環境発電（エナジーハーベスト）に適した無線方式EnOceanの技術・市場動向2017.2.2
アーミン株式会社
服部俊幸

EnOcean 開発評価キット 使用方法

Contents
1. 環境発電（エナジーハーベスト Energy Harvest）とは
2. 各種ハーベスター
3. 環境発電の用途
4. EnOcean社の取り組み> 01.02.2017

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1.環境発電（エナジーハーベスト）とは無線機器が電気エネルギーを得る方法は以下に分類できる
1. Line powered
2. Battery powered
3. Self-powered

発電所に由来する電源
一次電池
自家発電・自己発電※Self-poweredのうち、屋根のソーラーパネルのような大掛かりなものではなく、電卓やセンサーに使われるmW, μWオー
ダーの電力を起電するものを狭義の“環境発電”と称している。ここではこの“狭義の環境発電”に関する話題を取り上げる。

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2.各種ハーベスター
実用化されているもの(1) 電磁誘導（ファラデーの法則による）(2) ソーラー、ピエゾ、ペルチエ、エレクトレット等> 01.02.2017

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3.環境発電の用途実用化されているものを市場別に分類すると(1) Building Automation（EnOcean GmbHがこの市場を発見した）
・主に欧州で普及している。照明・空調用のスイッチ、センサー類。
(2) 医療・介護・福祉関連（日本では(1)の前に(2)から普及し始めた）・高齢者見守り用の、人感センサー、ドアセンサー、緊急呼び出しボタン等(3) 農業・公共インフラ監視（競合が多くEnOceanが存在を示せるかは不明）
・屋外対応（防水・耐候性等）、飛距離の問題で普及するのはこれから※最近の傾向として、人・モノの行動把握に関する問合せが多い
・トイレ・会議室の空き状況、小売店・飲食店の混雑状況（行列の長さ、座席占有率）、資産・動線管理等々。
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4.エンオーシャン(EnOcean)の取り組み
・EnOcean GmbHはドイツのシーメンスからスピンオフしたベンチャー企業です。
・エナジーハーベスト（環境発電）無線の専業会社です。
・独特な無線プロトコルを国際規格にして、無線モジュールや完成品、ソフトウェアを販売しています。
・当社はEnOcean社の国内正規代理店として、技術サポートを行いながら各種無線モジュール等の国内販売を行っています。EnOcean製品を応用した当社独自製品も開発・販売しています。

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4-1.EnOcean無線の概要と特徴
・サブギガ帯の928MHzを使っています。2.4GHzのように混雑していませんし、強い直進性はありません。
・国際標準規格になっています。ISO/IEC14543-3-10
・国内の無線規格はARIB STD-T108 です。
125kbps/FSK/1mW(EIRP)・IDは48bit、工場出荷時に書き込まれています・アプリケーション層の標準化とエンオーシャンの普及を担うのがエンオーシャ
ン・アライアンスですが、商品化のために加盟が必須ではありません。
（因みに弊社はアライアンスのメンバーです）> 01.02.2017

ノード電源ON
ACKがいつ来るかわからないのでノードはずっと電源ONのままACKを待つ →双方向通信の場合（ACKを待つ方式）
ゲートウェイ
SEND
電源
ON

電源
ON
電源
ON

電源
ON
ACK

電源
ON

片方向通信の場合
ノード
電源
ON
ノードは送信が終わったら電源をOFFにして電力消費を抑止できる。→ゲートウェイ
SEND

電源
ON
電源
ON

電源
OFF
SEND
電源
ON

電源
ON

複数のノードの送信周期が同じだと、一度衝突が起きると再度衝突する確率が高く、継続的に衝突を繰り返す可能性が高い。
ノードA
ノードA
ノードA
ゲートウ
ェイゲートウ
ェイ

ノードB

ノードB

t=1
ノードA、Bの送信が衝突してゲートウェイは正しく情報を受け取れない。しかも各ノードは情報を正しく送れなかったことがわからない。

t=2
ノードA、B共送信を休止している。

ゲートウ
ェイ

ノードB
t=3
ノードA、B共同じ時間待って送信を再開した。その結果再び送信が衝突する。いつまで経っても両方共正しく情報を送ることができない。

複数のノードの送信周期がランダムだと、一度衝突が起きても次回以降に衝突する確率はぐっと減る。
ノードA
ノードA
ノードA
ゲートウ
ェイ

ゲートウ
ェイ

ゲートウ
ェイ
次ページに続く

ノードB

ノードB

t=1
ノードA、Bの送信が衝突してゲートウェイは正しく情報を受け取れない。しかも各ノードは情報を正しく送れなかったことがわからない。

t=2
ノードA、B共送信を休止している。

ノードB
t=3
ノードAとBの再送間隔はランダムなので2度続けて衝突する確率は低い。このケースではBよりも早く再送し、その結果Bとは衝突しなかった。

ノードA
ゲートウ
ェイ

ノードB
t=4
続いてノードBが再送した。その結果Aとは衝突しなかった。以下、この繰り返し。

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4-2.EnOcean無線の実装と応用
・国際規格ではあるが当面はEnOcean製の無線モジュールを使うしかない
型名

品名

無線機能

エナジーハーベスター

センサー・スイッチ

完成品として不足するもの

PTM210J(fig4)

スイッチモジュール

送信電磁誘導押しボタンスイッチ

ケース

STM400J(fig5)

発信機用無線モジュール

送信なし

外付け基板・アンテナ（脚注1）・ケース

STM429J(fig6,fig7)

マグネットコンタクトモジュール

送信ソーラーセル

マグネットセンサーケース

STM431J(fig8)

温度センサーモジュール

送信

ソーラーセル

温度センサー（湿度センサーオ
プションあり）

ケース> 01.02.2017

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4-3.EnOcean無線の実装と応用
・完成品には次のようなものがある
型名
X3100-HB-W-R928
STM250J
EOSCJ> 01.02.2017

品名ロッカースイッチ・
シングル
ドア窓開閉センサー
人感センサー

用途・特徴等
照明スイッチ、緊急ボタン
ドアや窓の開閉を検知したら無線を発信します
赤外線を発する人を感知したら無線を発信しますEnOceanのご紹介

4-4.EnOcean無線の実装と応用

歩行用ビーコン（振動発電）> 01.02.2017

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4-5.今後の展開
・国内での普及はまだまだこれから
・応用分野としては
ビルオートメーション（照明スイッチ、温度センサー等）
福祉・介護系（人感センサー、温度センサー等）
農業分野（LPWAに属する。10mW 長距離タイプ開発中）
・技術的には、暗号化、チップのシュリンク（低価格化）、リモートマネジメント、他
IoTアライアンスとの仕様すり合わせ、認証プログラム、等々。
・2.4GHzのBLE/ZigBeeの無線モジュールもあるが国内の無線認証は未取得
・同じ920MHz帯を使う無線の中ではEnergy harvestで差別化している> 01.02.2017