はじめてのWi-Fi

今回は、Wi-Fi®製品を初めて扱うお客様、Texas Instruments(以下、TI社と表記)の Wi-Fi 製品をご検討いただくお客様を対象として Wi-Fi についてご紹介します。

Wi-Fi ってどんなもの?

身近なWi-Fi

コンビニや駅などで「Wi-Fi 使えます」「Free Wi-Fi」の表示をよく見かけますが、一般的な Wi-Fi のイメージは「スマホや パソコンでインターネットに接続するもの」だと思います。皆さんはいかがでしょうか? 

他にも、携帯ゲーム機同士や、スマホとプリンタなど機器同士のデータ通信に使うことをイメージされることが多いようです。 そんな身近なところで利用されている Wi-Fiについてご紹介しましょう。

Wi-Fi とは・・・

●Wi-Fi (Wireless Fidelity)
Wi-Fi無線LANの標準規格です。
「Wi-Fi Alliance」という業界団体によって、国際標準無線規格の「IEEE 802.11規格」に準拠した製品に対して発行しているブランド名のことを言います。つまり、IEEE 802.11規格を利用している無線通信機器が「Wi-Fi Alliance」のテストに合格すると「Wi-Fi」という名前を使用できます。Wi-Fi は、最大で伝送速度 100Mbps、通信距離 100m 程度に対応しています。

IEEE 802.11 とは

●IEEE (The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.)
IEEEは規格の標準化を行う米国電気電子学会のことで「アイトリプルイー」と読みます。「802」はIEEEの「802委員会」、「.11」はその中の「ワーキンググループ11」であることを示しており、IEEEのワーキンググループによって規格が策定されます。802.11の標準規格には、以下のような規格があります。

標準規格 使用周波数 チャンネル幅 最大伝送速度
802.11b 2.4GHz帯 22MHz 11Mbps
802.11a 5GHz帯 20MHz 54Mbps
802.11g 2.4GHz帯 20MHz 54Mbps
802.11n 2.4GHz/5GHz帯 20/40MHz 600Mbps
802.11ac 5GHz帯 80/160MHz 6.93Gbps

Wi-Fiの使用周波数帯について

Wi-Fiは、ISMバンドと呼ばれる周波数帯のうち、以下の2つを利用しています。ISMバンドとは、産業・科学・医療(Industry Science Medical)分野で汎用的に使うために割り当てられた周波数の帯域(バンド)で、一般ユーザに開放している周波数帯です。

●2.4GHz帯
対応機器が多く、障害物に強いのがメリットです。しかし、「Bluetooth」「無線ヘッドフォン」「電子レンジ」など、様々な機器が2.4GHz帯を使用しているため干渉が起きやすい周波数帯でもあります。

●5GHz帯
2.4GHzと比較してまだ主流ではありませんが、高速であり、他の機器と干渉が少なく安定した通信が確保できるというメリットがあります。しかし、障害物に弱いという弱点も持ちます。日本では「衛星通信システム」や「気象レーダー」がこの周波数帯域を使っています。

Wi-Fi のモード

Wi-Fi では、機器間で通信するときにいくつか異なるモードがあります。

●インフラストラクチャモード
親機を介して子機同士が通信するモードです。一般的な無線LANの利用モードになり、家庭や企業で用いられます。この時の親機のことをAccess Point(以下、APと表記)、子機のことをStationと呼びます。

●アドホックモード
アドホックモードは、親機(AP)が存在せず、子機同士が直接通信するモードです。接続したい子機のどちらもアドホックモードに対応している必要があります。携帯ゲーム機同士での通信にも使用されています。

伝送速度について

データの伝送速度はデータレートやビットレートなどとも呼ばれ、単位はbps(bit per second)が用いられます。bpsは一秒あたりに伝送可能なビット数を表します
例えばIEEE 802.11bは最大伝送速度が11Mbpsとなっていますが、これは実際どの程度の速度なのでしょうか?
皆さんのスマホの写真データのサイズを調べてみてください。
例えば、その写真データのサイズが 100kByte (800kbit)として計算してみましょう。
800K(bit) ÷ 11M(bps) = 800/11000 ≒ 0.072… (秒)
この写真データの転送には最速で、約0.07秒かかります。
11MByte(88Mbit)の動画データを送ろうとしたら最速で約8秒かかるという計算になります。

Wi-Fiのセキュリティ

●セキュリティの重要性
Wi-Fiの電波は強力で遠くまで飛ぶため、電波が届く範囲であれば誰かに傍受され悪用される危険性があります。そのため、通信中にやりとりしているデータにセキュリティをかける必要があります。そんなセキュリティ機能を有しているのもWi-Fiの特徴の1つです。

Wi-Fi ってどんなところで使うの?

