XXX様　ご提案書

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てるえたけくま
5 years ago
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1 IoT と 6LoWPAN によるネットワークユーシーテクノロジ株式会社代表取締役諸隈立志

2 2 TRON Project Since 1984 Designed by Ken SAKAMURA

3 3 TRON The Realtime Operating System Nucleus 理想的なコンピュータアーキテクチャを目指してコンピュータ体系の再構築をするあらゆる機器設備道具にマイクロコンピュータが内蔵されるそれらがネットワークで相互に接続され協調動作をし人間の活動を多様な側面から支援する

4 超機能分散システム 4 Highly Functionally Distributed System

5 モノの中に入るコンピュータの OS 5 リアルタイムオペレーティングシステム ITRON Since 1987 New New T-Kernel 2.0 /μt-kernel 2.0

6 TRON 電脳住宅

7 TRON Intelligent House in1989 7

8 8 外の風が気持ちが良い時は自動的にエアコンを止め窓が開く天井マイク室内音響調整センサー温度湿度風

9 美しく統合された操作 9

10 LAN 以前 10baseT の規格化は 1990 年 10

11 u-home TRON Intelligent House ver.3 in

12 環境と人のセンシング位置情報通知 12

13 13

14 920MHz 特定小電力無線と 6LoWPAN

15 使いやすい無線 15 特定小電力無線 (920MHz) ARIB STD T MHz 帯 20mW (2012 年 ) 950MHz 帯から周波数が移動したよく飛ぶ屋外で条件を整えればkmオーダー木造の一軒家はどこでも届く障害物があってもある程度回り込む

16 スマートレジデンスのセンサー構成 optional 2010 年 16 太陽電池分電盤風力発電電流センサー (6 個 ) 蓄電池 RS485--LAN センサー情報収集親機 950MHz 無線コンセント電力センサー (10 台 ) Internet パルス温湿度照度人感センサー (10 台 ) 水道メータガスメータ給湯メータ

17 無線の種類と特徴 MHz 微弱 400MHz 特定小電力 920MHz 特定小電力 2.4GHz WiFi 2.4GHz Bluetooth 2.4GHz Zigbee 通信距離回り込み込み具合データ速度低消費電力 920MHz は 2.4GHz に対し約 3 倍良く飛ぶ 920MHz は 2.4GHz に対し約 10 倍回り込む

18 スマートフォンやクラウドの世界とつなぐ 18 IP(Internet Protocol) LAN(Local Area Network) とそれらをつなぐ Internet の黎明期 1973 年ごろにつくられたオープンアーキテクチャ相互接続モデル現在の Internet LAN WiFi スマートフォンクラウドのなどのデータ通信のベースとなっている IP の特徴世界規模で実運用の実績自律分散で障害にも強い多様な通信媒体を包含できる

19 19 WWW 音声動画など様々なアプリケーション HTTP DHCP SMNP DNS TCP UDP IP Ethernet WiFi PLC UTP 2.4GHz 無線電力線

20 IPv6 へ 20 IPv4 から IPv6 へ 32bit の IPv4 アドレスが枯渇 (43 億アドレス ) JPNIC が 2011 年国内在庫枯渇宣言世界の人口 72 億人 (1 日 20 万人増えている ) 128bit の IPv6 ならあらゆるものにアドレスを振ることができる世界の 4 輪自動車 : 11 億台 (2012 年末 ) 日本自動車工業会自動車のワイパーの動作状況を集めればどこで雨が降っているか詳細にわかる ( 村井純氏 )

21 920MHz 無線と IPv MHz は省電力を目的とした無線通信 IEEE データ通信速度 50kbps~400kbps フレームサイズ 127バイト IPv6 のフレーム最大 1280バイトヘッダ 40バイト IPv6 のフレームは 920MHz 無線には大きすぎる

6LoWPAN 22 920MHz 無線に IPv6 を載せる技術 IPv6 over Low

22 6LoWPAN MHz 無線に IPv6 を載せる技術 IPv6 over Low power Wireless Personal Area Network ヘッダーの圧縮ペイロードの分割

23 無線ノードがクラウドとつながる 23

24 UCT 6LoWPAN 開発キット 24

25 Rohm BP35A1 と UCT プロトコルスタック 25 Rohm BP35A1 UCT 6LoWPAN プロトコルスタック

26 UCT 6LoWPAN プロトコルスタック 26 特徴無線モジュール外に CPU 不要 OS プロトコルスタックがコンパクトなため無線モジュール内蔵 CPU(ARM Cortex M3) 上にアプリケーション搭載が可能無線通信と機器制御を BP35A1 のみで実現可能 μt-kernel2.0 搭載リアルタイム OS に基づくタスクモデルのプログラミングが可能わかりやすい API で IoT アプリケーションを容易に開発

