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無線化の目的はなんでしょうか？なぜ無線化をするのでしょうか？
無線化.comは自社製品の無線化を検討されているエンジニアの方を対象とした「シリアル通信をBluetooth化」するためのサポートサイトです。
無線化の目的はなんでしょうか？無線化の目的はいろいろあると思いますが、無線化することによって自社製品がたくさん販売でき、最終的に「売上アップ / 利益アップ」へのアプローチとして無線化を検討されていることが多いのではないでしょうか。
無線化を実現するだけであれば技術面から適した無線規格や無線モジュールを選ぶだけでOKですが、同時に売上アップ・利益アップを実現させるためにはコストをいかに抑えるのかという点も重要です。コストを抑える方法というのは単に安価な無線モジュールを選ぶというだけではありません。開発が容易であれば、開発工数を抑えることができますし、無線デバイスに不可欠な各種認証費用も、認証済みの無線モジュールを採用すれば自社で負担しなくて済むようになります。無線通信させるためには必ず相手デバイスも必要になりますが、相手デバイスに既製品が流用できれば、ハードウェア開発が片側だけで良くなりますし、部材の在庫もコストとして挙げられるでしょう。
このように産業用機器における無線化では、技術的に機能を満たすだけではなく、システム全体の構成を運用面、コスト面まで含めて考慮することが重要です。
ここでは自社の産業用機器をはじめて無線化するエンジニアの方を対象に、よりカンタンに、できるだけコストを抑えた無線化方法をご説明していきます。
無線化のメリット → それはズバリ「売上・利益アップ」です
1．顧客満足度アップ
無線化することによって製品の使い勝手が飛躍的に向上します。身の回りにもワイヤレス製品が溢れている現在、無線化の利便性は改めて説明するまでもないでしょう。むしろワイヤレス化が当たり前となってきている今では、ワイヤレスではなければユーザーに選んでもらえないという意見も耳にします。
2．販売台数アップ
顧客満足度がアップすることによって販売台数の増加が望めます。
3．製品単価アップ
従来の「有線モデル」と比較して、無線化されて新モデルは「上位モデル」として位置づけられ、結果として製品単価をアップさせることに成功されているメーカー様がいらっしゃいます。プリンタやデジカメなどの一般的なコンシューマ製品を見ても、無線対応されたモデルは上位モデルとして、従来モデルより高い価格設定がされているケースも少なくありません。
このように自社製品を無線化することで売上アップを期待することができそうです。ただ、いざ無線化を試みようとしても、どこから手を付けて良いのかわからないという方が少なくないのではないでしょうか。
ここでは産業用機器などで広く利用されている通信方式のひとつであるシリアル通信（RS232C）の無線化に焦点を当て、どのようにすれば自社製品を無線化できるのか、そしてその際に抑えておくべきポイントについて詳しくご説明していきます。
シリアル通信を効率良く無線化する方法、それはBluetoothです。
組込み用無線モジュールとしてBluetoothを選ぶ理由はなんですか？
現在ではBluetoothに限らず、多種多様な無線規格が存在します。ではその多くの無線規格の中からなぜBluetoothを選ぶのでしょうか？Bluetoothを選ぶ理由、それは「SPP（シリアルポートプロファイル）の存在」と「既存Bluetooth製品の流用が可能」という2点です。
1．シリアルケーブルの置き換えに特化したSPP
Bluetoothには「SPP（シリアルポートプロファイル）」というシリアル通信を無線化するための専用プロファイルが存在します。このSPPによってユーザは文字通りシリアル通信をBluetoothへ置き換えることができ、無線通信であることを意識せず、既存の有線通信と同じようにデータ通信を行うことが可能となります。
2．既存Bluetooth製品の流用で「開発期間短縮」と「開発・製造コスト減」を実現
Bluetoothを採用する大きなメリットの一つとして、通信相手デバイスに既存のBluetooth搭載デバイスを流用できる点があります。自社製品とデータ通信を行う通信デバイスにBluetooth内蔵のスマートフォンや携帯電話、またはPCや安価に入手できる外付けUSBドングルを利用することで相手デバイス側はアプリケーション開発だけで済み、ハードウェア開発に要する工数やコストを大幅にカットすることが可能となります。また、通信相手デバイスを製造する必要もなくなりますので、製造コストもそのままカットすることができます。これは数多くの搭載製品が存在するBluetoothならではのメリットと言えます。
では無線化するためには具体的にどのようなBluetooth製品を選べば良いのですか？
コンプリートBluetoothモジュールなら仮想COMポートを使用することで既存のシリアル通信を容易にBluetoothへ置き換えることが可能です。
コンプリートBluetoothモジュールの制御方法はカンタンです。
マイコンとBluetoothモジュールをUARTでつなぎ、マイコンからUART経由でBluetoothモジュールへシリアルデータを送るだけです。Bluetoothモジュールの制御はマイコンからATコマンドライクなテキストコマンドを送ります。Bluetooth通信が確立された後はシリアルケーブルと同じようにデータ通信が行えますので、大きなアプリケーション変更は必要ありません。
