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920MHz ZigBee IPとスマートメーター用802.15.4g標準2012

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920MHz ZigBee IPとスマートメーター用802.15.4g標準2012

Clip!

~ ECHONET LiteとSEP 2.0の共存からWi-SUNまで日本で初めて解説! ~

  • オススメ

920MHz ZigBee IPとスマートメーター用802.15.4g標準2012

920MHz ZigBee IPとスマートメーター用802.15.4g標準2012

  • 新920MHz帯の特長とマルチホップ通信によるスマートメーター構築!
  • ZigBee IP上でのECHONET LiteとSEP 2.0と共存について解説!
  • ZigBee IPの構成からSEP 1.xからSEP 2.0への移行問題なども!
  • IEEE 802.15.4g/4e標準規格とWi-SUNアライアンスの誕生を紹介!
  • 802.15.4gの物理層(SUN)の3つの変調方式について解説!
  • IEEE 802.15.4eMAC層による省電力動作や海外の動向も!

商品コード: IRD00073

【資料概要】

国内初!ECHONET LiteとSEP 2.0の共存とIEEE 802.15.4g/4eとWi-SUNまで、現在スマートハウス関連で注目されている規格や最新動向について解説!

スマートハウス/スマートグリッドをめぐる環境が目まぐるしい展開を始めています。とくに、スマートハウスの中心的な構成要素である 「スマートメーター」 や 「HEMS」 (家庭用エネルギー管理システム)、アプリケーションに関する新しい動きが活発化しています。その具体的な動きの例を列挙すると、次のとおりです。

(1) 経済産業省 (スマートハウス標準化検討会) は2011年12月にHEMS用の推奨標準インタフェース規格として 「ECHONET Lite」 を承認。
(2) 総務省は2011年12月に電波法の改正を行い、スマートメーターなどの通信向けに920MHz帯を開放 (2012年7月25日から全面開放)。
(3) IEEE (米国電気電子学会) は、世界初のスマートメーター用の無線標準規格 「IEEE 802.15.4g (SUN)/4e」 を2012年3月に策定。
(4) 米国のNIST傘下のSGIPのPAP18は、スマートグリッドで重要なアプリケーションプロファイルであるSEP 2.0を承認 (2011年12月)。
(5) IP対応のSEP 2.0の開発で先進的な役割を果たしてきたZigBeeアライアンスは、IP対応のSEP 2.0を動作させるためにZigBee IPの開発を展開。
(6) ZigBee SIG-J (ジャパン) が、920MHz帯対応のZigBee IP上でのECHONET LiteとSEP 2.0の共存、およびZigBee IPの下位層にIEEE 802.15.4g (SUN)/4eの採用の検討を開始。
(7) IEEE 802.15.4gを利用した物理層・MAC層の初の規格認証団体であるWi-SUNアライアンスが活動を開始。

本書 『920MHz ZigBee IPと スマートメーター用802.15.4g標準2012』 は、このような新しい動きをとらえ、全体を大きく、前編の第1章~第3章 [920MHz帯/ECHONET LiteとSEP 2.0の共存/ZigBee IP] と、後編の第4章~第6章 [IEEE 802.15.4g/4eとWi-SUN/802.15.4gの物理層(SUN)/IEEE 802.15.4eMAC層] の2つに分けて解説しています。

本書は、グローバルな視点からスマートグリッドビジネスへ参入あるいは展開する企業や研究開発関係者が、今後のスマートグリッド戦略として十分活用できる内容となっており、必読の一冊となっています。

なお、本書 『920MHz ZigBee IPと スマートメーター用802.15.4g標準2012』 は、「スマートグリッドシリーズ」 第11弾となっております。
(これまで発売されたスマートグリッドシリーズのタイトル)
第10弾 『スマートグリッドの国際標準と最新動向2012
第9弾 『スマートハウスとHEMS/BEMS/CEMS最新技術動向2012
第8弾 『スマートグリッド向け新プロトコル「IEEE 1888」の全容と省エネ戦略2011
第7弾 『世界のマイクログリッドと再生可能エネルギー2011
第6弾 『スマートハウス構築のためのホームネットワーク技術2011

