コネクテッド・ヘルス

スマート・ウェアラブル・デバイスのためのワイヤレス・ソリューション

スマート・ウェアラブル・デバイスに最適なワイヤレス・ソリューションをレビューします。高度な IoT セキュリティを備えた、信頼性の高い低消費電力 Wi-Fi と Bluetooth の接続で設計します。

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概要

ウェアラブル市場

スマート・ウェアラブルは、世界中の何百万人もの人々に、より良い健康を維持し、仕事で生産性を維持するためのモチベーションを高めてきました。米国の有酸素運動および筋力強化に関するガイドラインを満たす成人の割合は、1998～2018 年の間に 14% から 24% にまで上昇しました。新型コロナウィルスは、人々が病気を予防し、混雑した病院を避けたいと考えるようになったため、健康的な生活習慣の高まりに拍車をかけました。これにより、世界のフィットネストラッカー市場は加速し、2028 年までに合計で 1,140 億ドルの価値にまで達すると予想されています。

スマート・ウェアラブルとは？

ウェアラブルとは、ユーザーが活動や生体認証を監視し、デバイスやクラウド上のユーザーデータに安全にアクセスできるバッテリー駆動デバイスです。ウェアラブルの例としては、スマートウォッチ、リストバンド、自転車センサー、ヘッドマウントディスプレイ、スマートウェアなどがあり、その用途は限りなく広がっています。

スマート・ウェアラブルでできること

ウェアラブルには、心拍数、血中酸素、温度、動きなどの生体信号や物理信号を追跡するセンサーがあります。They communicate that data to the cloud or a smartphone wirelessly to produce meaningful information for the user – steps taken, distance traveled, calories burned, quality of sleep, and more. Wearables can also stream music and show notifications, emails, and phone calls during exercise.

スマート・ウェアラブルデバイスのメリット

ウェアラブルは、音楽を聴いたり、友人と交流したり、運動の目標を日常の活動に取り入れたりするなど、運動をより親しみやすくすることで、健康を保つために簡単に生活を管理する方法をユーザーに提供します。また、デバイスメーカーにも活動や睡眠のトラッキング、心拍数モニタリングとECG、バーチャルリアリティ（VR）対応型アクティビティアプリケーションなど、新しいアプリケーションの機会を提供しています。

Silicon Labs のスマート・ウェアラブル向けソリューション

Silicon Labs は、信頼性の高い低エネルギー接続と最先端の IoT セキュリティを備えた、洗練されたデバイスを設計するための完璧なワイヤレス・ソリューションを提供します。当社は、独創的な省電力戦略で、電池寿命を延ばしながら、屋内外に信頼性の高い接続を提供する、Wi-Fi および Bluetooth のソリューションを提供しています。NCP や SoC など、さまざまなモードでのシームレスな SDK 統合と組み合わさり、ウェアラブル製品の製品化までの時間を短縮するための支援をいたします。

消費電力の最小化

Whether the user is indoors or outdoors, they want their wearable device to connect instantly. ウェアラブルは設計上リソースに制約があることから、ワイヤレス性能とエネルギー効率の適切な組み合わせを得ることが課題となっています。For Bluetooth LE, BG27 features an ultra-low transmit power (TX) of 4.3 mA at 0 dBm and a receive power (RX) of 3.6 mA, Its exceptional RX sensitivity of -98.9 dBm decreases output power. The ARM Cortex®-M33 features 48 µA/MHz active and 1.8 µA sleep currents with 64 kB RAM retention, making BG27 an excellent fit meeting computing needs with minimal power overhead. Wi-Fi の場合、Silicon Labs の RS9116 Wi-Fi SoC は、競合 SoC と比較して、伝送電力を最大 70%（1 Mbps）、WLAN スタンバイ関連電力（1 秒間隔）を最大 90 % 削減し、常時オンの Wi-Fi でバッテリーを節約します。

マルチプロトコル設計の合理化

ウェアラブルは、スマートフォンやセンサー用の Bluetooth Low Energy、クラウド用の Wi-Fi、ヘッドフォン用の Bluetooth Classic などの複数のエンティティに常時接続されています。では、BoM、設計の複雑さ、電力を最小限に抑えながら、強力なマルチプロトコル機能をどのように実装するのでしょうか？その答えは、RS9116 Wi-Fi NCPモジュールなどのマルチプロトコル・ソリューションで、Wi-Fi のシングルおよびデュアルバンド 802.11 a/b/g/n、Bluetooth Low Energy とマルチプロトコル共存、Bluetooth Classic を 1 つのチップに組み合わせます。

Optimizing Wearable Form Factor

Wearables require small form factor components. The RS9116 offers the smallest form factor pre-certified Wi-Fi module (4.63 x 7.90 mm) in the industry, while for pure Bluetooth applications, the extremely small ultra-low-power pre-certified Wi-Fi module (4.63 x 7.90 mm). It’s ideal for sleek designs while enabling a quick time to market and reduced development costs compared to SoCs through pre-certified RF and integrated antenna. For Bluetooth LE, BG27 in CSP, with dimensions of 2.3 x 2.6 mm, gives you the flexibility to design extremely small, appealing wearable devices.