コンプリートBluetoothモジュールってどんなものですか？
コンプリートBluetoothモジュールならとにかくカンタン
Bluetooth認証、国内電波法取得済み
認証に関する面倒な手続きの手間を軽減します。
内蔵チップアンテナ
難しいRF設計が不要です。
プロトコルスタック搭載済み
プロトコル開発が不要なので無線に詳しくなくても安心です。
モデムのATコマンドのような独自コマンドを搭載
コマンドを実行するだけなので、無線を意識せずにデータ通信が可能です。
SPP（シリアルポートプロファイル）搭載
既存のシリアル通信をそのままBluetooth無線に置き換え可能です。
コンプリートじゃないBluetoothモジュールもあるの？USBドングルは？
Bluetooth はハードウェア部分の「Bluetooth IC」とソフトウェア部分の「プ ロトコルスタック」の2つが1つになってはじめてBluetooth機能を実現します。最近では PC 外付け用のUSB 型Bluetoothアダプタ（通称USBドングル）が非常に普及しておりますが、このUSBドングルにはスタック部が内蔵されておりませ ん。事前にスタックをPCにインストールし、PCに挿すことではじめてBluetooth機能を満たすことになり、ドングルだけではBluetoothデバイスとして動かすことができません。
また、一般的に「Bluetoothモジュール」と言われる場合、「BluetoothIC」部のみを指すことがありますのでご注意ください。ここでは区別するため、Bluetooth IC+プロトコルスタックの両方が内蔵されているものを「コンプリートモジュール」と呼んでいます。
自社開発とコンプリートモジュールだとどちらが安上がりですか？
コンプリートモジュール組込み時と全て自社開発した場合の作業とコストを徹底比較
コンプリートモジュールならどれでもいいの？
コンプリートモジュールであればどれでも良いというわけではありません。モジュール選びで失敗しないためには特に5つのポイントをおさえましょう。
コンプリートモジュールを選ぶ5つのポイント
プロファイル
まずSPPが搭載されていることを確認しましょう。
Class
通信距離が10m程度であればClass2、それ以上飛ばしたければClass1を選びましょう。100m通信を実現するためには双方のデバイスがClass1に対応している必要があります。BluetoothのClassは送信電力の「上限」によって分けられているため、必ずしも全てのデバイスがBluetooth規格の上限の性能を持つとは限りません。Class1対応デバイスの中には上限出力が弱いものもありますので、Class1デバイスを選ぶ際には送信電力にも注意して検討しましょう。
認証の有無
最低限、Bluetooth SIG認証、そして国内電波法（技術基準適合証明、もしくは工事設計認証）を取得済みであることを確認しましょう。国内電波法未取得のモジュール利用は法律違反となってしまう可能性がありますのでご注意ください。また、Bluetooth認証を未取得の場合、他Bluetoothデバイスとの相互接続性が保証されていない場合があります。加えてBluetoothロゴはBluetooth SIGの商標であるため、未取得での利用は著作権等の侵害となる恐れがありますのでご注意ください。
最小ロット
事前にそのモジュールの最小販売ロット数を確認しておきましょう。評価用サンプルと量産品との区別がある場合には、量産品の最小ロットを確認しておきます。一般的にBluetoothチップはリール単位で販売されていることがほとんどであるため、コンプリートモジュールもそれに合わせて最小ロットが数千個以上となっている場合もあり、注意が必要です。
納期
自社製品に採用する上では納期も非常に重要です。一般的にBluetoothチップはリードタイムが数ヶ月というケースが多いため、コンプリートモジュールもイチから作るとなれば4〜6ヶ月程度かかってしまう場合があります。そのような商品でも、常にメーカー在庫があり、即納対応が可能な製品であれば、開発スピードが上がり、お客様からの急な注文にも迅速に対応することが可能です
もちろん各製品ごとのスペック（性能面）も重要ですが、Bluetooth規格に準拠している時点である程度似たようなスペックになりがちです。ここではそれ以外に選定の判断材料となる5つのポイントを挙げました。
プロファイルとClassは条件として最低限必要なもの、認証の有無もコストや手間に大きく関わりますので不可欠といっていいでしょう。最小ロットと納期についてはプロジェクトの規模やスケジュールのよって重要性が変わってくるかもしれません。
これに産業用機器への組込みを考える場合には重要となる「長期供給」の可否や、サポート・保証面、それにモジュールの使いやすさや最重要とも言える価格面を加え、それらの選定ポイントから総合的に判断することが失敗しないモジュール選びの秘訣と言えます。
まとめ
- 無線化することで売上アップ・利益アップを目指しましょう
- シリアル通信（RS232C）の無線化にはBluetoothがおすすめです
- 自社製品をBluetooth化する際には無線化に必要な要素が全て詰まったコンプリートBluetoothモジュールが最適です
- コンプリートモジュールを選ぶポイントは「プロファイル」「Class」「認証の有無」「最小ロット」「納期」の5つがポイントが重要です
