Industrieweit erstes Dual-Mode-LPWA-konformes IC für die drahtlose Kommunikation

Der Baustein unterstützt Sigfox und IEEE 802.15.4K und vergrößert die Übertragungsdistanz von IoT-Equipment um mehr als das Zehnfache

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<Ort/Datum> Das zur ROHM GROUP gehörende Unternehmen LAPIS Semiconductor gab kürzlich die Verfügbarkeit eines für LPWA-Anwendungen (Low Power Wide Area) optimierten HF-IC bekannt, das ein neues Zeitalter der drahtlosen IoT-Kommunikation einläuten dürfte.

Der ML7404 ist das erste drahtlose Kommunikations-IC der Industrie mit LPWA-Dual-Mode-Funktionalität. Es unterstützt sowohl den Sigfox-Standard (subskriptionsbasierte LPWA-Technik im nicht lizenzierten Sub-Gigahertz-Band), der in mehr als 30 Ländern verbreitet ist und sich in Metropolregionen (auch in Japan) zunehmend durchsetzt, als auch das internationale Protokoll IEEE 802.15.4K, das extrem beständig gegen Störbeeinflussungen aus demselben System ist und die Fähigkeit bietet, mehr Endgeräte in einem Netzwerk zusammenzufassen. Diese Dual-Mode-Fähigkeit erlaubt den Einsatz in einem breiten Spektrum von Anwendungen und Spezifikationen.

Kommunikationsmodule von Partnerunternehmen, die mit diesem Baustein ausgestattet sind, werden die Entwicklung LPWA-kompatibler Geräte vereinfachen und damit zur vermehrten Verbreitung des IoT beitragen. Der Protokoll-Stack für IEEE 802.15.4K wird außerdem als Open-Source-Produkt von ROHMs Partnerunternehmen angeboten werden.

LPWA-Lösungen im nicht lizenzierten Sub-Gigahertz-Band werden seit einigen Jahren immer interessanter für IoT-Anwendungen. Da sich jedoch das im Einzelnen verwendete Kommunikationsprotokoll je nach Land oder Region unterscheidet, konnte sich unter der Vielzahl der derzeit gebräuchlichen IoT-Netzwerke bisher noch keine Methode als Standard durchsetzen.

LAPIS Semiconductor hat schon in der Vergangenheit vor seinen Mitbewerbern drahtlose Kommunikations-Chips für den Sub-Gigahertz-Bereich zum Einsatz in stromsparenden Funk-Basisstationen auf den Markt gebracht und damit über das IoT zu einer intelligenteren Welt beigetragen. Der nun entwickelte LPWA-Chip unterstützt mehrere Methoden und erleichtert damit die frühzeitige Inbetriebnahme von IoT-Netzwerken sowie die effektive Verbreitung von Anwendungen und Diensten.

ROHM präsentiert den ML7404 auf der European Utility Week (EUW) in Amsterdam.

Der neue Baustein wird in Europa Anfang Oktober anlässlich der EUW in Amsterdam zu sehen sein (3.-5. Oktober). Die European Utility Week ist die führende Innovations- und Informationsplattform der Smart Utility Community. Schwerpunkte der Fachmesse sind die Netzoptimierung, erneuerbare Energien, Energiespeicher, Smart Meter, Smart Citys, Smart Homes sowie intelligente Gebäude, Datenmanagement und das IoT. Mehr als 600 Aussteller sind auf der Messe vertreten. Sie finden ROHM in Halle 1, Stand 1F1.

ROHM präsentiert den ML7404 auf der European Utility Week (EUW) in Amsterdam

Wichtige Eigenschaften

1. Unterstützung für zwei LPWA-Modi (Sigfox und IEEE 802.15.4K)

Der ML7404 ist ein Dual-Mode-fähiger LPWA-Kommunikations-Chip, der sowohl zu IEEE 802.15.4K als auch zu dem hauptsächlich in Europa verbreiteten Sigfox-Standard kompatibel ist).

a) Kompatibel zu Sigfox (Start im Frühjahr 2018)
Sigfox ist ein drahtloses LPWA-Kommunikationssystem, das derzeit in mehr als 30 Ländern der Erde im Einsatz ist und in diesem Frühjahr auf eine Reihe Metropolregionen ausgedehnt wird.

b) Unterstützung für IEEE 802.15.4K
Die vom IEEE definierte Norm 802.15.4K nutzt die DSSS-Technik auf der Basis orthogonaler Spreading-Codes und zeichnet sich gegenüber anderen Spread-Spectrum-Kommunikationsmethoden durch eine hohe Beständigkeit gegen Störbeeinflussungen aus demselben System aus. Zusätzlich ermöglicht sie mehr Endgeräte in ein und demselben Netzwerk. Das Protokoll arbeitet in dem hochzuverlässigen Sub-Gigahertz-Band, das ohne Lizenz nutzbar ist.

