村田中文技術社區 發表於 2021-01-14 15:22:15
在前篇中，我們介紹了村田製作所（以下簡稱「村田」）的蜂窩LPWA模塊的優勢——超小型、低功耗的意義，以及在開發過程中為實現這一特性所進行的工作。村田在安裝在智慧型手機等中的無線通信模塊的供應方面佔用較大的份額。在開發超小型、低功耗的模塊時，可以充分利用這些開發實績。但是，與針對智慧型手機的開發工作相比，安裝在物聯網設備上的模塊的開發工作的注意事項似乎有所不同。在後篇中，我們向村田詢問了為向開發物聯網設備的客戶提供便於使用的模塊，他們所開展的工作。
即使是不熟悉無線技術的客戶也能輕鬆穩定地連接
⸺村田到目前為止開發並提供了多種針對手機的無線通信模塊。在開發模塊時，針對手機和針對物聯網設備的開發工作有哪些不同呢？
開發物聯網設備的企業並非都熟悉無線通信技術。可以說這一點是二者最大的不同之處。
開發及生產手機的客戶在製造手機這一無線通信設備方面積累了多年的實績。因此，他們很熟悉高頻電波的處理方法，以及為了製造能夠在各種場所使用的終端而需要注意的事項等。此外，由於通信質量和可靠性將直接關係到終端的價值，因此在這一領域中投入的開發資源也是巨大的。
相比之下，許多開發物聯網設備的客戶在開發技術時會將注意力集中在傳感器等數據收集手段上。例如，如果是開發用於農業的物聯網設備的客戶的話，就會在開發技術時著眼於檢測稻田溫度的地點、方法及頻率等。傳輸數據的無線技術的確是不可或缺的功能。但是，區分無線技術的技術難度較大，如果可以的話，我們不想深入探討。許多客戶都認為，能夠從外部調用穩定的數據傳輸手段是再好不過的了。有些客戶雖然在無線功能方面也嘗試了自主開發，但是由於難以應對其難度，最終還是會向村田尋求建議。
與運營商建立戰略合作關係，製造能夠穩定連接的模塊
⸺即使是同一個無線終端，情況也大不一樣呢。那麼，在開發針對物聯網設備的蜂窩LPWA模塊時，你們都注意了哪些方面呢？
我們是無線通信方面的專家，所以我們認為由我們來製造任何人都能穩定連接且使用起來得心應手的無線通信模塊是很重要的。因為如此一來，客戶就能更輕鬆地開發物聯網設備，並能將更多精力放在他們最注重的數據收集部分*1。
*1 推動客戶的物聯網設備開發工作的措施不僅限於模塊的開發。村田還擁有除模塊以外的其他多種產品，並會通過天線設計輔助、電池仿真、適合應用的電池提案等多個方面提供幫助。
我們在無線通信模塊的連接性驗證測試方面擁有豐富的經驗。例如，在使用了多年的Wi-Fi方面，新的通信標準的接連問世導致市場上出現了同時使用多個規格標準的複雜情況，使測試項目數量變得龐大。針對此現象，村田制定了特有的評估項目，可準確且高效地進行驗證。另外，我們還向採用了村田的模塊的客戶提供測試服務，眾多客戶在多達70種產品和1000萬臺應用設備的開發中都利用了我們的測試服務。我們將這些知識也運用到了蜂窩LPWA模塊的評估中，通過優化軟體製造出可穩定連接的模塊。
另外，需要注意的是，即使物聯網設備本身的完成度很高，如果無法與需要連接的系統順暢聯動，那麼就無法實現穩定的連接。事實上，在完成物聯網設備製造後的運營階段，有許多客戶都遇到了瓶頸。
在蜂窩LPWA模塊的開發方面，我們與運營商進行合作，為使系統和模塊能夠順暢聯動而進行了精細的製造。例如，我們與SoftBank股份有限公司（以下簡稱「SoftBank」）建立了戰略合作關係，並對SoftBank的物聯網平臺實施了最優化的調頻和驗證。通過這一驗證，只要使用村田的模塊，就可以毫無障礙地利用SoftBank的平臺。
與這些運營商和事業夥伴的合作目的，也是為了能夠輕鬆使用高通信質量、高安全級別的先進通信協議。例如，在運營商提供的針對物聯網的服務中，經常會使用名為OMA LwM2M*2的協議，只要在模塊中預先裝入該協議，客戶就可以輕鬆地連接到運營商的物聯網平臺。此外，有時還有可能需要使用名為NIDD*3的技術以增強安全功能，這時我們就會與運營商和事業夥伴進行協商，預先在模塊中裝入利用這些技術的軟體。我們與其他世界各國的運營商之間也進行著同樣的合作。
*2 OMA LwM2M是Open Mobile Alliance Lightweight Machine to Machine的縮寫。它是用於管理連接各機器的數據通信和物聯網設備的協議。
