IoT 分野における IPv6 利活用とシスコの取組み シスコシステムズ合同会社 IoE イノベーションセンター 2015 年 9 月 30 日

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1 IoT 分野における IPv6 利活用とシスコの取組み シスコシステムズ合同会社 IoE イノベーションセンター 2015 年 9 月 30 日

2 IPv6 普及を取巻く状況 IPv4 アドレスの枯渇 政策による促進 OS コンテンツ アプリケーション等の IPv6 対応 Microsoft Apple Linux Google IPv6 通信インフラの IPv6 対応 固定通信網 モバイル通信網 ケーブル通信網 ISP データセンター IoT 2020 年に 500 億個のモノがネットワークへ接続

3 IoT の大きな流れ コンシューマー向け IoT IoT 比較 産業向け IoT エンドポイントは クラウドへ接続 システム センサー アクチェーターから構成される サブシステムがクラウドと連携 エンドユーザー モバイルキャリア推進プラットフォーム提供者 サービス提供者 クラウドアプリの拡張版ビジネスモデル産業別のソリューション スマートフォン等を活用した個人向けアプリケーション各産業 各業種毎のビジネス向け ウエラブル端末の周辺機器の台頭 その他 耐環境性 時間確定性 低遅延要求等の 各産業別の仕様を考慮

4 IoT の進展に伴う想定ネットワークへ接続されるデバイスタイプが変化 現在 2020 年 ネットワーク化された交通網 スマートアグリ インダストリアルオートメーション ヘルスケア 大多数は スマートフォン タブレット等のユーザー端末 インテリジェントビルディング スマートグリッド スマートシティ システムを構成するデバイスがメインに

5 Industrial Internet Consortium (IIC) 2014 年 3 月に発足 インターネット技術の産業分野での活用を促し オープンで標準に基づいたイノベーションの普及と促進に注力 アーキテクチャーの策定 セキュリティー要件の整理 テストベッド等の仕組みを提供 現在 グローバルから約 200 社が参画

6 IoT World Forum グローバルの有識者 ( 企業 政府 学術等 ) が一同に集まる年次イベント 2013 年にバルセロナで第一回会合 2014 年にシカゴで第二回会合を開催 2015 年は 12 月にドバイで開催予定 IoT に関する技術 政策 課題 障壁 ユースケース等を幅広く議論 Barcelona City Council MCMS Group Sculley Brothers Family

7 IoT システムリファレンスアーキテクチャー IoE の 4 要素 7 階層アーキテクチャー 人 7 コラボレーションとプロセス プロセス 6 5 アプリケーション ( レポーティング 傾向分析 制御等 ) データ抽象化 ( 様々なデータへのアクセスとアグリゲ ション ) データ 4 3 データ蓄積 エッジコンピューティング フォグコンピューティング ( データ解析 情報変換等 ) 膨大な数のデバイスからの大量のイベントデータを現場に近い場所でリアルタイムに処理 モノ 2 コネクティビティー ( ネットワーク ) 1 様々なタイプのデバイス エッジセンサー アクチュエーター カメラ PLC 等のあらゆるタイプのデバイス

8 産業分野におけるデバイスの通信方式動向と予測 WWAN: GSM LTE, WLAN: IEEE , WPAN: IEEE , ISA100.11a, WirelessHART

9 IoT 関係の主要技術開発 標準化とシスコの関わり CoAP: Constrained Application Protocol RPL: IPv6 Routing Protocol for Low Power and Lossy Networks 6lowpan: IPv6 over Low power Wireless Personal Area Networks RESTful モデルに則った 低消費電力 不安定ネットワーク環境向けのアプリケーションプロトコル 様々なアプリケーションプロトコル 低消費電力 不安定なネットワーク環境での効果的なルーティング方式を策定 IEEE 上で IPv6 の動作を最適化

10 ネットワーク層に IPv6 を規定する主な業界団体 Bluetooth ZigBee Alliance Wi-SUN Alliance Thread Group Open Interconnect Consortium(OIC) 発足 1998 年 5 月 2002 年 10 月 2012 年 1 月 2014 年 7 月 2014 年 7 月 メンバー数約 25,000 約 400 約 80 約 170 約 100 主要メンバー ネットワークプロトコルに IPv6 を規定 主な対象マーケット マイクロソフト エリクソン アップル ARM インテル レノボ ノキア 東芝 等 Bluetooth 4.2 IPSP (Internet Protocol Support Profile) スマートホーム コンシューマー TI NXP Itron LandisGyr フィリップス シュナーダーエレクトリック 等 ZigBee IP 920IP スマートホーム エナジーマネージメント NICT オムロン 村田製作所 ルネサス 東芝 Analog Devices シスコ Silver Spring Networks 等 HAN 用 Wi-SUN プロファイル ユーティリティー エナジーマネージメント グーグル ネストラボ サムソン ARM 等 スマートホーム インテル シスコ サムソン GE ソフトウエア Mediatek 等 スマートホーム 産業向け 備考 920IP は ECHONET Lite をサポート HAN 用 Wi-SUN プロファイルは ECHONET Lite をサポート Linux Foundation のオープンソースフレームワークである IoTivity プロジェクトをサポート

