2.4GHz帯・5GHz帯・920MHz帯の特徴と課題

はじめに

工場の自動化が進む中、無線通信技術は製造業の効率化と品質向上に大きく貢献しています。
特に、工場内の機器間通信には、2.4GHz帯、5GHz帯、そして920MHz帯といった無線周波数帯が広く利用されています。
この記事では、これらの周波数帯の特徴と課題について、製造業の現場目線から具体的に解説します。

2.4GHz帯の特徴

広範囲での使用と互換性

2.4GHz帯は、Wi-FiやBluetoothなど、様々な無線通信規格で利用されています。
この帯域の最大の魅力は、世界中で同じ周波数を使用できるため、国をまたいでも同じ機器がそのまま使用可能という点です。
また、多くのデバイスと互換性があるため、新しい装置を導入する際の相性問題が少なく、スムーズな運用が可能です。

電波の到達距離と障害回避能力

2.4GHz帯の電波は、障害物の多い工場内でも比較的安定して受信可能です。
特に、工場内での信号の突発停止を回避するのに一役買っています。
しかし、建物や金属の壁などが多い環境では、電波の弱さが問題になることもあるため、リピーターやアンテナの増設が求められます。

2.4GHz帯の課題

帯域の混雑による干渉

2.4GHz帯は多くの機器で使用されているため、周囲のデバイスからの干渉が問題になります。
工場内では、無線LANアクセスポイントやBluetoothデバイスが多く稼働しており、電波干渉が発生しやすいです。
これにより通信速度低下や接続の不安定さが生じることがあります。

限定されたチャネル幅

2.4GHz帯はチャネル数が少なく、一度に利用できるデバイスや伝送量に限界があります。
多くの機器が同時に通信する工場環境では、2.4GHz帯だけでは不足し、別の周波数帯と併用する必要があります。

5GHz帯の特徴

広いチャネルと高い通信速度

5GHz帯は2.4GHz帯に比べて多くのチャネルがあり、混雑が少ないのが特徴です。
また、最大通信速度が速く、大容量データを短時間で送信することが可能です。
これは、特に製造ラインでのリアルタイムなデータ収集や、遠隔操作に大きな利点となります。

高周波の直進性

5GHz帯の電波は高周波であるため、直進性が強く、障害物を迂回せずに進む傾向にあります。
これは見通しの良い場所であれば優れた通信性能を発揮しますが、工場内の壁や機械によって電波が遮られる可能性があります。

5GHz帯の課題

電波の到達距離と遮蔽

5GHz帯は電波の到達距離が短く、壁や機器での遮蔽に影響を受けやすいです。
広大な工場内では、電波が届かないエリアが発生し、無線ターミナルの位置決めや補助装置の配置を工夫する必要があります。

設備投資の必要性

5GHz帯の利用は、既存のインフラを拡張するための設備投資が求められます。
アンテナの設置やネットワークの再構築には費用と時間がかかるため、計画的な導入が重要です。

920MHz帯の特徴

長い電波の到達距離

920MHz帯は、2.4GHzや5GHz帯と比べて波長が長く、障害物を回避しやすいため、電波の到達距離が長いです。
これにより、広い範囲での連続した通信が可能となり、特に大規模な工場での利用に適しています。

IoT機器との親和性

920MHz帯は、省電力で長距離通信が可能な特性から、IoT機器のプロトコルとして多く採用されています。
センサーや監視機器など、小型機器での利用が進んでおり、工場内の情報収集に役立っています。

920MHz帯の課題

データ通信速度の制約

920MHz帯の通信速度は、2.4GHzや5GHzに比べて遅いです。
大量のデータを扱う必要がある製造業では、データの送信に時間がかかりすぎる場合があります。
そのため、通信内容や用途に応じて他の周波数帯と併用することが求められます。

周波数使用の制約

一部の国では920MHz帯の使用に規制があり、事前に申請や許可が必要な場合があります。
これにより、プロジェクト実施前の計画段階で、利用の可否や条件を確認する必要があります。

無線通信の未来展望

ハイブリッドな通信方法の導入が進んでおり、複数の周波数帯を組み合わせたトータルなソリューションが求められています。
AIやIoTの進展によって、無線通信のニーズはますます増加しています。
これに伴い、各周波数帯の特性を生かした適切な使い分けと、ネットワークの高度化が進むことでしょう。

まとめ

2.4GHz帯、5GHz帯、そして920MHz帯、それぞれの周波数帯には特有のメリットと課題があります。
それらを理解し、適切に導入することで、製造業の現場での効率化や品質向上を実現することができます。
これからの製造業は、さらに進化する無線技術を如何に活用するかが重要な課題となるでしょう。