27 システム構成法 27 + アプリケーション UART Host CPU 制御回路周辺回路アプリケーションアプリも含めモジュールに内蔵できる制御回路周辺回路 Rohm 様より提供される Wi-SUN for ECHONET Lite Profile スタックによる構成 UCT 6LoWPAN スタックによる構成

28 開発キットの無線ノードの構成 28 無線モジュール開発基板 Filter MCU RF SW LAPIS ML7396B 無線 chip ROM KB RAM 64KB 入出力 DIO A/D シリアル LC Filter デバッグ Rohm BP35A1 OSC 36MHz VDD

29 開発キットの無線ノード 29

30 入出力信号デバッグ信号 30 端子信号名備考端子信号名備考 14 P3C (SW2に接続) 51 N.C. 15 P3F (LED2に接続) 50 VDD BP35A1 電源入力 16 P3E I 2 Cに設定可 49 N.C 17 P3D I 2 Cに設定可 48 P10 ( 温度センサーに接続 ) 18 GND 47 GND 19 -RESET (SW3に接続) 46 -NMI (SW1に接続) 20 GND 45 P21 (USB-UARTに接続) 21 SWO デバッグ信号 44 P22 (USB-UARTに接続) 22 SWCLK デバッグ信号 43 P20 (USB-UARTに接続) 23 SWIO デバッグ信号 42 P23 (USB-UARTに接続) 24 GND 41 GND 25 MD0 モード設定信号 40 P1A ( 電源電圧モニタ )

31 モジュール内にアプリケーションを内蔵可 31 CoAP で通信 User Applications ROM 450KB / 全体 544KB RAM 50KB / 全体 64KB 利用可能 UDP で通信入出力制御などリアルタイムアプリケーション

32 CoAP 32 CoAP (Constrained Application Protocol) M2M( または IoT) アプリケーション向けで UDP 層の上のプロトコル HTTP を簡略化し通信オーバーヘッドをなくす HTTP GET / temp HTTP 200 OK 18.5 CoAP CON GET / temp CoAP ACK 200 OK 18.5 HTTP CoAP

33 アプリケーション開発上の特長 33 本格的と簡単を両立マルチタスクプログラミング 30 年の TRON の実績に基づく組み込み機器のための最新 OS UCT μt-kernel 2.0 を採用リアルタイム性を要する本格的な機器制御を RTOS の豊富な機能を用いて簡単に実現できる使いやすい API RTOS との親和性が高いタスクベースの API 再送やバッファ管理はフレームワーク内部で処理アプリの開発者は通信内容制御内容に集中できる

34 コーディング例 34 扇風機サーバ制御 ( 抜粋 ) coap://[ 扇風機の IPv6 アドレス ]/on (GET メソッド ) に対する処理 for ( ;; ) { /* accept the CoAP request */ ercd = coap_accept( &req, TMO_FEVR ); if ( ercd < E_OK ) continue; タイムアウト指定 (RTOS により待ちの間は他のタスクが動作 ) /* handle request */ switch ( req->code ){ case COAP_METHOD_GET: if ( coap_option_isequal( req->uri_path, on ) { io_p3f_output(1); rpl->bodysz = -1; /* no body */ rpl->code = COAP_CODE_CHANGED; } else } } /* send a reply */ coap_reply( &rpl, TMO_FEVR );

35 ボーダールーター 35 6LoWPAN ボーダールーター WPAN と IP ネットワークの境界となるルーター無線 LANの無線ルーターと考え方は同じ無線ノードがIPv6でクラウドにつながる Internet 6LoWPAN IPv6

無線ノードとボーダールーターとの接続 36 IPv6 アドレス 64bit ネットワーク ID 64bit

Advertisement 1 プレフィックス設定されている 5 接続されているノードの IPv6

36 無線ノードとボーダールーターとの接続 36 IPv6 アドレス 64bit ネットワーク ID 64bit インタフェース ID 与えられたグローバルなアドレス ( プレフィックス ) 無線ノードの mac アドレス 2 ボーダールーターはいませんか? RS : Router Solicitation ➂ いますよ RA : Router Advertisement 1 プレフィックス設定されている 5 接続されているノードの IPv6 アドレスの表を更新 4 アドレス登録希望 [mac アドレス ] NS : Neighbor Solicitation 5 承認します 6 クラウドはこの表を取得して無線ノードの IPv6 アドレスを知る

HTTP サーバ (LAN) は CoAP サーバ (WPAN) に見えるブラウザの標準機能でアプリケーションが動作 Ajax

37 UCT 6LoWPAN ボーダールータの特長 37 クラウド側もプラグインレスでもっと簡単に UCT 6LoWPAN ボーダールータは CoAP と HTTP を透過的に変換 CoAP サーバ (WPAN) は HTTP サーバ (LAN) に見える HTTP サーバ (LAN) は CoAP サーバ (WPAN) に見えるブラウザの標準機能でアプリケーションが動作 Ajax (XmlHttpRequest) でノードを直接操作できる CoAP 要求 HTTP 要求 CoAP/HTTP 変換有効 UCT 6LoWPAN ボーダールータ