11 IoT における IPv6 利活用の取組み Open Interconnect Consortium (OIC) 2014 年 7 月に発足 標準準拠でオープンな仕様策定 オープンソース 認証プログラム等の提供を行う目的で設立 現在 グローバルから約 100 社が参画 Diamond Platinum Gold

12 Open Interconnect Consortium (OIC) OIC Candidate Core Specification 1.0 センサーネットワーク ( 例えば BT IPSP IP Support Profile や Thread 等 ) は IPv6 が必須 ただし 非 IPv6 サポートデバイスの為の 免除プログラムを期間限定で用意 OIC Candidate Core Specification 1.0 より抜粋

13 シスコのフィールド エリア ネットワークへの取組み IP ネットワーク IP ネットワーク GW GW IP IP GW GW IP 以外での通信方式 IPv6 (6LowPAN) RPL をベースにしたネットワーク センサーネットワーク ( 有線 ) センサーネットワーク ( 無線 ) センサーネットワーク ( 有線 ) センサーネットワーク ( 無線 ) センサー & アクチュエータ センサー & アクチュエータ センサー & アクチュエータ センサー & アクチュエータ

14 IoTにおけるIPv6 活用事例 :BC Hydro スマートグリッドAMI (Advanced Metering Infrastructure) 課題 - 独自技術 - 遅延 : 多い - 可用性 : 中 - 帯域に制約有り 目的 - 標準準拠 - 低遅延 - 高可用性 - 十分な帯域 移行 - 自動検針 - 課金 - ポータル提供 従来型検針システム - 自動検針 - 課金 - ポータル提供 - 配電自動化 - 配電最適化 - 盗電防止 BC Hydro 社のスマートメーターは IPv6 ベースのマルチサービスグリッドネットワークへ移行

15 IoT における IPv6 活用事例 :BC Hydro スマートグリッド AMI (Advanced Metering Infrastructure) NMS AAA DHCPv6 ヘッドエンド設備 ヘッドエンド側ルータ IPv6 による通信 フォグコンピューティングリンク通信 無線通信 ( g) PLC 通信 (P1901.2) IEEE e MAC IEEE 802.1X/802.11i Security 6LoWPAN Adaptation メッシュルーティング RPL エンドポイント管理 ファームウエア更新 イベント通知 15

16 IoTにおけるIPv6 活用事例 :BC Hydro アーキテクチャー イメージ SMI High Level Solution 16

17 参考 ; BC Hydro 概要 発電設備 ダム x 41 水力発電 x 30 火力発電 x 9 送電設備 送電網 x 18,000 km 変電所 x 260 鉄塔 x 22,000 監視制御センター x 1 配電設備 配電網 x 56,000 km 配電塔 x 900K 変圧器 x 300K 顧客数 x 1.9M

18 IoT における IPv6 活用の取組み 6TiSCH Time Slotted Channel Hopping IPv6 over the TSCH mode of IEEE e IEEE e は プロセスオートメーション等の通信のスケジューリングに対する要件が厳しい工業用無線技術 ( 例 : ISA100.11a, WirelessHART) で使用されているが Time Slotted Channel Hopping (TSCH) のスケジューリングの方法や設定は仕様範囲外 Low Power and Lossy Network (LLN) において IEEE e TSCH のスケジューリングと設定を行う技術として 主に IETF で策定中 スケジューリングを行うためのアーキテクチャとしては 集約型 (Centralized) と分散型 (Decentralized) が検討中 チャネル 時間

19 IoT における IPv6 活用の取組み : インダストリアルオートメーションとプロセスコントロール 6TiSCH による無線フィールドネットワーク タイムセンシティブなアプリケーションへの適用

20 IoT における IPv6 活用の取組み : プロセスオートメーション現在のアーキテクチャー VPN 集線装置 無線 AP コントローラ 無線 AP 無線メッシュ AP ISA100.11a WirelessHART PLC センサー アクチュエータ セキュリティー ISA100.11a WirelessHART 制御ループの範囲 監視装置 IP での接続制限 制御ループはサブネット内に閉じる IP での接続性に制限管理の複雑性

21 IoT における IPv6 活用の取組み : プロセスオートメーション 6TiSCH の活用 VPN 集線装置 無線 AP コントローラ 仮装サービスエンジン バックボーンルータ センサー 6TiSCH IPv6 アクチュエータ セキュリティー バックボーンルータ 監視装置 IPv6 サブネット IPv6 サブネット

22 日本の IPv6 対応デバイス数 / 接続数 2019 年までに 32% のデバイスや接続が IPv6 に IPv6 対応モバイルデバイス IPv6 対応固定デバイス 年で年平均成長率 27% 2 億 3,100 万 デバイス数 ( 百万 ) 万 2 億 1,200 万 7500 万 Source: Cisco VNI Global IP Traffic Forecast,

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