こちら - ZigBee SIGジャパン

スマートコミュニティを 支 えるZigBeeの 技 術株 式 会 社 アルファシステムズ原 誠 一 郎(ZigBee SIGジャパン テクニカルWG)掲 載 記 事 ・ 写 真 ・ 図 表 などの 複 製 、 無 断 転 載 を 禁 止 します。

内 容1. ZigBeeとは2. HEMS 市 場 において、ZigBeeが 採 用 された 理 由~ 省 エネの 観 点 から~3. スマートエナジープロファイルとは4. ZigBeeの 省 エネ 機 能 を 活 かしたインターネットプロトコル(IPv6) 通 信 の 実 現5. まとめ©ZigBee SIGジャパン 20122

1. ZigBeeとは©ZigBee SIGジャパン 2012

ZigBeeとは近 距 離 無 線 ネットワークの 世 界 標 準 規 格 の 一 つ信 頼 性 のある、 低 消 費 電 力 、 低 コストの 規 格物 理 層 /MAC 層 にIEEE802.15.4を 採 用2001 年 からZigBee Allianceにて 研 究 開 始ZigBeeスタックとHAやSEPを 含 む 様 々なアプリケーションプロファイルを 開 発北 米 、オーストラリア、イギリス 等 のスマートグリッドにSEP1.xが 採 用 ・ 導 入米 国 の 国 立 標 準 技 術 研 究 所 (NIST)がSEP2.0を 標 準 プロファイルとして 採 用ZigBeeスタック 構 成APLProfile(SEP1.x)APS 層NWK 層ZDOSECIEEE802.15.4802.15.4MAC 層802.15.4PHY 層©ZigBee SIGジャパン 20124

ZigBeeのプロトコルスタックスタック 仕 様 (プレスリリース 時 期 )Dec.2004Sep.2006Jan.2008ZigBee Ver1.0ZigBee-2004 仕 様 書 (053474r06)Enhanced Version of ZigBeeZigBee-2006 仕 様 書 (053474r13)ZigBee Feature SetZigBee PRO Feature SetZigBee-2007 仕 様 書 (053474r17)ZigBeeアライアンスで 策 定SEP1.xを 含 む様 々なAPが 動 作スタックのIP 化現 在 、ZigBee IPを 策 定 中物 理 層 、MAC 層 はIEEE802.15.4仕 様 はIETF、IEEEで 策 定ZigBeeアライアンスは、それらの 仕 様 書 をもとに 策 定SEP2.0が 動 作©ZigBee SIGジャパン 20125

2. HEMS 市 場 において、ZigBeeが採 用 された 理 由 ~ 省 エネの 観 点 から~©ZigBee SIGジャパン 2012

Power (mA)2.1デバイスに 使 用 されるチップの 特 性IEEE802.15.4で 使 用 されるチップ2.4GHz、CSMA/CA 対 応 、RSSIサポート消 費 電 力 特 性 例Sleep Active Tx( 送 信 ) Rx( 受 信 )1 μA 1.6mA 20~33mA 18~22mA4030送 信 を 減 らしても、 受 信 待 ちをする 限 り、 電 力 を 消 費20100sleep active Tx Rx消 費 電 力 を 削 減 するためにスリープを 効 果 的 に 行 う©ZigBee SIGジャパン 20127

2.2 IEEE802.15.4の 低 消 費 電 力 機 能機 能 1:DSSS( 直 接 スペクトラム 拡 散 方 式 )スリープ 状 態 からの 復 帰 時 間 を 短 縮 することで 省 電 力 化スリープ 状 態 からの 復 帰 時 間 を 数 ミリ 秒 以 内 に 短 縮 ⇔FHSSの 場 合 :3 秒機 能 2:スリープ 機 能スリープする 期 間 の 設 定 により 省 電 力 化ビーコンモードとノンビーコンモードの 二 つのモード機 能 3: 親 子 間 の 通 信 方 式子 ノードがスリープしやすい 通 信 方 式 による 省 電 力 化機 能 4: 通 信 量 を 減 らす 仕 組 みフレーム 長 を 短 くし、 送 信 時 間 の 短 縮 で 省 電 力 化同 期 ヘッダ:5バイト、 長 さ:1バイト、MAC 層 フレーム(0~127)64-bit IEEE & 16-bit ショート・アドレスの 使 用234について 詳 細 に 説 明©ZigBee SIGジャパン 20128