第5弾 『グリーン半導体技術の最新動向と新ビジネス2011
第4弾 『世界のスマートグリッド政策と標準化動向2011
第3弾 『日米欧のスマートメーターとAMI・HEMS最新動向2011
第2弾 『日米欧のスマートハウスと標準プロトコル2010』
第1弾 『日米欧のスマートグリッド政策と標準化動向2010』

【 『920MHz ZigBee IPと スマートメーター用802.15.4g標準2012』 資料構成】

【第1章】
新920MHz帯の特長とマルチホップ通信によるスマートメーターの構築を中心に解説。

【第2章】
ZigBee IP上でのECHONET LiteとSEP 2.0と共存について解説。

【第3章】
ZigBee IPの構成からSEP 1.xからSEP 2.0への移行問題などを解説。

【第4章】
スマートメーター用の国際標準規格として2012年3月に策定されたIEEE 802.15.4g/4e標準規格とWi-SUNアライアンスの誕生について紹介。

【第5章】
802.15.4gの物理層(SUN)の3つの変調方式について解説。

【第6章】
IEEE 802.15.4eMAC層による省電力動作や海外の動向などを解説。

▼ 『920MHz ZigBee IPと スマートメーター用802.15.4g標準2012』 資料目次

・ はじめに

  第1章 新920MHz帯によるマルチホップ通信とスマートメーターネットワーク

1.1 新しい920MHz帯の開放と新しいネットワーク環境

1.1.1 周波数帯域割り当ての変遷と920MHz帯
1.1.2 バランスの良い周波数帯 : 920MHz帯
1.1.3 特定小電力無線局とは
1.1.4 スマートメーターやHEMSの市場は活性化
 コラム(1) 市場拡大への期待高まる 920MHz帯を使用するスマートメーター/HEMS分野

1.2 実験による電波の飛距離 : 920MHz帯は2.4GHz帯の3倍

1.2.1 950MHz帯と2.4GHz帯による通信距離の比較
1.2.2 920MHzを使用した試験の結果 : 920MHzでは10㎞まで到達可能

1.3 800/900MHz帯の周波数割り当てと国際動向

1.3.1 世界の周波数は920MHz帯に集中
1.3.2 920MHz帯の3つのARIB標準規格
 〔1〕 日本の電子タグシステム標準規格 : 950MHz帯から920MHz帯へ
 〔2〕 パッシブタグシステム : ARIB STD-T106/STD-T107
 〔3〕 920MHz帯の場合 : チャネルを明確に分けて使用
1.3.3 920MHz帯のチャネル割り当て(ARIB STD-T108)の状況
1.3.4 電波の利用方法と低消費電力の課題
 〔1〕 間欠的利用(スマートメーター)と連続的利用(RFID)
 〔2〕 低消費電力化の課題

1.4 920MHz帯におけるマルチホップ通信

1.5 920MHz帯と他の無線方式との比較

1.5.1 総合評価で920MHz帯が優位
1.5.2 各無線方式の機能ごとの比較
 〔1〕 無線LAN(Wi-Fi、2.4GHz帯)
 〔2〕 PHS(1.9GHz帯)
 〔3〕 ARIB STD-T67(420MHz/1200MHz帯)
 〔4〕 IEEE 802.15.4d/4g(920MHz帯)

1.6 IEEE 802.15.4関連プロトコル群と周波数・用途の関係

1.6.1 センサーネットワーク等向け(ZigBee系)とスマートメーター向け(SUN系)

