IoT技術の特許権と審査

2021/9/14

IoTの特許を取得しよう!特許権と審査、IoT関連技術を解説

IoTによりこれまでにはなかったアイディアがどんどん商品化されてきています。 ビジネスにおいて、発明を防御するためにも特許の取得はとても重要です。 今回はIoTの特許を取得する上での特許権と審査について解説します。 IoT特許権を取得する必要性はあるのか特許権を得るメリット他社によるコピーを防ぎ、他社の製品開発方針を変える効果がある損害賠償・侵害の差し止めを請求できるライセンス料が得られる技術力の誇示 、顧客・提携先への安心感特許情報の公開で産業界の発展を促すどういうものが特許になるの発明として特許になる ...

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通信モジュールの選び方と注意点

2021/9/13

【2021年度版おすすめ】IoTに使える通信モジュール徹底比較・総集編!

IoTを実現しようと思ったとき、利用可能な通信規格は多数存在します。 それぞれに特徴があって迷いやすいです。 ですから、様々な通信規格について、利点と欠点をまとめた比較記事をお探しの方もいることでしょう。 本記事では、まさにそのようなお悩みを解決するための情報を提供します。 本記事を参考にして頂くと、様々な通信規格の利点と欠点を素早く比較することができ、IoT製品を設計するにあたっての基礎となる情報が簡単に手に入ります。 その結果、製品調査の焦点を絞ることができるので、調査時間を短縮できます。 IoT用通 ...

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LoRaWan

2021/9/8

【2021年度版おすすめ】IoTに使えるLoRaWANモジュール徹底比較

LoRaWANは、LPWA(Low-Power-Wide-Area)と呼ばれる規格の一種です。 920MHz帯のアンライセンスバンドを使用する規格であり、日本国内でも積極的に導入されています。 本記事では、このLoRaWANとは何か、他の規格と比較して、利点・欠点はどのようなものなのか、入手しやすいモジュールは何か、という点について、詳しく解説します。 本記事を参考にして頂けば、LoRaWANモジュールを使って独自のIoT製品を設計する場合の利点と欠点が明確になります。 それにより、基本的なコストパフォー ...

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5Gモジュール

2021/9/13

【2021年度版おすすめ】IoTに使える5Gモジュール徹底比較

5Gは、4G-LTEの後継規格としてより高性能化されており、携帯キャリアを中心に都市部で導入が進んでいます。 また、携帯電話公衆網としての利用以外に、企業の自営通信網としての構築も可能です。 本記事では、5Gとは何か、5G対応の通信モジュールをIoTに適用する場合の利点や欠点、通信モジュールの特徴などについて、詳しく解説します。 本記事を参考にして頂けば、5Gモジュールを使ってIoT製品を設計する場合の主要な情報をまとめて入手することができ、調査時間を短縮できます。 なぜIoTの通信に5Gが必要なのか?5 ...

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ドローン

2021/8/30

ドローンIoT活用事例!ビジネス活用の方法と規制について徹底解説

インダストリ4.0と呼ばれる第四次産業革命で重要なポジションを担うアイテムには、IoTやドローン、AI、ロボット、ビッグデータ、ゲノム編集など様々なものがあげられます。 これらの技術は今後の世界のあり方を、パラダイムシフトさせる強力な技術として注目されています。 ここでは、インダストリー4.0で注目されているアイテムの中でも、ドローンとIoTを組み合わせたドローンIoTにフォーカスを当て解説します。 この記事を読めば、ドローンIoTに関する知見や概要を理解することができるでしょう。 ぜひ最後までご覧いただ ...

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920MHz帯無線モジュール

2021/9/13

【2021年度版おすすめ】IoTに使える920MHz帯通信モジュール徹底比較

920MHz帯は、あらかじめIoTを想定した法整備と通信規格の帯域です。 テレメトリ・モニタリングなど、IoT向けデータ通信用途に関する通信基盤整備のため、総務省が2012年7月から、新たに免許不要で利用可能にしました。 また、国際通信規格としても、IoTを想定した各種LPWA(Low-Power-Wide-Area)が存在します。 本記事では、IoT製品の通信モジュールを検討中の方に向けて、920MHz帯に関する国内の規制の現状や、通信規格の外観、対応通信モジュールについて、解説します。 本記事を読んで ...

