生産と技術

第59巻第２号（2007）

新しいユビキタス通信への道
研究ノート

＊

中 野 博 隆Road to the nobel ubiquitous communications

Key Words：ubiquitous communication, mobile communication,RFID, traffic design, sensor network

いる．これは多くの人がワイアレス通信の恩恵に預

１．研究室概要

かれるようにする努力に他ならない．一方，大きか大阪大学のサイバーメディアセンターは，学内或ったコンピュータは，ミニコン，パソコン，組み込いは地域に対して通信システムや教育システムを提み機器という具合に，性能を落とさず小型化してい供しているセンターで，教育・研究・サービス機能る．これらのトレンドの行き着く先として，砂粒のを併せ持っている所に特徴がある．この中で，我々ように小さな無線付きコンピュータがいたる所に存の研究室はインターネットに代表される通信技術の在するようになると考えてもおかしくない．ユビキ

未来を切り拓く使命を持っている．研究機能とネッ

タス通信はこのような技術トレンドから導かれる必トワーク運用ノウハウを併せ持つことを，問題点の然的な姿である．因みに，ユビキタスはラテン語で発掘や新技術の確認・検証などに活かそうと考えて「どこにでも存在する（形容詞）」を意味する．元々，いる．

どこにでも存在するのは神であったが，ここでは直通信サービスの発展を考える時，いたる所にワイぐに使えるコンピュータやセンサ等の情報通信資源アレス通信ノードが存在する環境（以下，ユビキタがそれに代わっている．

ス環境と称す）が実現されると，情報通信サービス

３．ユビキタス通信が可能にすることは飛躍的に高度化すると考えられる．最近はこのようなユビキタス環境における通信技術を研究テーマ

ユビキタス通信は，物流の効率化，環境情報の効に加えている．

率的な収集，個人資産の効率的管理，小売の変革，

ここではユビキタス通信の概念と当研究室におけ棚卸しの自動化等，「もの」の管理が存在する所にる研究例について紹介する．

大きな変革をもたらすと期待される．さらに，電波資源の制約を克服して携帯通信サービスを変革する

２．なぜユビキタス通信なのか可能性も持つ．

例えば，ワイアレス通信の世界ではある送信機がこのようなユビキタス通信の応用例として，環境カバーする領域（以下，セルと称す）は，セルラ，から抽出する生きたコンテンツの概念を紹介する．

ワイアレスLAN，Bluetooth，ZigBee，電子タグ，あらゆるセンサからの情報を集め，取捨選択し，目非接触カードという具合に小さいものにシフトして的に応じて加工して得られる情報をユビキタスコン
テンツと称することにする．表示される内容は刻々と変化するが，生成のシナリオが創作物（作品）に＊Hirotaka NAKANO相当する．ユビキタスコンテンツにより，交通統計

1948年12月生
1977年東京大学大学院工学系研究科博士課程修了
現在，大阪大学，サイバーメディアセン
ター，教授，博士，電子工学，情報通信
TEL 06- 6850- 6860
FAX 06- 6850- 6868
E-mail：nakano@cmc.osaka-u.ac.jpの表示，人々の行動分析，自然現象の分析，微小変化の検出などが可能になり，自動運転，人間の安全な誘導など日常活動の利便性が広がるであろう．

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料の実現に向けては電波資源の効率的な利用方法が４．ユビキタス通信研究の例重要な課題となる．この解として一つのヒントが分野として新しいため，当研究室では新たなアイ2000年に示された．限られた帯域幅を用いた時，デアに基づく方式の提案という形をとるものが多端末が送信電力をうまく制御すれば，端末の密度をい．担当者の専門を活かし通信技術と画像処理や認どのように大きくしても，端末間の通信速度はゼロ

識技術の融合領域の開拓を目指している所に特徴がとはならない（４）というものである．この時の端ある．

末間通信速度は，端末に動きがあれば大きくなることも示された（５）．ただし，端末のバッファサイ

４．１ ホームネットワーク

ズ無限大，通信遅れ時間無限大を許容するなど，か微小な通信領域を持つZigBeeが普及し始めていなり無理な仮定に基づく結果であった．

る（１）．ZigBeeは数年にわたる電池動作が可能で我々の研究室では，現実的な仮定の下で通信の効ある．アドホックネットワークを構成する機能を持率を上げる方法を研究している．セルを小さくするっており，特定のノードを経由して全てのノードにことは，単位面積当たりの通信密度を大きくできる自動アクセスできる．典型的な利用例として照明器ため，定額通信料実現に向けた一つの検討方向と考具の集中制御が挙げられている．このZigBeeに人えられる．この時，セル当りの利用者数も減少する