  第2章 ECHONET LiteをZigBee IP上で動作させるプロトコル構成と事例

2.1 進化するZigBee : 物理層に802.15.4g、MAC層に802.15.4eの採用を検討へ

2.1.1 ZigBeeの通信が屋内から屋外でも可能に
2.1.2 勢ぞろいし始めたスマートネットワーク技術

2.2 具体例 : 920MHz帯におけるマルチホップネットワークと適用領域とHEMS/BEMS

2.2.1 920MHz帯マルチホップ通信環境とBEMS
2.2.2 スマートハウスにおける具体的なシステムとAルート/Bルート

2.3 920MHz帯のZigBee IP上で動作するECHONET Lite

2.3.1 ECHONET Lite
2.3.2 ECHONET Liteの選択と3つの通信方式を推奨
2.3.3 ECHONET Lite over 920MHz ZigBee IP

2.4 HEMS/スマートメーターのプロトコルスタックの詳細

2.4.1 ガスネットワーク(Uバス/Uバスエア)とそのプロトコル
2.4.2 ガスメーター仕様の国際標準化の取り組み
2.4.3 ガススマートメーターの今後の実証実験のスケジュール
2.4.4 ECHONET LiteとZigBee SEP 2.0が同列のレイヤである意味
2.4.5 ECHONET LiteをZigBee IP上で動作させる

2.5 HEMSネットワークと各機器が実装するプロトコルスタックの例

2.5.1 HEMSネットワーク環境における各機器のプロトコルスタックの例
2.5.2 IEEE 802.15.4gとIEEE 802.11ahの共存と競合

2.6 具体的に登場してきた920MHz帯関連の製品群

2.6.1 OKI : 920MHz帯無線マルチホップ通信システム
 〔1〕 大規模な無線ネットワークの構築
 〔2〕 高信頼性の実現
 〔3〕 IEEE 802.15.4e規格で省電力を実現
2.6.2 日立製作所/日立産機システム 「920MHz帯、高出力250mWの無線通信機を試作」
 〔1〕 250mWの高出力における電波干渉を抑制
 〔2〕 250mW/20mW/1mW出力切り替え技術
2.6.3 (株)立山科学ワイヤレステクノロジー : 920MHz無線ユニット「TKU-T108」
2.6.4 SMK(株) : 920MHz帯 特定小電力無線モジュール「FD9005」
2.6.5 登場し始めた920MHz帯対応のチップセット
 〔1〕 三菱マテリアル : 920MHz帯評価用チップアンテナ搭載ユニット
 〔2〕 ラピス(LAPIS)セミコンダクタ : 920MHz/950MHzトランシーバ(送受信)IC「ML7396」
 〔3〕 佐鳥電機 : 920MHz帯「無線通信モジュール」

  第3章 ZigBee IPの策定とSEP 1.xからSEP 2.0への移行

3.1 SEP(Smart Energy Profile)とは

3.1.1 SEPの機能
3.1.2 ZigBee SEP 1.0からSEP 2.0への展開

3.2 SEPが注目される背景

3.2.1 NISTリリース1.0で採用されたSEP
3.2.2 ZigBee SEP 1.xとオープンなSEP 2.0の開発
 〔1〕 ZigBee SEP 1.xの機能
 〔2〕 オープンなSEP 2.0の開発へ
3.2.3 SEP 1.xとSEP 2.0を共存させるためのALG
3.2.4 SGIPがSEP 2.0を承認(条件付き)
3.2.5 ZigBee/Wi-Fi/HomePlug Powerlineの3社がCSIコンソーシアムを結成

3.3 SEP 1.xとSEP 2.0のプロトコルの違い

3.3.1 SEP 1.xのプロトコルスタック構成
3.3.2 SEP 2.0のプロトコルスタック構成

3.4 ZigBee IPとSEP 2.0のプロトコルスタックの詳細

3.4.1 ZigBee IPとSEP 2.0のプロトコルスタック
3.4.2 6LoWPAN(アダプテーション層)のようなプロトコルが求められた理由
3.4.3 IPv6+RPLのネットワーク層 : マルチホップ通信も可能に
3.4.4 トランスポート層から上のプロトコル
3.4.5 WoT(Web of Things) : すべてをWeb上で統一できる時代へ

3.5 SEP 2.0の完成とSEP 1.x/SEP 2.0に関する公開文書

3.5.1 SEP 2.0はパブリックコメント(意見公募)を終え完成段階へ
3.5.2 NISTリリース2.0におけるCoS(標準規格一覧)とSEP 2
3.5.3 なぜSEP 2.0の最終版の発表が遅れているか

3.6 SEP(Smart Energy Profile)の詳細な機能

3.6.1 SEPの守備範囲
3.6.2 メーターリングサポート
3.6.3 デマンドレスポンスと負荷制御のサポート
3.6.4 料金サポート(各種料金等のサポート)
3.6.5 テキストメッセージのサポート
3.6.6 セキュリティ(送受信するデータの暗号化等)
 〔1〕 ネットワーク参加認証機能
 〔2〕 フレーム暗号化認証機能

