研究の背景 ～ インターネット利用人口 ～
1,866 1,495
387 943 86
22
(7,515) (6,973)
(6,246) (5,193)
(3,457) (750)
※ 平成１６年度は１２月末の数値， ブロードバンド：FTTH，DSL，Cable，無線（FWA）の合計
z 技術進展と常時接続・定額制によるネット環境の整備
z インターネット利用人口約 8000 万人（国民の約 62% ）
z ブロードバンド接続約 2000 万，モバイルインターネット接続約 7500 万
出展「平成1７年度 情報通信白書，ブロードバンド契約数等の推移（2005年4月）」
ホームネットワークへの期待
z 情報を得るために利用したい
z 多種多様な趣味嗜好に合った情報収集
z 問題解決のために利用したい
z 治安，防犯といった，生活者に高まる不安を解消
z 自身の健康状態に対する不安解消
z 日常生活のニーズを満たすため利用したい
z 効率化とこだわり（食洗機，薄型 TV ，ホームシアター）
z 臨場感のあるコミュニケーション（ビデオチャット）
※ NRI 生活者１万人アンケート調査（2003年）
※ 総務省 デジタル情報家電のネットワーク化に関する調査研究会 報告書（H16年8月）など，より
ホームネットワーク構築の課題
z デジタル通信技術を組み込んだ高機能な情報家電
z TV ， HDD レコーダ等（ AV 機器），洗濯機，掃除機等（白物家電）
z 情報家電への買い替えはホームネットワーク構築に際し ての一番のネック
便利になるのはいいけれど お金が掛かるのはねぇ
…
レガシー家電もネットワーク 越しに制御できれば．．．
レガシー家電 情報家電
but
Legacy:
長年使われいろいろな事情で完全に捨てることのできないものHAT: Home Appliance Translator
① PLC と ZigBee を併用した No New Wire での高信頼通信
② SCP を用いたレガシー家電間通信
③ レガシー家電の状態把握と制御反映
HAT
レガシー家電 レガシー家電のコンセント
に
HAT
を接続通知 制御 Home Network! 命令
PLC
やZigBee
を使ったNo New Wire
での高信頼通信家電の状態を把握しネットワークへ通知，
ネットワークから命令を受けて家電を制御 タップ
レガシー家電の高信頼なネットワーク制御を可能に！
PLC: Power Line Communication
状態把握
レガシー家電制御に関する研究
z u- コンセント （ NTT ネオメイト（東京工科大学， 2003 ～））
z 家電製品の消費電気特性（電流値，電流波形など）を監視し， ASP サーバ上の蓄積データと比較することで，どのメーカのどの製品が，
どの u- コンセントに接続かを判別
z 電源 ON/OFF （赤外線送信機設置でリモコン家電制御可）
× u- コンセントへイーサケーブルを挿す必要あり
× 状態特定にサーバが必要
× 詳細な状態特定は困難
z X10 デバイス（米 X10 社）
z スイッチとレシーバを内臓し，接続家電の電源 ON/OFF
z 様々な対応デバイス
（ライト，センサ，赤外線送信機，カメラなど）× 詳細な状態特定はしていない
× 制御成功かのフィードバックがない
HAT を使って実現できる応用サービス
家中の電気を 一括消灯
一括制御
外から録画予約
遠隔制御
指定時刻に 部屋を暖める
自動制御
洗濯が終わったら電話を鳴らす連動制御
レガシー家電 も管理可能 消し忘れの際は
自動でOFFに
ホームオートメーション エネルギーマネージメント
ホームセキュリティ
Home network!
HAT の詳細
HAT: Home Appliance Translator
① PLC と ZigBee を併用した No New Wire での高信頼通信
② SCP を用いたレガシー家電間通信
③ レガシー家電の状態把握と制御反映
HAT
レガシー家電 レガシー家電のコンセント
に
HAT
を接続通知 制御 Home Network! 命令
PLC
やZigBee
を使ったNo New Wire
での高信頼通信家電の状態を把握しネットワークへ通知，
ネットワークから命令を受けて家電を制御 タップ
レガシー家電の高信頼なネットワーク制御を可能に！
状態把握
0 10 20 30 40 50 60
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
3階建て家屋 大学棟内
通信不能 !
