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
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)
はじめに
IoTデバイスはどうやってつながるのか？
IoTデバイスは、それぞれの分野で決められたプロトコルで接続される
- DLNA: テレビやビデオレコーダ等のAV機器を接続する
- ECHONET Lite/KNX: 家電や住宅設備等を接続する
- Propriety protocol: 標準に沿っていない独自仕様の設備を接続する
ビデオ再生 番組選択
スイッチON 温度 消費電力
IoTデバイス接続に関する課題
ユーザは1つのデバイスで、複数のデバイスにアクセス・制御したい
そのためには
プラットフォーム
が必要となり、以下をサポートする
多種多様なインタフェースやプロトコルに対応したデバイスを接続できる
IoTエリアネットワークに接続されるデバイスが安定して利用できる
プラットフォーム
アプリケーション
インタフェース(標準)
デバイスインタフェース
多種多様なインタフェースへの対応
プラットフォームはデバイスとアプリケーションのインタフェースギャップを吸収
デバイスインタフェースでは、多くのトランスポートプロトコルとデータ形式がある
アプリケーションインタフェースはWebベースで、開発者には親しみやすい
アプリケー
ション
Ethernet, Wi-Fi
Bluetooth,
RS-485/232C,
…
Web interface
多様なトランスポート
プロトコルとデータ形式
HTTP+JSON
プラット
フォーム デバイス
Web developers: 710,000 Embedded developers: 3,800
IoTデバイスへのWebアクセス
Web技術はアプリケーション開発者に大きなインパクトがある
Web技術でのデバイス操作は、IoTアプリケーション開発者にはとても簡単
アプリケーションは、
デバイスの抽象表現であるThingをHTTPで制御するだけ
- HTTPのPUTメソッドを使って、Thingに値を書き込む
- HTTPのGETメソッドを使って、Thingの値を読み出す
アプリケー
ション Thing
PUT
GET
Thingが持つ機能項目は、JSON/XMLで表現される
アプリケーションはJSON/XMLで表現されたデバイスの抽象表現を操作する
デバイス
プラットフォーム
抽象表現
研究開発の全体像
多種多様な通信規格・データ形式に対応したIoTデバイスを、
Webに
よる共通のインタフェースで制御可能なWeb of Thingsの実現
Webインタフェース
Wi-Fi SUN Wi- Modbus Wi-Fi BLE Ethernet
GW
GW
見守り エネマネ 生産管理 ・・・
運用管理
原因分析 自動復旧
工場
住宅
エリア
ネットワーク
クラウド
新たなIoTサービス創出のためのWebによる共通基盤(Web of Things)と
将来の重要課題である安定運用のための管理技術の確立
Web技術によるIoTデバイス通信共通化
IoTデバイスを抽象形式で定義し、多様なネットワーク構成にも対応
非IP通信で接続されるIoTデバイスを扱い産業用途にも適用可能
GW
L2SW
AP
デバイス
スマート
フォン
センサ
無線通信
モジュール
センサ デバイス
センサ デバイス センサ デバイス
GWに無線モジュール
(USB)搭載し接続
スマートフォンがWiFiと
Bluetooth等のブリッジ
として機能する
有線接続
無線接続
アクセスポイント(AP)
アプリケーション/PF
センサ デバイス
シリアル接続
(非IP、Modbus等)
有線LAN
エリアネットワーク例
多様なデバイスがエリアネットワークの構成に依存することなく、共通のWebインタフェース
エリアネットワークの運用管理
従来見えにくかったエリアネットワークの障害を検出・原因分析
デバイス/ネットワークから運用管理情報を収集。エリアネットワークのトポ
ロジーを取得し、障害位置を知らせる
デバイス・ネットワーク機器間で
情報交換
⇒トポロジー取得
デバイス・ネットワーク運用情報
(内部状態・通信状態)の通知
⇒障害検出・原因分析
GW
AP
デバイス
デバイス
サポートセンタ
ネットワーク構成情報
デバイス情報
デバイス向けソフト
ウェア・オープン化
運用管理情報（デバイス情報、ネットワーク構成情報）を収集するプロトコルとして、
HTIPを活用。エリアネットワーク向けに拡張を行い普及を推進する。
HTIP普及に向けた取組み
ネットワーク構成をモニタ可能なHTIP対応通信モジュール(下図)
HTIPオープンソース化、オープンコミュニティ(CHIRIMEN)との連携
基本機能
MCU SW
SW
SW
JTAG
PW
FLA
SH
Ether
LED
LED
30P
connector
30P
connector
30P
connector
30P
connector
30P
connector
30P
connector
Sensor
Sensor
Sensor
UART1
UART1
UART1
AC/DC
converter
I2C
GPIO
通信・センサー拡張部
メインボード 拡張ボード
BLEモジュール Sub-1Gモジュール
温・湿度センサー等
2016年度製作
Wi-Fiモジュール
実験環境(実験住宅iHouse)
センサー、家電、PV/蓄電池等、26種類200個以上のデバイス接続
実験住宅外観 実験住宅内部(2F洋室)
屋内センサ （部屋毎）
電力センサ、温湿度センサ、照度センサ、
開閉センサ、人感センサ
屋内機器(部屋毎)
照明、エアコン、電動窓、電動カーテン、
電動日よけ（リビングのみ）
屋外センサ
温湿度センサ、照度センサ、風速センサ、
風向センサ、来客センサ、感雨センサ、火
災センサ
屋外機器
電気錠、太陽光発電装置、燃料電池、
蓄電池
電動
カーテン
エアコン
LED照明
温湿度・照度センサ
2017年度以降は工場での実証を検討中。大規模評価はシミュレーションにて実施。
まとめ
課題Ⅱでは、以下の課題に取り組む
①Web技術を利用したIoTデバイス通信共通化技術
非IP通信の装置を含めてWeb技術で通信するインタフェースの共通化
住宅・工場での実フィールド評価と、シミュレーションによる大規模化評価実施
②エリアネットワーク運用管理技術
障害検出に必要な情報を収集し一元管理、ソフトウェア(HTIP)オープン化
収集した運用管理情報から障害原因を分析し、自動的に復旧する技術の開発
研究開発スケジュール
2016 2017 2018 2019 2020
WoTデバイス
通信共通化
エリアネット
ワーク運用管理
プラットフォーム
開発 住宅実証 WoT勧告化 工場実証
運用情報収集(HTIP)
プロトコル開発 HTIPソース オープン化 プラットフォーム 統合化
事業化
事業化
HTIP対応通信モジュール・
WoT対応プラット
フォーム製品
WoT仕様作成 相互接続・W3C勧告化
ITU-T勧告化 開発ガイドライン
