5G時代に対応する高速移動体無線網接続OS・ミドルウェアソリューション

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1. HE-USB/H 移動体無線モデム USB接続SDKパッケージ

これまで3G移動体無線網に接続する場合は、3GモデムをUARTで接続し、ATコマンドでダイアルアップ、PPPプロトコルで動的にIPアドレスを割り当てて、インターネット通信をするモデルが一般的でした。

従来の3G移動体無線網接続イメージ

PPPでのダイアルアップ接続は必要な時にキャリア網に接続し、通信が不要となった場合に切断する運用モデルです。最近では低速なUART（RS232C）接続ではなく、高速なUSB-IF^※1のUARTエミュレーション（CDC-ACM^※2）でインタフェースするモジュールが多く見かけられます。

※1 USB-IF：USBインプリメンターズフォーラム。USB仕様の標準化、利用促進、互換性保証を目的として創設された非営利団体。
※2 CDC-ACM：通信デバイスクラス（CDC）の仮想シリアル通信（ACM）サブクラス。USB-IFで標準化されたRS232Cによるシリアル通信をエミュレーションするUSBクラス。

しかし、USB-IFのUARTエミュレーション（CDC-ACM）による接続は、低速なUARTを前提に策定されたPoint-to-Point Protocolのため、高速な通信にはオーバヘッドが大きいことが懸念されます。
LTE（Long Term Evolution）は、3.9Gから4Gへと成長する過程で、高速なネィティブ接続であるIPoE（IP over Ethernet）が採用されました。IPoEでは、網側ネットワークがIP網で構成され、ダイアルアップ不要の常時接続（Always ON）を通常形態としています。

LTE移動体無線網接続イメージ

LTEモデムのインタフェースの多くは、高速なUSB2.0 HighSpeedを採用しています。また、USBによる効率的なIPoEのソリューションとして、USB-IFが策定したEthernetフレームをUSBパケットとして伝達するEthernet over USB仕様CDC-ECM^※3、CDC-EEM^※4、Microsoft社RNDIS^※5を採用することで、高速な無線通信を活用可能な実装になっています。

『HE-USB/H 移動体無線モデム USB接続SDKパッケージ』では、従来の接続方法であるCDC-ACMでインタフェースする無線モジュールのPPPによるダイアルアップや、Ethernet over USB仕様でインタフェースする無線モジュールのIPoEによる常時接続をサポートしていますが、5G時代ではより高速な接続方法が求められています。

※3 CDC-ECM：通信デバイスクラス（CDC）のイーサネットコントロールモデル（ECM）サブクラス。USB-IFで標準化されたEthernetをエミュレーションするUSBクラス。
※4 CDC-EEM：通信デバイスクラス（CDC）のイーサネットエミュレーションモデル（EEM）サブクラス。ECMと同じEthernetをエミュレーションするUSBクラス。ECMの非効率なUSB伝送オーバヘッドを改良している。
※5 RNDIS：リモートNDIS。Microsoft社のネットワークドライバモデル(NDIS)をUSBに拡張した。Microsoft社が独自に仕様策定したプロプライエタリプロトコルRNDISを採用している。

2. 5G時代への持続性

次世代5G通信では、無線通信速度が飛躍的に向上しました。高速大容量通信・低遅延な特性は、無線による途切れのない高解像度の動画通信、音声通信を可能にします。また、5Gの多接続性は、すべてのデジタルデバイスをインターネット空間に物（Thing）と仮想化するIoT社会の実現を加速化すると言われています。

5Gの高速大容量通信の恩恵を享受できるよう、次世代5G通信モデムのUSBインタフェースは、USB-IFのCDC-NCMを標準とします。EthernetのMTUサイズ（フレームあたりの最大転送バイト数）が1500バイト単位に制限されることに対し、5G通信は、1フレーム当たり8Kバイト～64KバイトのJumbo Frameを扱うことが可能です。CDC-NCMは、Jumbo FrameのEthernetフレームをUSB伝送として扱うことが可能なクラス仕様です。

5G移動体無線網接続イメージ

次世代5G通信ではCDC-NCMを使うことによりUSBによる高速通信のボトルネックを解消することができます。『HE-USB/H 移動体無線モデム USB接続SDKパッケージ』は5G時代のEthernet over USBを包括的にサポートします。

3. 製品構成

移動体無線ソリューション構成図

緑：基本構成パッケージ
白：オプションパッケージ（別売）

関連製品

• 組込み向けUSBホストプロトコルスタック HE-USB/H
• MISRA準拠TCP/IP IPv4/v6 HE-NETv4、HE-NETv6、HE-NETv4/v6
• MISRA準拠HE-NET シリーズ向けアプリケーションパッケージ
• MISRA準拠HE-NET シリーズ向けセキュリティソフトウェア

4. サポートモデムボードおよびCPUボード一覧

※6 EB-SL01L：株式会社ラインアイ製 LTE 無線モジュール組込み評価ボード。
※7 HL7539：Sierra Wireless 社製 LTE 無線モジュール。技適、NTTドコモの相互接続性試験合格
※8 EVK-L24：u-blox 社製 LTE 無線モジュール組込み評価ボード。
※9 TOBY-L220：u-blox 社製 LTE 無線モジュール。技適、NTTドコモの相互接続性試験合格。
※10 STM32F746G-DISCO：STマイクロエレクトロニクス社製 STM32F7（Arm Cortex-M7）を搭載した CPU ボード。
※11 SBEV-RZ/T1：シマフジ電機社製 CPU ボード。ルネサス エレクトロニクス社製RZ/T1（Arm Cortex-R4）を搭載。
※12 SBEV-RZ/A2M：シマフジ電機社製 CPU ボード。ルネサス エレクトロニクス社製RZ/A2M（Arm Cortex-A9）を搭載。

関連製品

• ティックレス対応シングルコア向けRTOS　TOPPERS-Pro/ASP3

ハードウェア接続イメージ

開発環境

5. 主な特長

• 100% Cソースコード提供
• 少ないROM/RAMフットプリント実装、ワンチップマイクロコントローラ向けソリューションに最適
• グローバル市場において豊富な実績
• 移植が容易なモジュール構造
• 他のアプリケーションの実行を妨げない低MIPS

6. ユーザメリット

• OS、TCP/IP、USBなど基本要素は揃っているBSP（ボードサポートパッケージ）のため、プロジェクトのジャンプスタート、アプリケーションの開発に注力可能

7. 主な用途

• 屋外監視カメラ
• 自動販売機
• 屋外センサーデータ収集
• ハンディターミナル
• 車両運用システム

8. 移植・チューニング

他のRTOS環境、他の製品ボード・カスタムボード、他の無線モジュールの移植請負開発も随時対応可能です。

9. 技術サポート体制

専任の担当者による、電子メールによる技術サポートを提供します。

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