到達率（％）
経路の割合（％）
z 有線 ：イーサネット，電力線，電話線， TV 同軸ケーブル
No New Wire 通信技術
z 無線 ： IEEE802.11b / a / g Bluetooth ZigBee UWB
帯域
2.4GHz
250kbps
30m
約3
ドル 約30mW
速度3.1
～10.6GHz
110 / 480 Mbps
10 / 3m
― 距離
価格
消費電力 約
200mW
2.4 / 5 / 2.4 GHz 2.4GHz
11 / 54 / 54 Mbps 1Mbps
150 / 50 / 100 m 10m
約8
ドル 約3
ドル 約1000mW
約100mW
※ PLC 実環境での到達率調査結果（相間問題，搬送波の吸収など）
※無線通信の特性（通信範囲，障害物，干渉などの影響大）
① No New Wire での高信頼通信
■ HAT は通信手段に PLC と ZigBee を併用
■ PLC… 電力線を通信媒体とする伝送方式
■ ZigBee… 低消費電力無線通信規格
HAT HAT No New Wire! HAT HAT z 新しい通信回線の配線が不要
z 「コンセントに指すだけ」で分かりやすい
z 電力供給と通信が一体化しており効率的
特性の異なる媒体を併用し通信不能な部分を相互補完！
HAT: Home Appliance Translator
① PLC と ZigBee を併用した No New Wire での高信頼通信
② SCP を用いたレガシー家電間通信
③ レガシー家電の状態把握と制御反映
HAT
レガシー家電 レガシー家電のコンセント
に
HAT
を接続通知 制御 Home Network! 命令
PLC
やZigBee
を使ったNo New Wire
での高信頼通信家電の状態を把握しネットワークへ通知，
ネットワークから命令を受けて家電を制御 タップ
レガシー家電の高信頼なネットワーク制御を可能に！
状態把握
SCP: Simple Control Protocol
■ HAT は通信プロトコルとして SCP を採用
■ SCP… 小型デバイス制御用の低コストなプロトコル
★自立的な P2P 通信が可能
★ネットワークの自動構築が可能
★ UPnP との高い親和性
レガシー家電が SCP デバイスとして，
他の SCP デバイスや UPnP デバイスと P2P に通信可能になる！
HAT HAT
SCP SCP デバイス デバイス UPnP UPnP デバイス デバイス SCP デバイス
※
Microsoft SCP DDK
をルネサスソリューションズが配布中SCP を採用するメリット（ 1/2 ）
z 自律的な P2P 通信が実現可能
z ネットワークの自動構築
一度サブスクリプションを構築してしまえば …
Establised!
違うコンセントに差し替えても …
Re-establised! Re-es tabl ised !