Parameter ML7404 LoRa   Sigfox wird in 32 Ländern genutzt
(Stand: Feb. 2017)
Sigfox IEEE802.15.4k
Frequenzband Sub-GHz (lizenzfrei)   Europa : 18 (Frankreich, Deutschland, UK usw.)
Dienst-
Schema
öffentlich privat privat/öffentlich   Nord-u. Südamerika :
5 (USA, Mexiko, Brasilien usw.)
Kommunikations-
Methode
Upload Upload/Download Upload/Download   Asien/Ozeanien :
8 (Japan, Taiwan, Australien usw.)
Features In mehr als 30 Ländern untersucht oder genutzt Beständig gegen Störbeeinflussungen aus demselben System Mehr als 400 Appliance-Mitglieder   Afrika : 1 (Südafrika)

2. Industrieweit erste BPSK-Modulationsschaltung für Sigfox trägt zu Geräten mit geringerem Stromverbrauch bei

Sigfox verwendet das in der konventionellen Sub-Gigahertz-Kommunikation nicht genutzte Modulationsverfahren BPSK. Da die herkömmlichen Sigfox-konformen Chips diese Modulationsart nicht unterstützen, müssen die BPSK-Symboldaten mit MCU-Software hergestellt werden. Leider muss hierzu für jede drahtlose Übertragung die MCU aktiviert werden, was den Stromverbrauch des jeweiligen Geräts unnötig erhöht. In den ML7404 ist dagegen eine BPSK-Modulationsschaltung integriert, sodass die Notwendigkeit, die MCU auf dem Physical Layer für die Dauer der Funkübertragungen zu aktivieren, entfällt und die Leistungsaufnahme des Systems entsprechend sinkt.

Advantages of Hardware-based BPSK Modulation

3.Entwicklungsunterstützung

Ein optionales Evaluation Kit enthält Beispielprogramme (einfache MAC-Implementierung) und verschiedene Testszenarien. Referenzmodul-Designs befinden sich derzeit in der Entwicklung. Zusätzlichen Support gibt es außerdem in Form von Handbüchern und Tools, die (nach Registrierung) von der LAPIS-Website heruntergeladen werden können. Von Partnerunternehmen wird es in Zukunft außerdem Kommunikationsmodule geben, die den ML7404 gemeinsam mit stromsparenden Protokoll-Stacks für IEEE 802.15.4K enthalten.

Technische Daten

Parameter ML7404
Sigfox IEEE802.15.4k Sub-GHz
Frequenzband 750MHz ~ 960MHz 315MHz~ 960MHz
Grundlegende Modulationsmethode BPSK 4GFSK/4GMSK、
GFSK/GMSK、
FSK/MSK
Langstrecken-Methode UNB DSSS  
Datenrate 100bps 0.625k ~ 25kbps 0.1k ~ 200kbps
Sendeleistung Max +17dBm
Empfangs-empfindlichkeit -121dBm
@ 200kbps、400kHz
-120dBm @ 2.4kbps、433Mhz
-109dBm @ 38.4kbs、920MHz
Codierungsmethode NRZ, Manchester, 3 out of 6
Sonstiges Wakeup, address filter, antenna diversity
Versorgungsspannung 1.8V ~ 3.6V (1mW)
Stromaufnahme (Sendung) 34mA @ 20mW 34mA @ 20mW 34mA @ 20mW
Stromaufnahme (Empfang) 13.6mA 13.6mA
Übertragungs- Distanz ~10Km ~1Km
Sleep-Strom
(Timer ein)
1.2µA
Gehäuse 32pin WQFN

Vertriebsplan

- Typ: ML7404
- Bemusterung ab: Juli 2017
- Massenproduktion ab: Dezember 2017
- Produktionsvolumen: 100.000 pro Monat
- Verpackung: T&R (1.000 pro Rolle)

Empfohlene Anwendungen

Gas- und Wasserzähler, Sensornetzwerke, Gebäudezustands-Überwachung, intelligente Landwirtschaft, Sicherheitssysteme und weitere industrielle Anwendungen, die nach drahtloser Kommunikation über große Distanzen verlangen.

Terminologie

IEEE802.15.4k
Ein drahtloses Langstrecken-Übertragungsprotokoll aus der Familie der IEEE-Normen. Das DSSS-Verfahren (Direct Sequence Spread Spectrum) bewirkt eine Empfindlichkeitssteigerung. Die Serie IEEE 802 standardisiert Physical Layers wie WLAN, Bluetooth, ZigBee und Wi-SUN.
DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)
Diese Art der Spread-Spectrum-Methode verteilt und sendet Basisband-Signale in einem breiteren Frequenzband. Pseudo-Rauschen wird frequenzmäßig verteilt und beim Empfang gebündelt, was für eine vermehrte Störbeständigkeit sorgt.
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