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

Copyright 2016 Fujitsu Limited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

DLNA

消費電力

スイッチON温度

ECHONET Lite / KNX

Propriety protocol

1

Copyright 2016 Fujitsu Limited

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

アプリケーション
インタフェース(標準)プラットフォーム
デバイスインタフェース

DLNA

ECHONET LiteKNX

Propriety protocol
2

Copyright 2016 Fujitsu Limited

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
Ethernet, Wi-Fi
Bluetooth,
RS-485/232C,…

Web interface

アプリケーション

プラット
フォーム

デバイス

多様なトランスポート
プロトコルとデータ形式

HTTP+JSON

Embedded developers: 3,800(LinkedIn profiles, 2016)

Web developers: 710,000
3Copyright 2016 Fujitsu Limited

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
プラットフォーム
PUT
アプリケーション

GET

Thing

抽象表現

デバイス

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
4

Copyright 2016 Fujitsu Limited

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
見守り

エネマネ

生産管理

・・・

原因分析

自動復旧

運用管理

Webインタフェース

クラウド
GW

エリア
ネットワーク

Wi-Fi

WiSUN

GW

Wi-Fi

Modbus

住宅

BLE

Ethernet

工場

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
5

Copyright 2016 Fujitsu Limited

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
エリアネットワーク例
有線接続
無線接続

アプリケーション/PF
シリアル接続(非IP、Modbus等)
センサ デバイス

GW

無線通信モジュール

L2SW

センサ デバイス

AP
有線LAN

センサ

デバイス

GWに無線モジュール(USB)搭載し接続

アクセスポイント(AP)スマートフォン

センサ

デバイス

センサ

スマートフォンがWiFiとBluetooth等のブリッジとして機能する

デバイス

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インタフェースで制御可能
6

Copyright 2016 Fujitsu Limited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
サポートセンタ
デバイス情報ネットワーク構成情報
GW

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

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
AP

デバイス向けソフト
ウェア・オープン化

デバイス

デバイス運用管理情報（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: Home network Topology Identifying Protocol
7

Copyright 2016 Fujitsu Limited

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
Sub-1Gモジュール

BLEモジュール

2016年度製作
メインボード

拡張ボード

PW

AC/DC
converter

SW

MCU

FLASH

30P
connector

SensorSW

30P
connector

基本機能

UART1

Sensor

LED

I2C

LED

Ether

UART1

Sensor

SW
JTAG

UART1

Wi-Fiモジュール

GPIO
30P
connector

30P
connector

温・湿度センサー等

30P
connector

30P
connector

通信・センサー拡張部

研究開発を通じて得られたノウハウを、HTIP対応デバイス開発ガイドラインとして公開
8

Copyright 2016 Fujitsu Limited, SMK Corporation,

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)
電動カーテン

LED照明
エアコン

温湿度・照度センサ
 屋外センサ 温湿度センサ、照度センサ、風速センサ、

 屋内センサ （部屋毎）
 電力センサ、温湿度センサ、照度センサ、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）

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。
9

Copyright 2016 Fujitsu Limited

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
WoTデバイス
通信共通化

2016

2017

2018

プラットフォーム
開発

住宅実証

WoT勧告化
工場実証

WoT仕様作成

エリアネット
運用情報収集(HTIP)
ワーク運用管理プロトコル開発

相互接続・W3C勧告化
HTIPソース
オープン化

ITU-T勧告化

プラットフォーム
統合化
開発ガイドライン

10

2019

2020

事業化
WoT対応プラットフォーム製品事業化
HTIP対応通信モジュール・プラットフォーム製品
Copyright 2016 Fujitsu Limited