送 信 元スリープ 機 能 (ビーコンモード) 同 期 型 (ビーコンモード) 送 信 元 と 送 信 先 が 同 時 にスリープ、 同 時 に 起 きて 通 信送 信 先データActiveSleep時 間スターツリー 起 きている 時 間 をネットワーク 全 体 で 同 期 させる 同 期 が 外 れた 時 の 処 理 や、マルチホップなどの複 数 の 同 期 スケジュールが 競 合 する 場 合 の 処 理 が 複 雑 必 ずしも 高 い 省 電 力 にはならないIEEE802.15.4ではオプション 機 能 初 期 の 頃 のZigBeeではオプションとしていたが、 現 在 はサポートしない©ZigBee SIGジャパン 20129

スリープ 機 能 (ノンビーコンモード) 非 同 期 型 (ノンビーコンモード)親 ノードは、 常 に 起 きている子 ノードが、 定 期 的 に 起 きてデータの 送 受 信 を 行 う親子データActiveSleep 制 御 が 比 較 的 簡 単 。 子 ノードの 低 機 能 化 が 可 能 子 ノードのスリープと 低 機 能 化 により 省 エネを 実 現 親 ノードは 子 ノードへのデータを 一 定 時 間 、 預 かるメッシュネットワークでも 可 能IEEE802.15.4の 必 須 機 能 最 新 のZigBee、ZigBeeProで 使 用ツリースター時 間メッシュ©ZigBee SIGジャパン 201210

送 信 元スリープ 機 能 ( 最 新 の 方 式 ) 非 同 期 型 送 信 先 は 定 期 的 に 起 きる 送 信 元 は、 連 続 してパケットを 送 信 するポーリングを 行 うデータデータデータ送 信 先データ応 答ActiveSleep時 間 非 同 期 でかつルータのスリープが 可 能ネットワーク 全 体 の 同 期 が 必 要 ないので、スケーラビリティに 優 れている 同 期 型 に 比 較 し、 概 ね、 高 い 省 電 力 を 実 現 送 信 先 ノードが 受 信 状 態 になるまで 送 信 が 完 了 できないので 遅 延 する 遅 延 を 低 減 する 方 式 の 開 発 と 標 準 化IEEE802.15.4e 現 在 のZigBeeは、IEEE802.15.4e 以 前 のIEEE802.15.4を 使 用©ZigBee SIGジャパン 201211

親 子 間 の 通 信 方 式 親 子 間 で 通 信 をする 仕 組2 種 類 の 物 理 デバイスタイプフル 機 能 デバイス:FFD(Full-Function Device):ルータ 機 能 あり 機 能 限 定 デバイス:RFD(Reduced-Function Device):センシングのみ 子 ノードからの 働 きかけのみによるデータの 送 受 信子 ノードからのデータ 送 信親 ノードからのデータ 送 信親 ノードFFDルータ 機 能親 ノード子 ノード親 ノード子 ノードDATA保 管 用データバッファData RequestACK子 ノード子 ノードRFDセンシングACKDATAACKRFDセンシング©ZigBee SIGジャパン 201212

シンプルなフレーム 構 造通 信 量 を 減 らす 仕 組 みフレームコントロール(2)シーケンス(1)送 信 先PANID(0/2)送 信 先アドレス(0/2/8)送 信 元PANID(0/2)送 信 元アドレス(0/2/8)セキュリティペイロードチェックサム(2)※MAC 層 フレームアドレスモードバイト 数IEEE802.15.4は2 種 類 のアドレスを 持 つIEEE64bit 拡 張 アドレスはノードに 固 有16bitショートアドレスは 上 位 層 がアサイン3つのアドレスモードの 適 切 な 選 択 によりフレームを 短 縮ZigBeeはアドレスモードを 活 用 できる 設 計ネットワークアドレスに16-bit ショートアドレスを 採 用MAC 層 の 通 信 には 主 として16-bit ショートアドレスを 使 用アドレスなし 016bit ショートアドレス 2IEEE64bit 拡 張 アドレス 8送 信 するフレームを 小 さくして、制 御 の 通 信 量 を 減 らすフレームコントロール(2)送 信 先アドレス(2)送 信 元アドレス(2)ブロードキャスト半 径(0/1)※ZigBeeネットワーク 層 フレームBCSNシーケンス(0/1)ペイロード©ZigBee SIGジャパン 201213