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Wi-SUNモジュール

2021/9/13

【2021年度版おすすめ】IoTに使えるWi-SUNモジュール徹底比較

Wi-SUNモジュールは、日本のスマートメーター用規格として普及しており、さらに家電製品と接続できます。 ですから、Wi-SUNをIoT用途で利用するメリットは大きいです。 本記事では、Wi-SUNとは何か、どのようなモジュールが入手できるのか、という点について、詳しく解説します。 本記事を参考にして頂けば、Wi-SUNモジュールを使ってIoT製品を設計する場合に必要な情報がわかります。 なぜIoTの通信にWi-SUNが必要なのか?Wi-SUNの利点・欠点利点1. 920MHz帯は回り込みに強い利点2. ...

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Zigbeeモジュール

2021/9/13

【2021年度版おすすめ】IoTに使えるZigBeeモジュール徹底比較

IoTプロジェクトに使用する通信モジュールとして、ZigBeeモジュールを採用すべきかどうかを検討している、という方のために、IoTに活用しやすい各種製品を、表形式でまとめてご紹介します。 ZigBeeは「ZigBeeAlliance」という団体が推進している国際規格であるため、大手メーカーの製品が流通していますし、日本国内でも利用できる製品があります。 本記事では、インターネットで検索出来て、かつ大手販売代理店・ショップに在庫が豊富にある製品をピックアップして比較・紹介します。 本記事を参考にして頂くと ...

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【2021年度版おすすめ】IoTに使えるWi-Fiモジュール徹底比較

2021年7月27日

IoTに使用する通信モジュールに興味がある・探している、という方のために、IoTに活用しやすい各種Wi-Fiモジュールをまとめてご紹介します。

本記事では、インターネットで検索出来て、かつ入手しやすいWi-Fiモジュールをターゲットとして、比較・解説しています。

ご自分でWi-Fiモジュールを導入したいと考えたとき、本記事を参考にして頂くと、速やかにご要望に合ったWi-Fiモジュールを見つけることができます。

なぜIoTの通信にWi-Fiが必要なのか?

IoTの無線通信にWi-Fiを使用する理由は、以下の通りです。

Wi-Fiを使用する理由

  1. 他の無線通信方式に比べて通信距離が長い
  2. 普及しているため、既存の対応製品が多い
  3. 規格の改良が続けられている

Wi-Fiは半径30m~50m程度まで通信可能なので、個室から工場のフロアまでカバーできます。

それに対して、Bluetoothや赤外線(IrDA)のモジュールは、短距離用の規格なので、個室や、送受信する装置同士が非常に近い環境が必要で、利用シーンがWi-Fiモジュールよりもやや限定されます。

LPWAだと、通信距離が長い代わりに送信電力が小さく、伝送ビットレートが低くなります。

これだと少量のデータを伝送するには良いのですが、リアルタイムの伝送能力がWi-Fiよりも低くなります。

ですので、本記事では、IoTモジュール設計のために使い勝手が良い、Wi-Fiモジュールに注目して製品情報を紹介しています。

Wi-Fiの利点・欠点

Wi-Fiという規格そのものに焦点を当てて考えたとき、以下の利点と欠点があります。IoTに利用する場合、これらの利点と欠点を踏まえて利用シーンを考えなければいけません。