移動
電源再投入時に自動的に通信が再開！
一旦，電源を落としても …
SCP を採用するメリット（ 2/2 ）
z UPnP （ DLNA ）ネットワークとの親和性
ブリッジ
SCP ネットワーク UPnP （ DLNA ）ネットワーク
レガシー家電（ SCP デバイス）と情報家電（ UPnP デバイス）
の相互運用可能なホームネットワークを構築可能！
※
DLNA
：Digital Living Network Alliance
．UPnP
を中核としたデジタル② SCP を用いたレガシー家電間通信
サービス「状態通知」
家電の状態 プロパティ
サービス「家電制御」
アクション 家電の制御
家電の状態変化をネットワーク上の 他デバイスに通知するサービス
家電の状態情報を保持する プロパティ
ネットワーク上から家電を制御する サービス
家電の制御を実行するアクション
（引数に制御命令をとる）
HAT
A. 状態通知サービス
B. 家電制御サービス
HAT は，レガシー家電を SCP デバイスにする！
HAT: Home Appliance Translator
① PLC と ZigBee を併用した No New Wire での高信頼通信
② SCP を用いたレガシー家電間通信
③ レガシー家電の状態把握と制御反映
HAT
レガシー家電 レガシー家電のコンセント
に
HAT
を接続通知 制御 Home Network! 命令
PLC
やZigBee
を使ったNo New Wire
での高信頼通信家電の状態を把握しネットワークへ通知，
ネットワークから命令を受けて家電を制御 タップ
レガシー家電の高信頼なネットワーク制御を可能に！
状態把握
③ レガシー家電の状態把握
電流量
HAT
測定部
赤外線 受光部
z 家電の消費電流量や，家電に送信された赤外 線信号を使って状態を推定
消費電流量の変化 を計測
家電に送信された赤外 線信号を
HAT
も受信今、ビデオを早送り しているらしい
状態通知
③ レガシー家電の制御反映
z 供給電力の調節命令や赤外線信号を送信して レガシー家電の制御反映
HAT
赤外線発光部電力 制御部
リモコンと同じ信号を 出力して家電を制御 家電に供給する電力を
調整し
ON/OFF
制御制御命令
・電源を切れ
/
入れろ・録画予約を入れろ
・ビデオを巻き戻して
etc…
HAT のプロトタイプ
開発状況
① PLC と ZigBee を併用した高信頼通信
z 相互補完ネットワーク用通信プロトコルの評価
z ブロードキャスト方式（ BC 方式）
z 中継確認方式（ RC 方式）
z MANET の OLSR 準拠方式
0 10 20 30 40
衝突メッセージ数
BC
RC
0 10 20 30 40 50
損失メッセージ数
BC
RC
1F 2F
（A相）
（B相）
電力線
1 3
5 7
9 11 4
2 8
6
12 10
13 15 16
14
電力線
損失メッセージ数
衝突メッセージ数
家屋を想定したトポロジ
（ネットワークシミュレーション）
MANET: Mobile Ad-hoc Network
応答メッセージの 損失の影響
HAT プロトタイプのハードウェア構成
PLC モデム
（ルネサス製EVB4
）赤外線送受信部
（秡川先生）メイン処理部
（ルネサス製
M16C
マイコン）電力制御部
電流量測定部
（
Dominion
製Watts Up? PRO
）レガシー家電を接続
（電灯，ビデオ，洗濯機，エアコンなど）HAT プロトタイプ
HAT 制御ソフトウェア： HAT-Sub
z PC 上で動作する HAT 制御ソフトウェア
z 家電状態情報取得や操作指示用アプリ（ VC++ ）
USB-PLC
モデム（デジタルストリーム製）HAT
HAT
HAT-Sub
Internet
② SCP を用いたレガシー家電間通信
他の
SCP
デバイスHAT
プロトタイプ■状態通知，遠隔制御
状態情報を他の SCP デバイスに通知
消費電流量や赤外線 リモコン信号から状態
推定
他の SCP デバイスから 接続家電を制御
PLC
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 時間(s)
消費電流量(mA)
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
動作状態(0:停止状態 1:動作状態)
閾値 消費電流量 状態
③ レガシー家電の状態把握と制御反映
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 時間(s)
状態
パブリッシャ サブスクライバ
■既存家電の連動制御
HAT
プロトタイプB HAT
プロトタイプA
特定家電の動作状態に 合わせた連動制御
TV
の電源をON
し，ビデオ入力へ切替
HDD
レコーダ再生HAT を使って実現できる応用サービス
家中の電気を 一括消灯
一括制御
外から録画予約
遠隔制御
指定時刻に 部屋を暖める
自動制御
洗濯が終わったら電話を鳴らす連動制御
レガシー家電 も管理可能 消し忘れの際は
自動で
OFF
にホームオートメーション エネルギーマネージメント
ホームセキュリティ
Home network!
※屋外で
PLC
可能なら無線LAN
と組合せてセキュリティセンサネットワーク
も構築可能！