How to Improve Battery Level Tracking on Wearables?

How can you as a product designer prevent unexpected battery depletion on wearables? The integrated Coulomb Counter on BG27 enables you to implement accurate battery level tracking on wearable devices to enhance the user experience.

Enhancing Wearable Devices with a DCDC Converter

Our BG27 ultra-low-power Bluetooth LE SoC features an integrated DCDC converter providing you with a wide voltage range of 0.8 V - 1.6 V or 1.71 V - 3.8 V. It enables the use of single-cell alkaline and button cells to reduce product size and cost and extends battery use.

ウェアラブルのセキュリティに関する考慮事項

接続されたウェアラブルデバイスが健康情報を処理して送信するということは、ユーザーに対して極度のプライバシーへの脅威が及んでしまう可能性があります。Silicon Labs は、市場で最も高度な IoT セキュリティ・ソリューションである Secure Vault™を提供しています。これにより、論理的なサイバー攻撃や物理的な改ざんからデバイスや顧客を保護し、ブランドの信頼性を高めることができます。

Wi-Fi アクセスポイントの互換性を最大化する

サードパーティのテストラボである Novus Labs は、Wi-Fi 切断ゼロ、TCP 切断ゼロ、100% のアプリケーションやメッセージ受信が 55 秒に 1 回の頻度で送信される、数百台のルーターの RS9116 の相互運用性テストを実施しています。ウェアラブルデバイスの Wi-Fi アクセス・ポイントの互換性を最大化したい場合、RS9116 Wi-Fi IoT ソリューションが最適です。

ウェアラブルで AI/ML を有効にする方法

将来的には、ウェアラブルデバイス上のAI（人工知能）とML（機械学習）が重要になり、クラウドへの往来を回避することでレイテンシーを削減しながら、よりインテリジェントなアプリケーションとデバイス上のコンピューティングを可能にします。Bluetooth SoC 上の AI/ML ハードウェア・アクセラレータを内蔵した Silicon Labs の BG24は、1/6の電力で 4 倍速の速さの ML 推論を提供し、中央プロセッサをウェイクアップして実行する必要がなく、ウェアラブルの電力節約を可能にします。

スマート・ウェアラブル・デバイスのワイヤレス・ソリューションのブロック図

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EFR32BG27 シリーズ 2 Bluetooth Low Energy SoC - EFR32BG27

An ultra-low-power SoC in CSP (2.3 x 2.6 mm) and QFN for high-performance Bluetooth LE. DCDC Boost down to 0.8 volts. Coulomb Counter for accurate battery level tracking.

詳細情報

新規発表

The EFR32BG27 family of wireless SoCs opens up new possibilities by offering an ultra-small WLCSP package (2.3 mm x 2.6 mm) capable of running on button cell batteries. Now device makers can address applications with extremely small form-factor requirements without sacrificing performance and security. The BG27 Bluetooth SoC features an integrated DCDC boost that allows operation down to 0.8 volts, enabling support for single-cell alkaline and 1.5-volt button cell batteries that are typically used in medical applications for battery-operated patches and continuous glucose monitoring (CGM) devices. Additionally, the wakeup pin on the BG27 allows products in a warehouse or transit to remain off for months, consuming less than 20 nA, ensuring the battery remains fully charged for use. The integrated coulomb counter enables accurate battery level monitoring to avoid unexpected battery depletion for critical applications. Target applications include connected medical devices, wearables, sensors, switches, smart locks, and both commercial and LED lighting.