利点1. 高密度&高速通信が可能

Wi-Fiは技術革新が進んでおり、高密度&高速通信に対応している規格です。

そのため、工場や体育館などの広いフロア空間を少ないAPでカバーすることができます。

また、映像・音声などの大容量データ伝送にも適しています。

利点2. Wi-Fi対応携帯端末が普及している

総務省の調査によると、スマートフォンは9割の世帯が所有しています。

そしてそのほぼすべてが、Wi-Fi機能を搭載しています。

ということは、IoTデバイスがWi-Fi通信に対応することは、必然的にこれらの端末が制御用端末として利用できるということになります。

それならこの部分はハードウェア開発が必要なく、アプリ開発のみで済みますので、開発効率が良いということになります。

欠点1. 遮蔽に弱い

Wi-Fiは2.4GHzまたは5GHz帯を使用します。

このような高い周波数では、障害物による電波の遮蔽があるとき、回り込むことができず電波強度が非常に低下します。

ちょうど、日光を遮ると陰ができるのと同様のことが、電波でも起きてしまうのです。

そのため、通信するアンテナ同士の見通し距離の確保にも十分留意する必要があります。

ちなみにこの欠点はBluetooth、IrDAでも同様です。

欠点2. 5GHz帯は屋外で使用できないチャネルがある

Wi-Fiの5GHzの周波数帯のうち、5.3GHz帯は屋外利用できません。

5.2GHz帯も制限があります。

これは国ごとに異なる部分であり、屋外で利用するシステムを考える場合は、設計に影響を与えます。

総務省にわかりやすい資料が公開されているので、下記にリンクを掲載ました。

詳しく知らない方は読むとよくわかります。

総務省:無線LANの屋外利用について

欠点3. セキュリティに注意が必要

Wi-Fiは他の通信方式同様セキュリティ機能を持っています。

これには複数の方式があり、WEP、WPS、WPS2.0、WPS3.0の順に強度が高くなっています。

WEPは初期のもので、既に解析ソフトが出回ってしまっているので、強度は無いものと考えましょう。

WPA2、WPA3は普及しています。

しかし、実はこれらも脆弱性が発覚しています。

屋外などの盗聴可能な環境での利用には危険が伴いますので、十分に安全性を検討する必要があります。

Wi-Fiモジュールを選ぶポイント

Wi-Fiモジュールを選ぶ基本的なポイントは、以下の通りです。これを踏まえて製品選定を行う必要があります。

個々の製品仕様だけでなく、メーカーが提供する開発のためのリソース全体が関係してきます。

開発環境は構築しやすいか?

IoTシステム開発には、以下の要素が揃わなければいけません。

IoT開発で必要な要素

  1. 開発用PC
  2. 通信モジュール
  3. プロセッサ(ファームウェアを内蔵し、通信モジュールを制御)
  4. 各種接続キット(開発用PCとプロセッサ・モジュールを接続)
  5. SDK(開発用PCにインストール。ファームウェアを含むソフトウェア部分の開発

わかりやすく一言で言うと、開発用PCから無線アンテナまで連なる一連の開発環境を組み立てる必要があるということです。

例えば、最も便利なのは、TexusInstrumentsのように、同一メーカーが一貫して開発環境を提供しているケースです。

この場合、技術サポートを受けやすく、非常に効率的に開発できます。

個別に異なるメーカーのものを揃える場合は、製品の相互運用性(=相性)の調査・試験に伴うコストが増大し、開発期間もその分長期化します。

Bluetoothとのコンボが必要か

Bluetoothとのコンボ(同じ基盤に搭載すること)は、スマホのような複数の通信方式を実装する製品向けに便利です。

Bluetoothは2.4GHzの電波と競合を起こしますが、5GHzの電波とは共存することができます。

ネットワークミドルウェア内蔵か?

TCP/IPプロトコルスタックを始めとしたネットワークミドルウェアが内蔵されている製品は、インターネット通信機能の開発コストを大きく削減することができます。

もちろん、クラウド対応も視野に入ります。

TCP/IPの他には、TLS、SSL、HTTP、IPv6などがあります。

使用予定国の電波関係認証を取得済みか

どの国の認証を取得済みかという点も、開発コストに大きく影響を与えます。

日本国内であれば、電波法に準拠し、技術基準適合マークが取得されているかを確認します。

この表記の仕方はメーカーによって多少違いがあり、TELEC、MIC(総務省の略)などの表記があります。

アンテナの特性に注意!