Wi-Fiの特徴

Wi-Fiの主な特徴は以下のようになります。

●100m程度の通信距離
●通信速度が高速
●セキュリティ機能

この特徴を生かして、いろいろなところでWi-Fiが使われています。

Wi-Fiの使用例

『モノ』のインターネット  IoT (Internet of things)

パソコンやスマホだけでなく、テレビやデジタルカメラ、プリンタ、白物家電などなど、すべてのモノがインターネットに繋がることを「IoT」といいます。現在は「IoT化」が盛んであるため、どんな製品(モノ)にもWi-Fiなどの無線機能を持たせることが考えられています。

Wi-Fi の認証って何?

取得が必要な認証について

無線機器を販売する時には、その製品が認証されている必要があります。

各国電波法の認証(例:技術基準適合証明ー技適)

製品販売国の電波法に則っているかを証明する認証です。日本でしか使わない製品の場合は技適のみの取得で良いですが、その製品を海外でも使う場合は、その国ごとの電波法認証も必要となります。(例:米国のFCC、欧州のCEなど)

無線規格のロゴ認証(Wi-Fi Alliance認証)

Wi-Fi製品をリリースする際に取得する必要があります。これは、Wi-Fiの規格(IEEE802.11) 従っていることを証明するものです。

TI社のWi-Fi製品はどんなものがあって、どんな特徴があるの?

TI社の無線LAN製品の特徴

TI社の無線LAN(Wi-Fiなど)製品では、消費電力が少なく使いやすい広範囲の無線通信ソリューションを提供していますのでご紹介しましょう。

●TI社無線LAN製品群の特徴は以下の通りです。

広範囲のテクノロジー・ポートフォリオ
さまざまな製品群に加え、14以上のテクノロジー、規格、プロトコルをサポートすることにより、広範な ワイヤレス・コネクティビティ・ポートフォリオ を用意しています。


超低消費電力ワイヤレス・コネクティビティ
様々な低消費電力テクノロジーにより、他のマイコン製品より消費電力を半分に削減でき、エナジー・ハーベストによるバッテリレス装置の実現を可能にしています。


使いやすさ
すぐに使えるプロトコル・スタック、TI RTOS、統合開発環境 Code Composer Studio、オンライン・トレーニングや E2Eコミュニティによるサポート、低価格で使いやすい開発キット、複数のリファレンス・デザインなど、ユーザの開発を加速する充実した環境を提供しています。


コストダウン
認証済みのチップやモジュール、ソフトウェアスタックなどを提供し、製品化に必要な認証にかかるコストを大幅に削減します。

TI社 無線製品のポートフォリオ

TI社 Wi-Fi製品

ネットワークプロセッサ、モジュール製品をご紹介します。

●Wi-Fiネットワークプロセッサ
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電波法認証取得済みのモジュール

電波法認証取得済みのモジュールもTI社から提供されています。認証取得の費用、時間を大幅に削減できる場合があります。本モジュールと、外付け部品としてアンテナとマッチング用インダクタ、キャパシタによって、Wi-Fi通信機能を組み上げることが可能です。
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開発キット

PCと開発キットがあれば、Wi-Fi製品の開発が可能です。 Wi-Fi通信を手軽に体験し評価できます。

●CC3220SF LaunchPad 開発キット
CC3220SF ワイヤレスマイコンの開発プラットフォームで、PCにUSBで接続して使用します。

●CC3120 BoosterPack プラグインモジュール
TI社製マイコン MSP430 等の LaunchPad に搭載するプラグインモジュールで、LaunchPad に CC3120機能を追加します。

セミナプログラムの紹介

弊社では、各種無線規格の中からWi-Fiについて、Wi-Fi製品を初めて扱うお客様、TI社のWi-Fi製品をご検討いただくお客様を対象に、「はじめてのWi-Fi」セミナをご用意しております。

本セミナではTI社のWi-Fiソリューションをご案内させていただきます。

Agenda

  • Wi-Fiってどんなもの?(17頁)
  • Wi-Fiってどんなところで使うの? (4頁)
  • Wi-Fiの認証は?(2頁)
  • TIのWi-Fi製品はどんなものがあって、どんな特徴があるの?(10頁)
  • 最後に(2頁)

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