2.3 ZigBeeとしての 低 消 費 電 力 機 能IEEE802.15.4の 低 消 費 電 力 機 能 を 活 かす 方 法ZigBee Feature SetとZigBee PRO Feature Setでの 方 式(ZigBee-2007 仕 様 書 から 適 切 に 選 択 された 機 能 の 集 合 )非 同 期 型 (ノンビーコンモード)での、 親 子 間 の 通 信 方 式親 (コーディネータ、ルータ)は 保 管 データ 用 のバッファを 用 意子 (エンドデバイス)がスリープメッシュネットワークを 主 とする 信 頼 性 の 確 保※ トポロジーに 応 じた 様 々なルーティング 方 式 もサポートMAC 層 のアドレスモードを 活 かしたフレーム 送 信 制 御ネットワークアドレスに16-bit ショートアドレスを 使 用MAC 層 での 通 信 のアドレスモードは 主 に16bitショートアドレスを 選 択SECSEP1.x ZDOAPS 層NWK 層802.15.4MAC 層802.15.4PHY 層主 にメッシュネットワークを 使 用 して 一 定 の 信 頼 性 を 確 保 しながら、ENDデバイスのスリープや 小 さいフレームの 送 信 により、 低 消 費 電 力 を 実 現©ZigBee SIGジャパン 201214

3.スマートエナジープロファイルとは©ZigBee SIGジャパン 2012

スマートグリッドの 無 線 ネットワークスマートグリッドでは、 家 庭 内 NW (HAN)と、スマートメータ 間 NW (SUN)の2つのNWを 想 定 している。HAN (Home Area NW)太 陽 光 発 電センサインターネットUtility 企 業 などHGW家 電 機 器スマートメータパワーコンディショナ蓄 電 池 などEV各 種 サーバ/ 監 視 装 置IP NWBSSUN (Smart Utility NW)BS基 地 局スマートメータなど近 隣 エリア・ネットワーク©ZigBee SIGジャパン 201216

Home Areaの 無 線 ネットワークZigBee Smart Energy Profile(SEP)HAN (Home Area NW)太 陽 光 発 電センサインターネットUtility 企 業 などHGW家 電 機 器スマートメータパワーコンディショナ蓄 電 池 などEV各 種 サーバ/ 監 視 装 置IP NWBSSUN (Smart Utility NW)BS基 地 局スマートメータなど近 隣 エリア・ネットワーク©ZigBee SIGジャパン 201217

SEP1.0, SEP1.1SEP1.x と SEP2.0ZigBeeスタック(ZigBee 仕 様 、ZigBee PRO 仕 様 ) 上 で 動 作 するSmart Energyシステム。 北 米 ( 特 にテキサス)オーストラリア、イギリス等 で 既 に 設 置 が 行 われている。認 証 製 品 は、 相 互 接 続 が 保 証 される。SEP2.0Internet Protocolの 技 術 (IPv6や6LoWPANなど)をベースに動 作 するSmart Energyシステム。 現 在 ZigBeeアライアンスで仕 様 策 定 中 。 米 国 の 国 立 標 準 技 術 研 究 所 (NIST)が 標 準 として 採 用 。SEP1.xからSEP2.0への 移 行 と 共 存 に 関 する 検 討国 立 標 準 技 術 研 究 所 (NIST)のSGIPにおいてPAP18( 優 先 行 動 計 画 )を 起 案 し 検 討©ZigBee SIGジャパン 201218

SEP1.x と SEP2.0のスタック 構 成 SEP1.xとSEP2.0は 互 換 性 のないプロトコルスタック 上 で 動 作 アプリケーションのサービス 内 容 が 共 通SEP1.xのスタック 構 成 SEP2.0のスタック 構 成 ( 策 定 中 )SECSEP1.xAPS 層NWK 層ZDOZigBee、ZigBee PROZigBee IPSEP2.0( RESTful)トランスポート 層 (TCP,UDP)ネットワーク 層 (ND,RPL,IPv6)アダプテーション 層 (6lowpan)IETF 仕 様( 策 定 中を 含 む)802.15.4MAC 層802.15.4PHY 層IEEE 仕 様802.15.4MAC 層802.15.4PHY 層他 のMAC 層物 理 層19©ZigBee SIGジャパン 2012

