラルとペリフェラル
Bluetoothにおいての役割
セントラルとペリフェラルについて
セントラルは中心機器 ペリフェラルは周辺機器
リモコンがペリフェラル 中央機がセントラルとなる
通信の流れとしては
1.ペリフェラルからセントラルに自分の存在をコネクタ
2.セントラルがそれを検出する
3.アドバタイジングの終了
4.セントラルからペリフェラルへどのような機器なのか調査をする
5.ペリフェラルからセントラルへプロファイルの送信
6.セントラルからペリフェラルへデータ要求
7.ペリフェラルからセントラルへデータ送信
※:アドバタイジング
自分の存在を定期的に発信し続ける
AFH
Adaptive Frequency Hopping
パケット損失が頻発するチャネルを検出し
そこを使わないようにして信号を送信する
周波数の住み分け
ZigBee
| 技術仕様 | 項目 |
|---|---|
| 規格 | IEEE 802.15.4 |
| 周波数 | 2.4Ghz |
| 到達距離 | 10m ~ 75m |
| 伝送速度 | 250kbps |
| 消費電量 | 60mW |
| 接続数 | 65535 |
特徴
- 伝送スピードは250kbpsとあまり高速ではない
- 消費電力は一番小さい
- 接続数は一番多い
- 消費電力の少なさから数か月から数年の動作が可能である
- デジタル信号がメインなことから音声信号を送信するのは難しい
NFC
IrDA
キーワード
スペクトラム拡散 バーカー符号