*3 NIDD是Non-IP Data Delivery的縮寫。如果持有IP位址，伺服器就很容易成為遭受攻擊的對象，因此這是一項有意進行非IP結構化並傳輸數據的技術。
遵守無線電法、全面協助獲得運營商認證
⸺遵守各個國家和地區的無線電法及獲得運營商認證的工作是由誰來進行的呢？
可以在模塊級別獲取認證時會由我們負責。蜂窩LPWA中使用的高頻標準以3GPP*4為基準，並由各運營商等以此為基礎制定評估項目。其內容基本基於LTE，但作為LPWA特有的評估項目，還增加了與低功耗化相關的項目。在開發模塊時，確保能夠準確驗證所制定的評估項目的評估環境是非常關鍵的。村田對用於評估的設備投入了充足的資金，建立起的體制可以應對其他公司所無法評估的項目。
*4 3GPP是3rd Generation Partnership Project的縮寫。它是為LTE和5G等在全世界使用的移動通信系統制定標準的組織。該組織成立的初衷是為了制定針對第三代手機的無線通信技術規格，但在第三代手機之後，該組織依然在繼續制定規格。
但是，在很多情況下，如果不是嵌入模塊的應用設備的形式，就無法獲得認證。在這種情況下，我們會提供獲得認證所需的數據，或協助客戶進行事先驗證，幫助客戶開發應用設備。
蜂窩LPWA利用的無線電的頻率因國家和地區而異，而村田設計的模塊則可在全世界各地使用。但前提是模塊必須符合使用的國家和地區的無線電法。在物聯網設備的製造商客戶中，很多客戶在商品供應地並沒有設立業務據點，所以我們會與當地的運營商合作，提供適合供應地的技術方面的支持。村田在美國、歐洲、亞洲等世界各國都設有據點，這一點無疑是我們的一項優勢。
工業物聯網設備需實現長期的可靠性和環境耐性
⸺平時，我們很容易認為智慧型手機這類通信終端連接到網絡是理所當然的，但實際上這離不開眾多工程師的努力呢。
除了確保穩定的連接外，還有其他物聯網設備模塊特有的、不同於針對手機的需求。
就一般的家用設備而言，絕大多數消費者都認為如果過了保修期，那麼設備壞掉也是不得已的。想必很多人都認為最長使用5年，或者至少使用2、3年就足夠了吧。相比之下，工業物聯網設備有時可能需要具備超過10年的長期可靠性。我們的模塊還尤其推行低功耗化，並設想了10年以上不需要更換電池的使用場景，因此確保其長期可靠性是十分重要的。我們在Wi-Fi等無線通信模塊的開發方面也進行了高水準的可靠性試驗，為保證即使是家用設備也不容易損壞而進行了精細的製造。因此，我們的產品也能滿足對於工業設備可靠性的需求。
此外，安裝了蜂窩LPWA的物聯網設備還可能會在室外或惡劣的環境中使用。因此，我們設想了在嚴峻的工作環境下使用的情況，並進行了負載試驗，不僅從溫度方面，還從溼度、撞擊等各個方面進行了反覆測試，確認了產品在多數場景下可以使用的可靠性。有些應用不僅需要在防水性等模塊層面下功夫外，還必須要有針對組件的措施。此時我們就會貢獻村田所擁有的知識，幫助客戶進行設計。
蜂窩LPWA的應用將擴展至全世界的各個產業 ⸺我感覺今後蜂窩LPWA的應用範圍將會擴大。你們尤其期待它在哪些應用中擴大應用範圍呢？
考慮到蜂窩LPWA的應用適用性，我認為不僅在日本、美國和歐洲的發達國家，在巴西、墨西哥、菲律賓等發展中國家也有擴大應用的可能性。例如，監控廣袤的農田和大批家畜的放牧狀態的智能農業，就是很有可能擴大利用的應用領域之一。
另外，作為發揮我們所開發的模塊的優勢的應用，我們也期待它在必須實現小型化的可穿戴設備方面擴大應用。在家庭醫療和保健領域，應該也有各種各樣的使用場景。客戶對我們的評價是，如果要在可穿戴設備中使用蜂窩LPWA，那麼模塊就考慮選擇村田製造的產品。
成為開拓物聯網全新使用場景的先鋒
村田的蜂窩LPWA模塊通過實現較好的超小型、低功耗，在開拓物聯網全新使用場景時應當會充當先鋒的角色。即使沒有無線技術方面的專業知識也能穩定連接網絡，這一便利性也有助於拓寬應用範圍。事實上，很多與物聯網相關的應用開發項目都表示有意與我們合作，村田每天都在學習的過程中致力於開發工作。如果可以利用世界上1萬億個傳感器並降低成本，那麼我們就能夠掀起一場創新革命，將所用過去本地通信支持的技術運用到所有廣範圍通信中。
左起依次為管理負責人兵庫先生、管理負責人藤原先生、商務拓展負責人王女士及川中先生
責任編輯：lq
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