38 開発環境 38 開発用 PC 統合開発環境 IAR 社 EWARM JTAG デバッガ J-Link 6LoWPAN 開発キット UCTμT-Kernel2.0 各種デバイスドライバ 6LoWPAN プロトコルスタック統合開発環境用プロジェクトファイル機器制御サンプルプログラム 6LoWAPN パケットスニッファ 6LoWPAN ボーダールーター

39 パケットスニッファ 39 無線ネットワークのデバッグも簡単パケットスニッファのファームウェアが付属

40 40 6LoWPAN 開発キットとスマート IoT クラウドを利用したデモンストレーションスマート農業応用

41 スマート農業 41 関連した商標が登録出願されているので注意が必要スマートアグリ商標登録商標出願スマートアグリゲーション商標登録植物工場商標登録商標出願植物工場クラウド商標出願

42 42 植物の生長には光合成を活発にする光エネルギーを化学エネルギーに変換光二酸化炭素と水から炭水化物を合成 CO 2 H 2 O 蒸散作用を活発にする気孔から水蒸気を出しその分根から水を吸い上げるガス交換 ( 二酸化炭素を吸収酸素を放出 ) を活発にする養分窒素リン酸カリウム

43 UCT IoT Cloud Service 43 6LoWPAN 無線ノードつぶやくセンサー

44 44 二酸化炭素濃度を測定大気の二酸化炭素濃度 380ppm 濃度が減ったら二酸化炭素を供給 1500ppm 程度まで濃度を高めると光合成が高まる ( 植物にもよる )

45 スマート農業応用デモンストレーション 45 光合成を最大化して生育を高める光合成に必要な CO2( 二酸化炭素 ) 濃度を制御 6LoWPAN ノードでハウスの CO2 濃度を測定 CO2 濃度が下がったらファンを回して CO2 濃度を調整

46 46

47 スマート農業応用デモンストレーション 47 蒸散作用を最適化温度湿度から飽差を計算し 3~5g/m 3 ( 黄色い帯 ) に入るように調整する温度湿度

48 48 スマートハウスと未来の家電

49 UCT 6LoWPAN によるデモンストレーション 49 照明操作端末温度センサー電気錠ボーダールーター

50 タブレットの画面 50

51 ECHONET Lite による構成 51 HEMS/GW メーカーのサービス用サーバー ECOHNET Lite はローカルで閉じている外部接続はゲートウェイ (GW) が必要クラウドに接続するゲートウェイ仕様は定められていない専用アプリサービスは HEMS/GW メーカーのサービスに限定されてしまう電力会社へ A ルート GW HEMS Smart Meter B ルート

52 Wi-SUN 52 Wi-SUN (Wireless Smart Utility Network) スマートメーターやスマートホームを含むスマートグリッドに適する低消費電力低い通信レート向けの無線 IEEE g を利用した通信規格規格の標準化と普及をめざし Wi-SUN アライアンスが設立されている Wi-SUN 規格の一つとして ECHONET Lite のための Wi-SUN for ECHONET Lite Profile が策定されている

53 未来の家電 53 家電はグローバルな IPv6 アドレスでクラウドから参照できる CoAP は web サービスと親和性が高いクラウド上でさまざまなサービスがマッシュアップオープン化されていることによりさまざまなサービス企業が参入可能利用者はそこからサービスを選択

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55 Google も狙うホームオートメーション 55 クラウドベースホームオートメーション 2014 年 1 月 Google が nest labs を買収音声認識による室温調節クルマで帰宅中に到着時間を推定して自動的に冷暖房をオン室内の火災を感知したら自動的にメッセージを送信今までは日本の家電メーカーに主導権があったメーカー毎の独自仕様にこだわるオープン化が進まずネット融合も進展しない

56 Intelligent Object Network 56 モノはそれ自体がインテリジェントに操作がスマートフォンでできるむしろ操作はなくなっていく状況認識センサークラウドがネットワーク化センサー ( 周囲環境外部環境 ) 学習 ( 季節日にち曜日人の行動特性 ) 制御目的をもってその状態を作り出すセキュリティ / アクセスコントロール何を守るかどんな情報なら提供できるか誰が使ってよいか

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Fujitsu Standard Tool

Fujitsu Standard Tool スマートシティプロジェクト ( 第 1 回 ) 技術標準化分科会 ( 第 6 回 ) 通信プロトコルタスクフォース ( 第 6 回 ) IoT 共通基盤技術の確立実証課題 Ⅱ 効率的かつ安定的な IoT デバイス接続エリアネットワーク運用管理技術の確立 2016 年 12 月 20 日代表研究機関 : 富士通株式会社共同研究機関 : SMK 株式会社北陸先端科学技術大学院大学 0 はじめに IoT

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