ZigBee Smart Energy 公 開 文 書ZigBee Smart Energy Profile 1.xタイトル発 行 日ZigBee Smart Energy 2009/3/11 ZigBee Smart Energy 1.0 アプリケーションプロファイル 仕 様 書 (データ 定 義 、コマンド 等 を 規 定 )2011/3/23 SEP1.1 「Trust centerの 取 り 換 え」 仕 様 の 追 加 等ZigBee 2007 Specification 2009/12/11 ZigBeeスタック( 通 信 規 格 )の 仕 様 書ZigBee Cluster Library 2010/4/24 ZigBeeアプリケーション 共 通 のデータ 定 義 、コマンドの 仕 様 書ZigBee Smart Energy Profile 2.0タイトルZigBee + HomePlug Smart EnergyMarket Requirement DocumentZigBee Smart Energy Profile 2.0Technical Requirement DocumentSMART ENERGY Profile2.0 ApplicationProtocol Specification (DRAFT)発 行 日2009/3/11 Smart Energy 1.0, OpenSG, 米 国 電 力 会 社 の 要件 等 を 元 に 仕 様 に 対 する 要 件 を 規 定2010/3/11 MRD( 要 件 書 )から 技 術 課 題 を 抽 出 し、 技 術 要 件 を規 定2011/7/12 Smart Energy 2.0アプリ 層 の 具 体 的 仕 様 の 草 案ZigBee Alliance Webサイト (http://www.zigbee.org/)でダウンロード 可 能©ZigBee SIGジャパン 201220

SEP1.x の 機 能メータリングサポート:- 電 気 、ガス、 水 道 など- 様 々な 計 測( Load profile, Power factor, Summation,Demand, Tiers)- 履 歴 情 報- 状 態 表 示 ( 改 ざん 情 報 含 む)- リアルタイムな 発 電 / 使 用 情 報- ゲートウエイとメータとしての 機 能 サポートデマンドレスポンスと 負 荷 制 御 のサポート- 複 数 イベントのスケジューリング- ユーザー 優 先 の 内 蔵 機 能 サポート- 加 入 や 操 作 の 検 査- HVAC, 温 水 器 、 照 明 、 電 気 自 動 車 や 発 電システムの 個 別 または 同 時 コントロール- 温 度 設 定 や 緊 急 信 号 のような 動 作 レベル、動 作 間 隔 などの 様 々な 動 作 設 定- 急 激 な 変 化 を 防 ぐ、 開 始 時 刻 と 終 了 時 刻 のランダム 化料 金 サポート:- インターナショナルの 通 貨 サポート ( ISO 4217)- 1 地 点 における 複 数 供 給 会 社 と 複 数 レートのサポート- 料 金 レシオや 段 階 料 金 のサポート- 発 電 と 電 力 消 費 の 料 金 分 離 サポートテキストメッセージのサポート:- メッセージのスケジューリングとキャンセル- 複 数 の 緊 急 度 レベル- 短 期 間 有 効 メッセージのオプション- 複 数 のインターナショナルな 文 字 セットセキュリティ:- 消 費 者 のみ、 公 共 事 業 者 のみ、 共 有 のネットワークをサポート- プレインストール 鍵 または 標 準 の 公 開 鍵 手 法 による、 自 動 でセキュアなネットワーク 参 加- データの 暗 号 化その 他 : OpenHAN 標 準 に 準 拠©ZigBee SIGジャパン 201221

SEP1.xの 主 なデバイスデバイス 名Energy Service Interface (ESI)エネルギーサービスインターフェースMetering DeviceメーターデバイスIn-Premise Display屋 内 ディスプレーProgrammable CommunicatingThermostat (PCT)遠 隔 プログラム 制 御 用 温 度 調 節 器Load Control DeviceロードコントロールデバイスSmart Applianceスマート 家 電説 明屋 内 のメーターや 電 力 管 理 のデバイスをエネルギー 供 給 者 と 繋 ぐゲートウェイ 装 置電 力 、ガス、 水 道 のメーターの 検 針 データをエネルギー 供 給 者 に 送 信 するデバイスエネルギー 供 給 者 からのエネルギー 消 費 量データを 表 示 するデバイスエネルギー 供 給 者 からの 情 報 を 基 に 屋 内 の暖 房 や 冷 房 を 制 御 するデバイス需 要 レスポンスとロードコントロールの 情報 を 受 信 するデバイスエネルギー 供 給 者 からの 情 報 を 基 に 電 力 の消 費 管 理 が 出 来 る 家 電各 デバイスの 機 能 仕 様 は、そのデバイスがサポートする「クラスタ」で 定 義 される©ZigBee SIGジャパン 201222