アンテナ外付けのWi-Fiモジュールは、認証を取るときは、一時的に別売りの何らかのアンテナを使って試験しています。

このようなアンテナを、リファレンスアンテナといいます。

自分の製品で使用予定のアンテナ特性がリファレンスアンテナと異なる場合、認証の基準値を外れてしまわないように注意してください。

外れてしまうと、その認証は無効となり、改め認証を取得しなさなければいけなくなってしまうのです。

Wi-Fiモジュール製品情報比較一覧表

Wi-Fiモジュール製品情報比較一覧表を掲載します。

その中で、各製品の主要な特徴をご紹介します。

メーカーEspressif
(中国)
Espressif
(中国)
Espressif
(中国)
太陽誘電
(日本)
太陽誘電
(日本)
ROHM
(日本)
ROHM
(日本)
Silex
(日本)
Silex
(日本)
Silex
(日本)
村田製作所
(日本)
Laird Connectivity
(米)
Laird Connectivity
(米)
Laird Connectivity
(米)
SiliconLabs
(米 / 日本語サイトあり)
SiliconLabs
(米 / 日本語サイトあり)
SiliconLabs
(米 / 日本語サイトあり)
SiliconLabs
(米 / 日本語サイトあり)
SiliconLabs
(米 / 日本語サイトあり)
Texus Instruments
(米 / 日本語サイトあり)
Advantech
(台湾)
型番ESP32-WROOM-32UESP-WROOM-02UESP-WROOM-02DWYSACVLAY-XZWYSACVLAY-WXBP3595BP3591SX-ULPAN-2404-SPSX-ULPAN-2401-SPSX-ULPAN-2401LBWA1UZ1GC-958453-00049453-00047CST60-2230CWFM200S022XNN3WFM200SS22XNN3WGM160P022KGA3WF111-E-V1WF111-N-V1CC3235MODASM2MONREWM-W158F01E
価格[円]46037737711301240446058003910289928992025224130403671669702108613781378235914976
無線規格11b/g/n11b/g/n11b/g/n11b/g/n11b/g/n11b/g/n11b/g/n11a/b/g/n11a/b/g/n11a/b/g/n11a/b/g/n11a/b/g/n/ac11a/b/g/n/ac11a/b/g/n/ac11b/g/n11b/g/n11b/g/n11b/g/n11b/g/n11a/b/g/n11a/b/g/n
I/FUART
SPI
SDIO
UART
HSPI
UART
HSPI
UART
SPI
UART
SPI
USB
SDIO
UART
USB
SDIO
UART
UARTSPISPIUSB2
SDIO
SDIO3
USB2
Mini-
PCIe
SDIO
USB
USB2
SDIO3
Mini-
PCIe
SDIO
SPI
SDIO
SPI
UART
SPI
USB
SDIOSDIOSPI
UART
Mini-
PCIe
ANT外付
U.FL
内蔵内蔵内蔵内蔵内蔵内蔵外付
U.FL
内蔵内蔵外付外付
MHF4
内蔵
外付
内蔵外付
x2
内蔵外付
x2
外付
U.FL
内蔵内蔵外付
U.FL
x2
技適
寸法[mm]18.0 x
19.2 x
3.2
18.0 x
20.0 x
2.8
18.0 x
20.0 x
2.8
21.4 x
14.0 x
2.4
21.4 x
14.0 x 2.4
15.3x
27.6 x
2.6
24.0 x
33.1 x
4.7
20 x
15 x
2.2
20 x
15 x
2.2
20 x
15 x
2.2
10 x
10 x
1.2
12 x
17 x
2.2
12 x
17 x
2.1
22 x
30 x
3.3
6.5 x
6.5 x
1.3
6.5 x
6.5 x
1.3
23.8 x
14.2 x
2.3
12.0 x
19.0 x
2.1
12.0 x
19.0 x
2.1
25 x
20.5
50.8 x
29.9 x
2.9
動作温度[℃]-40 ~ 85-40 ~ 85-40 ~ 85-30 ~ 85-30 ~ 85-40 ~ 85-40 ~ 85-40 ~ 85-40 ~ 85-40 ~ 85-30 ~ 85-40 ~ 85-40 ~ 85-30 ~ 85-40 ~ 105-40 ~ 105-40 ~ 85-40 ~ 85-40 ~ 85-40 ~ 85-40 ~ 85
動作湿度[%]不明不明不明DS参照DS参照85%
以下
85%
以下
10~95%10~95%10~95%不明10 ~ 90%10 ~ 90%10 ~ 90%不明不明不明不明不明不明10 ~85%
説明2.4GHz
BT4.2/BTLE
FCC/CE/IC/NCC/SRRC/KCC
2.4GHz
WPA2
TCP/IP内蔵、IPv4
FCC/CE/IC/NCC/SRRC/KCC
2.4GHz
WPA2
TCP/IP内蔵、IPv4
FCC/CE/IC/NCC/SRRC/KCC
NWミドルウェア内蔵
SDKでソフト開発可能
FCC/CE/ISED/ROHS適合
NWミドルウェア内蔵
RTOS,WLANドライバ内蔵
FCC/CE/ISED/ROHS適合
11i(セキュリティ)対応
WPS
TCP/IP内蔵
11i(セキュリティ)対応
WPS
TCP/IP内蔵
FCC/CE/ROHS適合
WPS2
TCP/IP内蔵
低消費電力
FCC/CE/ROHS適合
WPS2
TCP/IP内蔵
低消費電力
FCC/CE/ROHS適合
WPS2
TCP/IP内蔵
低消費電力
FCC/IC/EN
2.4GHz/5GHz
OEM専用
2.4GHz/5GHz
WPA2
BT5.2
FCC/ISED/ETSI/RCM
LairdLinux/Android専用
2.4GHz/5GHz
WPA2
BT5.2/BLE
EN/FCC/ISED/RCM
2.4GHz/5GHz
11ac Wave2/2x2 MIMO
WPA2
BT5.1
FCC/ETI/IC(オプション:MIC/KC)
LairdLinux/Android専用
2.4GHz
低消費電力
アンテナダイバーシティ可能
FCC/CE/ISED
2.4GHz
低消費電力
FCC/CE/ISED
2.4GHz
FCC/CE/ISED/KC
GeckoOS搭載
2.4GHz
WPA2
FCC/CE/IC/KC
Linux
2.4GHz
WPA2
FCC/CE/IC/KC
Linux
SimpleLink
2.4GHz/5GHz
FCC/iC/ISED/ETSI/CE/SRRC
TCP/IP内蔵 (IPv4/IPv6)
WPA3
2.4GHz/5GHz
2x2 MIMO
WPA2
FCC/IC/CE
WinXP/Vista/7/8/Linux/Android

