ビーコン送信機とは？
ビーコン送信機は、親指サイズのBluetooth Low Energy無線で、短いパケットを一定間隔（通常は1秒に1回）でブロードキャストします。応答を待つ必要はありません。水晶発振器、銅製アンテナ、そしてCR2032電池の電力を最大限まで引き出すDC-DCコンバータを搭載しています。送信全体は数ミリ秒で完了し、その後、デバイスは次のバースト送信までナノアンペアのスリープ状態に入ります。
ブロードキャストの構造
プラスチック製のシェル内部では、CMOS無線が起動し、アンテナに0dBmを送出し、5ミリ秒以内にシャットダウンします。31バイトのペイロードには、128ビットのUUID、メジャー/マイナー番号、そして1バイトのRSSIリファレンスが含まれます。ペアリングもハンドシェイクも暗号化キーも不要。既知の距離に何かが存在するという短い宣言だけ。
電力バジェット：マイクロアンペア、メガ年
1Hzでの平均電流は5µAです。この間隔を10秒に延ばすと、同じコイン型電池が5年を超えてしまいます。一部のベンダーは、店舗のスポットライトの下に太陽電池ストリップを設置し、交換間隔を数十年に延ばしています。設計ルールはシンプルです。必要な時だけ送信し、残りの時間はスリープ状態にします。
アンテナ設計：苦労なくゲインを実現
高Q値FR4基板上にメアンダー型PCBアンテナを配置することで、8×12mmの面積で+2dBiのゲインを実現できます。このゲイン増加により、同じ範囲で送信電流を25%削減できます。エンジニアは多くの場合、PA の出力を 0 dBm ではなく -8 dBm に抑えるため、トレースのバイアスをわずかに共振から外します。これにより、10 m のカバレッジを犠牲にすることなく、ピーク電流を 8 mA から 3 mA に削減できます。
キャリブレーション：適切な音量で話す
各ユニットは製造ラインで調整され、パケットに埋め込まれた 1 バイトの RSSI 値が 1 メートルにおける実際の信号強度と一致するように、EEPROM に補正係数が保存されます。3 dB のキャリブレーションミスがあると、「1 m でロック解除」が「1.5 m でロック解除」になってしまいます。これはユーザーを苛立たせ、バッテリーの消耗を早めるのに十分なものです。
セキュリティを一息で
ローリング識別子は 15 分ごとに更新され、外部から読み取ることができない 64 ビットの工場出荷時ヒューズによってシードされます。無線アップデートは ECDSA で署名され、ロールバック保護機能により古いファームウェアハッシュがシリコンに組み込まれます。その結果、ペアリング、暗号化、パスワードの入力を一切行わないデバイスであっても、信頼できるデバイスが実現します。
実世界の声
ヨーロッパのスーパーマーケットでは、棚の下に貼り付けられた送信機がセルフレジの画面と通信し、買い物かごが30cm以内に近づくと端末のロックが解除されます。マドリードの病院では、防水タグ付きの輸液ポンプが看護師の携帯電話から50cm以内に近づくと作動し、薬剤の誤投与を防いでいます。20ヘクタールの鉱山現場では、照明塔にボルトで固定された太陽光発電式の送信機がタグ付きヘルメットの接近を記録し、作業員が爆発危険区域に迷い込んだ場合に警報を鳴らします。
今後の展望：メンテナンス不要
リサイクル可能な段ボールに印刷されたアンテナ、空調設備の振動からマイクロワットを回収するMEMSエネルギーハーベスター、そしてBluetooth 6.0のチャンネルサウンディングにより、デューティサイクルを0.01%未満に保ちながら、精度をセンチメートル単位にまで高めることができます。未来の送信機は、出荷時の封筒の中で生まれ、生き、そして死ぬでしょう。それは、建物が取り壊されると同時に静かに退役する、はかない灯台です。
結論：長く響く音
ビーコン送信機は、情報が伝わるのに音量は必要なく、忍耐力が必要だということを証明している。時間を引き延ばし、ワット数を絞り出すことで、マイクロアンペアを数年分に変換し、電源コードを必要とせずに物理的な世界を検索できるようにする。より大きく、より速く、より明るく、より大きく響く音に夢中になっている文化の中で、これらの小さなラジオは静かな約束を与えてくれる。電池がついにその名前を忘れたとしても、私たちはまだここにいて、ハミング音を鳴らしているのだ。