SEP1.xの 主 なクラスタクラスターDemand Response andLoad ControlSimple MeteringPriceMessagingKey Establishment機 能需 要 レスポンスとロードコントロール( 時 間 帯 別 の 値 段 や 送 電 網 の 負荷 によって 電 力 の 消 費 を 調 整 する)メーターからデータの 取 得価 格 データの 通 信テキストメッセージの 通 信 ( 注 :クライアントはメッセージを 表 示 できる)ECC( 楕 円 曲 線 暗 号 )アルゴリズムを 使 って、ふたつのデバイスの 間に 使 われる 暗 号 キー(リンクキー)の 認 証 と 確 立 を 行 うデバイス:Metering Deviceデバイス: In-Premise Displayクラスタ:Simple Metering(サーバ)属 性 : CurrentSummation Devivered家 庭 での 消 費 した 量コマンドRead AttributesRead Responseクラスタ:Simple Metering(クライアント)©ZigBee SIGジャパン 201223

デマンドレスポンスの 利 用 シーンUtility 企 業 :負 荷 の 削 減 を 要 求午 後 1 時 から60 分 間負 荷 を 制 御In-Premise Display負 荷 制 御ESIデバイス:PCTデバイスに 負 荷 制 御のイベントを 送 信 するProgrammable CommunicatingThermostat (PCT)Smart AppliancePCTデバイス:負 荷 制 御 の 内 容 に 従い、 家 電 を 制 御 する©ZigBee SIGジャパン 201224

ESIデバイスのサポートクラスタ※ ESIはサーバのクラスタとして「Demand Response and Load Control」をサポート。©ZigBee SIGジャパン 201225

PCTデバイスのサポートクラスタ※ PCTはクライアントのクラスタとして「Demand Response and Load Control」をサポート。©ZigBee SIGジャパン 201226

Demand Response and Load Control クラスタサーバ (ESI) からのコマンドコマンドID コマンド 名 Man/Opt0x00 Load Control Event M0x01 Cancel Load Control Event M0x02 Cancel All Load Control Events MLoad Control Eventでは 以 下 の 情 報 が 送 信 される。Device ClassUtility Enrolment GroupStart Time午 後 1 時 からDuration In Minutes 60 分Criticality LevelCooling Temperature OffsetHeating Temperature Offset近 隣 のCooling家 で、 同Temperature時Set Pointに 負 荷Heating制 御 が 起TemperatureきSet PointないようにするAverage Load Adjustment PercentageDuty CycleEvent Control ( 開 始 時 間 のランダム 化 )その 他負 荷 制 御 のイベント©ZigBee SIGジャパン 201227

デマンドレスポンスのフローESIからPCTを 制 御 する 例 ( 午 後 1 時 から60 分 間 負 荷 を 制 御 )Utility 企 業 ESI PCT負 荷 削 減 要 求負 荷 制 御 のコマンドLoad Contorol Event( 開 始 時 刻 午 後 1 時 , 60 分 間 , α)コマンドを 受 け 取 ったこと 通 知Report Event Status (Command Received)負 荷 制 御 の 開 始 を 通 知 (1 時 +α)Report Event Status (Event Started)負 荷 制 御 の 終 了 を 通 知 (2 時 +α)Report Event Status (Event Completed)©ZigBee SIGジャパン 201228

SEP1.xの 認 証 製 品ZigBeeアライアンスホームページより©ZigBee SIGジャパン 201229

SEP2.0 向 けZigBee IP 仕 様 書 ( 現 在 、 策 定 中 )HTTPXML(CMI)EXISEP2.0アプリ 制 御 コマンドデータ 授 受CoAPサービス 登 録サービス 発 見DNS-SDmDNS認 証 ・ 鍵 交 換PANAZigBee IPの 仕 様 書 は、 現 在 、IETFの 仕 様 書 等 を 基 に、 相 互 接続 性 や 効 率 性 を 検 証 しながら、 策定 が 進 めれられている。関 係 するRFCやInternet Draftは35 以 上(D)TLSTCPUDPIPv6 + RPL6lowpanIEEE802.15.4策 定 中©ZigBee SIGジャパン 201230