主要仕様

Bluetooth 5.3、Bluetooth メッシュ、独自規格をサポート

超低消費電力バッテリ駆動型 IoT デバイスに最適

EFR32BG22 シリーズ 2 モジュール

バッテリー効率の高いウェアラブルのための、高性能ワイヤレスを備えた超低消費電力モジュール。内蔵アンテナと世界各国のRF認証で、市場投入までの時間を短縮します。サイズ 6 x 6 mm (SiP)。Secure Vault

詳細情報

BGM220 Bluetooth® モジュールは、バッテリー駆動型 IoT 製品の性能、セキュリティ、信頼性に関する要件に合うように設計および構築されています。EFR32BG22 SoC に基づいた BGM220 は、フルアップグレードが可能で、堅牢なソフトウエア・スタック、世界的な規制認証、高度な開発ツールとデバッグ・ツールが付属し、製品化までの時間を加速するための支援をおこないます。PCB か超小型 SiP の複数のパッケージオプションがある BGM220 は、アセット・タグ、ビーコン、医療用携帯機器、フィットネス、Bluetooth メッシュ低消費電力ノードなどの幅広い Bluetooth LE アプリケーションに最適です。

主要仕様

Bluetooth 5.1、5.2、および Bluetooth メッシュ対応

超低消費電力バッテリ駆動型 IoT デバイスに最適

EFR32BG22 シリーズ 2 Bluetooth Low Energy (SoC) - EFR32BG22

業界をリードするエネルギー効率とレシーバ（RX）感度を備えた SoC で、バッテリー効率の高いウェアラブルを実現します。4 x 4 mm の小さなフットプリントと Secure Vault。

詳細情報

EFR32BG22 (BG22) Bluetooth 低エネルギー（LE）ワイヤレス SoC ソリューションは、ワイヤレス Gecko シリーズ 2 プラットフォームの一部です。業界最高の超低送信および受信電力（0 dBm、3.6 mA RX で 4.1 mA TX）と高性能、低電力 Arm® Cortex®-M33 コア（アクティブ時 27 µA/MHz、スリープ時 1.2 µA）を備えた BG22 製品ファミリは、コイン型電池寿命を最高 10 年まで延長することができる業界最高のエネルギー効率を提供します。対象となるアプリケーションには、Bluetooth メッシュ低電力ノード、スマートドアロック、ヘルスケアおよびフィットネス用のパーソナルデバイスなどがあります。資産追跡タグ、ビーコン、屋内ナビゲーションも、SoC の汎用性が高く、1m 以下の位置情報精度を持つ Bluetooth Angle of Arrival (AoA) 機能とAngle of Departure (AoD) 機能の恩恵を受けています。

主要仕様

Bluetooth 5.3 および Bluetooth メッシュ対応

超低消費電力バッテリ駆動型 IoT デバイスに最適

EFR32BG24 シリーズ 2 Bluetooth Low Energy SoC - EFR32BG24

バッテリー効率の高いスマートウェアラブルを実現する、高性能ワイヤレスおよび低消費電力 SoC。PSA レベル 3 認証付き統合型 AI/ML アクセラレータと Secure Vault™。

詳細情報

EFR32BG24 ワイヤレス SoC は、スマートホーム、照明、ポータブル医療製品向けの Bluetooth Low Energy と Bluetooth メッシュを使用した IOT ワイヤレス接続に最適です。高性能 2.4 GHz RF、低消費電流、AI/ML ハードウェア・アクセラレーター、 Secure Vault™ などの主要機能により、IoT デバイスメーカーは、リモートおよびローカルのサイバー攻撃から保護されたスマートで堅牢かつエネルギー効率の高い製品を作成できます。最大 78 MHz で動作する ARM Cortex®- M33、最大 1.5 MB のフラッシュおよび 256 kB の RAM により、将来の成長の余地を残しながら、要求の厳しいアプリケーション向けのリソースを提供します。対象となるアプリケーションには、ゲートウェイ/ハブ、センサー、スイッチ、ドアロック、スマートプラグ、LED電球、照明器具、血糖計、パルスオキシメータなどが含まれます。

主要仕様

Bluetooth 5.3、Bluetooth メッシュ、独自規格をサポート

超低消費電力バッテリ駆動型 IoT デバイスに最適

RS9116 Wi-Fi NCP SoC

Bluetooth LE および Bluetooth Classic（デュアルモード）を搭載した超低消費電力 Wi-Fi 4 SoC（802.11 b/g/n）により、バッテリー効率の高いスマートウェアラブルを実現します。包括的なネットワーキング・スタックと高いセキュリティ。

詳細情報

Silicon Labs の RS9116 シングルバンド QMS ワイヤレス SoC は、802.11 b/g/n（2.4 GHz）、デュアルモード Bluetooth 5 などの包括的なマルチプロトコル・ワイヤレス接続ソリューションを提供します。このワイヤレス SoC は電力が最適化されたパフォーマンスに、高スループットと拡張範囲を提供します。この SoC は FCC、IC、ETSI/CE 認証対応です。