ショップ一覧

参考情報として、本記事を執筆するために調査した対象オンラインショップおよび販売代理店の一覧を掲載します。

いずれも世界中のメーカーの部品を調達できる優れたディストリビューターです。

Mouser

特徴

  • 世界中に223拠点
  • 365日24時間出荷可能
  • 製品検索フィルターが便利
  • 数値変換ツール各種あり
  • 在庫状況アシスタント
  • インテリジェントBOMツール「FORTE」
  • 設立年:1983年

MOUSERサイトを開く

chip one stop

特徴

  • 2,100万点以上の型番データベース
  • 400万点以上の即納在庫
  • 最小1個から購入可能
  • 入手困難品、生産中止品の調達に対応
  • 在庫品は17:00までの注文なら最短即日出荷 ・5000円以上の注文は送料無料
  • 設立年:2001年

chip one stopサイトを開く

DigiKey

特徴

  • 常時在庫190万点以上
  • 注文の99%を同日出荷
  • 年間売り上げ高31億6千万USD以上
  • 24時間サポート対応
  • 6000円以上、50USD以上の注文は送料無料
  • 非取扱い品も対応可能
  • 出荷予約システムによる分割納品可能 ・統合型部品リスト管理システム「myLists」
  • 設立年:1972年

DigiKeyサイトを開く

RSコンポーネンツ

アールエスコンポーネンツ株式会社 | 製品ナビ

特徴

  • 世界中の地域に対応
  • サイトに未掲載の製品も調達可能
  • チャット問い合わせ対応
  • 国内18:00までの注文は翌日発送 ・税抜き6000円以上の注文は送料無料
  • 設立年:1998年

RSコンポーネンツサイトを開く

IoT情報ポータル - EIPCを活用しよう!

こちらも参考情報です。

IoTの設計のためには、さまざまなメーカーの情報が必要になります。

ですから、情報交換に便利なコミュニティがあると便利です。

日本国内では、IPROS、EIPCなどが有名ですので、リンクを掲載しておきます。

IPROSはあらゆる業種をカバーしており、EIPCは組み込みソリューションに特化しています。

IPROSを開く

EIPC (Embedded IP Community)を開く

まとめ

Wi-Fiモジュールという言葉には曖昧さが含まれています。

その言葉を話す人によって、SoCからPCIe拡張ボードや、CPUボードまで、様々なサイズ・機能の製品を指すので、とても迷いやすいです。

まずは、設計上の重要な要件に的を絞り、1つ1つ確認していくとよいでしょう。

本記事では、世界中に販売ネットワークを持つディストリビューターのショップサイトを調査し、3桁程度の在庫数量がある商品を掲載しました。

最新の11axは残念ながら全く掲載していませんし、11acに対応している製品はごくわずかです。

その理由は、執筆時点で在庫数量が多いものは、11nが大多数を占めていたからです。

これは、在庫数量にメーカー同士の直接取引は反映されていないためではないかと推測しています。

グローバルな技術動向から言えば、常に新技術が開発されており、ユーザーもまたその新技術に興味があるので、自分の製品を11ax、11acに対応させる意味は大きいですから、油断せずチェックする必要があるでしょう。

未取り扱い品を調達してくれるサービスや、BOM登録、一括在庫確認など、各ショップには便利な機能がありますので、ぜひ活用しましょう。

通信モジュールの選び方と注意点
【2021年度版おすすめ】IoTに使える通信モジュール徹底比較・総集編!

IoTを実現しようと思ったとき、利用可能な通信規格は多数存在します。 それぞれに特徴があって迷いやすいです。 ですから、様々な通信規格について、利点と欠点をまとめた比較記事をお探しの方もいることでしょ ...

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