SEP2.0のアプリケーションプロトコルメッセージのやり 取 りはHTTP(RESTful)で 行 う★クライアントのHANデバイスがGETを 発 行GET /upt//0/mt/0/r/2 HTTP/1.1Host: {IPv6 Address}HAN デバイスHTTP GET(メータ、 表 示 形 式 )HTTP response()メータの 値 は12.35メーター※ 「http://IPv6アドレス/ /upt//0/mt/0/r/2」でメータ0の 測定 値 2の 値 を 取 得 (GET)する★サーバのメーターがHTTPで 応 答HTTP/1.1 200 OKContent-Type: application/xmlクライアントサーバHost:IPv6アドレスHTTP(RESTful)を 利 用 することで、より汎 用 的 に 使 用 できる。2010-03-17T09:00:00Z12.35※メーター0の 測 定 値 2の 値 「12.35]がXML 形 式 で 戻 るSmart Energy Profile 2.0 Public Application Protocol Specification DRAFT(2011 年 7 月 12 日 発 行 )©ZigBee SIGジャパン 201231

SEP1.xからSEP2.0への 移 行 と 共 存NISTのSGIPのPAP18で 検 討 しホワイトペーパを 作 成3つのケースで 分 析 し 要 件 を 整 理1. SEP1.xのみを 使 用 し、SEP2.0は 使 用 しない 場 合SEP2.0を 使 用 しない 場 合 の 問 題 点2. SEP1.xからSEP2.0へ 移 行 し、SEP2.0のみ 使 用 する 場 合ファームウェアの 移 行 のための 要 件3. SEP1.xとSEP2.0を 共 存 させて 使 用 する 場 合アプリケーション 層 のゲートウェイ(ALG)の 要 件ZigBeeアライアンスへの 要 求 を 整 理ZigBeeアライアンスがレビュー参 考 資 料 (ホワイトペーパ:2011/12/5 発 行 )SEP 1.x to 2.0 Transition and Coexistence Guidelines and Best Practices1.03©ZigBee SIGジャパン 201232

4. ZigBeeの 省 エネ 機 能 を 活 かしたインターネットプロトコル(IPv6) 通 信 の 実 現©ZigBee SIGジャパン 2012

センサーネットワークのIP 化IEEE802.15.4 対 応 のセンサノードにIPv6アドレスを 付 与 して 通 信IETFで 仕 様 を 策 定6lowpan(1ヘッダ 圧 縮 フォーマット、2 近 隣 探 索 )RFC 4944、RFC 6282、draft-ietf-6lowpan-nd-18RPL(3ルーティング)draft-ietf-roll-rpl-19仕 様 策 定 の 考 え 方ネットワークの 違 いへの 対 処IPネットワークの 豊 富 な 帯 域 と 安 定 性→ 大 きなフレームと 制 御 信 号 の 頻 繁 なマルチキャストセンサーネットワークは 帯 域 とノード 性 能 の 制 限 及 びリンクが 不 安 定IPv6の 仕 様 を 適 用 しながらも 仕 様 の 修 正 により、フレームを 圧 縮 し、マルチキャストを 減 少 させ、スリープによる 省 エネを 実 現©ZigBee SIGジャパン 201234

1ヘッダ 圧 縮 の 考 え 方IEEE802.15.4のアドレスを 利 用 してIPv6の40バイトのヘッダを 圧 縮IEEE802.15.4の16bitsショートアドレスを 活 用IPv6のアドレスの 作 成 において、InterfaceIDの 部 分 を 上 記 アドレスから 作 成 し、 不 足 部 分 に0を 詰 めるフレーム 上 のIPアドレスの0の 部 分 の 省 略 で 圧 縮 を 実 現16bitアドレスからの 作 成 →6バイト×2の 圧 縮プレフィックスを 省 略 することで、さらに64bitsの 圧 縮ネットワーク 層 のアドレスとMAC 層 アドレスが 一 致 する 場 合 はネットワーク 層 のアドレスの 完 全 省 略 が 可 能 →128bitsの 圧 縮以 上 の 方 法 を 含 めた 様 々な 工 夫 によりヘッダを 圧 縮 を 実 現参 照 先IPv6アドレス(128bits)プレフィックス(64bits)RFC 4944 Transmission of IPv6 Packets over IEEE 802.15.4 NetworksInterfaceID(64bits)RFC 6282 Compression Format for IPv6 Datagrams over IEEE 802.15.4-Based Networks©ZigBee SIGジャパン 201235