感センサを組み合わせると不審人物の監視や照明のが，これがある程度以下になると，基地局のパワー節電制御が可能となる．研究室では，ZigBeeの利制御に拠って隣接するセルとの干渉を防いでも，通用を前提として，人物のトレース性能を最大とする信できない利用者が十分少なくなる．研究室ではこ人感センサの配置，方向，センサ解像度の関係などのような条件を満たす確率を解析している（６）．

を研究している．

従来は，隣接するセルとの干渉を防ぐため，利用可能帯域幅の概ね４分の１程度しか利用していなかっ４．２ 電子タグ（RF-ID）の高度な読取た．基地局間の電波干渉が無いフル帯域を使える条

RFIDは非接触アクセスが可能で柔軟な読出しが件が解析されたのである．

できること，容量が大きくあらゆるものに個別コー
４．４ 人々の移動（動き）モデル

ドを割り当て可能なこと等から注目されており，様々な利用実験が行われている（２）．全てのもの

ワイアレス通信の利用者（モバイルと称す）の動にRFIDがつくようになると持ち物の識別や管理がきモデルが研究されている（７）．これは主にアド自動化できる．また，道標代わりに使うこともでき

ホック通信やセルラ通信の性能をシミュレーションる．しかし，従来は大量の電子タグを同時に高速読で確認するために使われる．一方，ユビキタス通信み出しすることが困難であった．読出し時に電子タ

ではモバイルのより詳細な動きモデルの欲しい場合グの応答が衝突してしまうことが原因の一つであがある．このモデルは，従来のようにシステムの性る．また，電子タグに動きがある時も高速な読み出能確認に用いるだけではなく，ウインドショッピンしが困難であった．

グ中の人々の特定商品への誘導，あるショーウイン

これらの条件下でも高速な読み出しができる新しいドウを見る人の数の予想，交差点における人々の流読出し方式について研究している（３）．従来方式

れの円滑な制御など，通信の枠を超えた利用を想定に比較し1.6倍から2.4倍程度の読出し速度が得られするものである．ている．

試みとして，入手しやすい定点観測から面的な動きがどの程度正確に推測できるか，モデルを作り観

４．３ 限りある電波資源の活用測結果と比較している．戸外の小領域を観察すると，携帯電話の定額通信料が実現すれば，ビデオオン

季節，時期，天候などにより人々の動きは大いに異デマンドなど多様な用途が広がると期待される．こなる．しかし，これらの条件を一定とすれば人々のの時，利用者が電波を占有し続ける割合が増えるた動き方が見えてくると予想している．セルの小さい

め，電波資源の枯渇が予想される．即ち，定額通信ユビキタス通信ならではの課題であるが，その応用
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所（2005年３月）

法については未知の部分も多く今後の開拓が必要で［3］特願2006-010390

ある．

［4］P.Gupta, and P.R.Kumar,

５．むすび

wireless networks,

The capacity ofIEEE Transactions on

information theory, vol.46, no.2, pp.388-404,

研究室の概要，ユビキタス通信の概念，ユビキタ

Mar. 2000.

ス通信の研究例について述べた．この分野は未だ新［5］M.Grossglauser, and D.Tse,しく，方式的にどの様な道に進むのか不明な点も多Mobility

い．研究分野の融合が新しい知見を生む可能性はあincreases the capacity of ad-hoc wirelessるが，未だ画像処理で得られた知見を通信技術に本

networks,格的に反映するまでにはいたっていない．しかし，

and IEEE/ACM Transactions on

創生期の研究領域ではアイデアに基づく新しい提案

Networking, vol.10, issue 4, pp.477-486,が比較的容易である．現時点では実装困難でも，ブAug.2002.

レークスルーが見つかれば可能になり大きな効果がProc. of IEEE INFOCOM 2001,［6］宮川 明子，笹部 昌弘，中野 博隆， モバイル得られる．この分野の発展に向けて貢献したいと思通信における電力制御の効果,っている．

第229回研究会予稿（2006.11.17）

画像電子学会［7］T.Camp, J.Boleng, and V. Davies,

＜文 献＞

A

Survey of Mobility Models for Ad Hoc［1］http://www.zigbee.org/en/index.asp

Network Research,［2］平成16年度エネルギー使用合理化電子タグシス

Communication & Mobile Computing，

テム開発調査事業（物流業界における電子タWirelessvol.2, no.5, pp.483-502, Sept. 2002.

グ実証実験）成果報告書，（株）三菱総合研究80