2 近 隣 探 索 での 工 夫一 般 的 なIPv6の 近 隣 探 索 は 頻 繁 なマルチキャストルータはマルチキャストでホストへ 定 期 的 にルータ 情 報 に 知 らせる(RS)ルータがホストを 発 見 するには、マルチキャストで 近 隣 探 索 (NS)→ ホストはスリープできない6LoWPANでは、ホストは 原 則 スリープするルータからのホストへの 定 期 的 なルータ 情 報 の 提 供 をなくすホストは 自 らルータを 発 見 する。(マルチキャストRS)ホストは、ルータにアドレスと 生 存 時 間 を 通 知 (ユニキャストNS)定 期 的 に 起 きてデータの 送 受 信 と 生 存 時 間 の 更 新ルータホストルータ 発 見(RS)アドレス 情 報 と生 存 時 間 (NS)生 存 時 間 の 更 新(NS)参 照 先Sleepdraft-ietf-6lowpan-nd-18: Neighbor Discovery Optimization for Low Power and LossyNetworks (6LoWPAN)©ZigBee SIGジャパン 201236

3RPL非 循 環 有 向 グラフ(DAG:Directed Acyclic Graph)を 使 用 したルーティングプロトコル既 存 のIPv6のルーティングプロトコルの6LoWPANへの 適 用 を 検 討 した 結 果 、 適 応 するものがなかったので、IETFで 新 たに 作 成親 のルータがDIOメッセージをマルチキャストし、 子 のルータが、 目 的関 数 により 親 のルータを 選 択 することによりDAGを 作 成 していく経 路 情 報 の 維 持 のためのDIOメッセージの 発 行 において、Trickleタイマを 使 用 することにより、 不 要 なパケットを 減 少DIOLBR参 照 先draft-ietf-roll-rpl-19: RPL: IPv6 Routing Protocol for Low power and LossyNetworks©ZigBee SIGジャパン 201237

Trickleタイマ正 常 に 動 作 している 時 は、 極 力 パケットを 減 らし、 異 常 の 時 だけ、 修 正 するためのメッセージを 送 る 仕 組 みI0 Imin Imax◆ 処 理 AImin < I < Imaxの 適 当 なIで 開 始 し 処 理 Bを 行 う「 不 一 致 」のメッセージがなければ、Ix2→I として 処 理 Bを 行 うI>Imax なら Imax→I として 処 理 Bを 行 う「 不 一 致 」のメッセージがきたら Imin→I として 処 理 Bを 行 う時 間0 t「c < k」ならメッセージ 送 信I時 間◆ 処 理 Bcを0として 開 始「 一 致 」のメッセージがきたら c+1→c とする時 間 がtになった 時 、c

5. まとめ©ZigBee SIGジャパン 2012

まとめZigBeeはIEEE802.15.4の 低 消 費 電 力 機 能 を 活 用 した 省 エネ 機能 の 提 供 によりHEMS 市 場 に 採 用SEP1.xはデマンドレスポンス 等 のスマートグリッドのサービスを実 際 の 運 用 を 踏 まえて 実 現 するZigBeeスタック 上 のアプリケーションプロファイルで 多 くの 認 証 製 品 が 開 発 ・ 導 入SEP2.0は、SEP1.xと 同 等 のサービスをインターネットプロトコル(IPv6) 上 で 提 供 するために、SEP1.xからの 移 行 や 共 存 を 踏 まえて 策 定 中ZigBeeの 省 エネ 機 能 を 活 かしたインターネットプロトコル(IPv6) 通信 の 実 現 のために、センサーネットワークの 特 性 に 合 わせた 技 術仕 様 が 検 討 ・ 開 発©ZigBee SIGジャパン 201240

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