3.7 ZigBee SIGジャパン5社がZigBee SEP 1.1の相互接続デモ

3.7.1 SEP 1.1の相互接続デモの構成と実際にシステム
3.7.2 OKI : 920MHz ZigBee IPを活用した無線ネットワークシステム

3.8 電力業界からの視点から機能拡張されるSEP 2.0 : OpenHAN

3.8.1 OpenHANとSEP 2.0

  第4章 スマートメーター用標準規格「IEEE 802.15.4g/4e」の誕生とWi-SUNアライアンスの設立

4.1 スマートメーター用標準規格「IEEE 802.15.4g/4e」の誕生

4.1.1 IEEE 802.15.4g(SUN)規格
4.1.2 IEEE 802.15.4e規格

4.2 IEEE 802.15.4g/4e規格が標準化された背景

4.2.1 スマートグリッド時代に必須の通信インフラ技術
4.2.2 SUNのサービスエリア : 最大で1km程度
 〔1〕 マルチホップ通信技術
 〔2〕 低消費電力による動作技術

4.3 Wi-SUNアライアンスの設立と活動

4.3.1 Wi-SUNアライアンスの設立
4.3.2 Wi-SUNアライアンスの活動

4.4 IEEE 802委員会とIEEE 802.15.4g(物理層 : SUN)

4.5 タスクグループ設立のための5つのPAR(判断基準)

4.6 標準化のスコープ(1) : IEEE 802.15.4g(物理層)のスコープ

4.7 標準化のスコープ(2) : IEEE 802.15.4e(MAC層)のスコープ

  第5章 IEEE 802.15.4g(物理層 : SUN)規格 : 3つの変調方式と使用可能な周波数

5.1 802.15.4g規格(物理層 : SUN)の具体的な内容

5.1.1 標準化された3つの物理層方式

5.2 基本となる変調方式「FSK、QPSK、OFDM」の仕組み

5.2.1 FSK(周波数変調)
5.2.2 QPSK(4相位相変調)
5.2.3 OFDM(直交周波数分割多重)

5.3 IEEE 802.15.4g規格が各国で使用可能な周波数帯

5.3.1 各国で使用可能な周波数および変調方式
5.3.2 日本で利用可能な周波数帯
5.3.3 複数の物理層を共存可能にする「CSM(共通信号モード)」

5.4 MR-FSK方式とそのフレームフォーマット

5.4.1 MR-FSK方式で使用される伝送速度や変調方式
5.4.2 MR-FSK方式に使用される物理層のフレームフォーマット

5.5 MR-FSK方式に統合され標準化された経緯

5.5.1 FSKの3つのキャンプ(陣営)と日本の貢献

  第6章 IEEE 802.15.4e(MAC層)規格の内容と海外の動向/Wi-SUNを指向した開発事例

6.1 802.15.4e規格(MAC層)の具体的な内容

6.1.1 802.15.4のMAC層
6.1.2 省電力型スーパーフレーム

6.2 マルチホップ通信におけるデータフレーム中継の仕組み

6.2.1 マルチホップ通信の構成
6.2.2 スーパーフレーム中継の仕組み
 〔1〕 ルールに従った通信
 〔2〕 M1(スマートメーター1)がCSにデータを送る場合
 〔3〕 送信と受信のタイミングをずらし、両立させて通信

6.3 IEEE 802.15.4g/4eとIEEE 802.11ahとの関係

6.3.1 Wi-Fiファミリーとも言える「IEEE 802.11ah」
6.3.2 今後注目される「Wi-SUNアライアンス」と「Wi-Fiアライアンス」の活動

6.4 海外のSUN(IEEE 802.15.4g)に対する取り組み

6.4.1 米国のTIA(米国電気通信工業会)
6.4.2 欧州のETSI(欧州電気通信標準化機構)

6.5 開発事例(1) : IEEE 802.15.4g/4eに準拠したNICTの920MHz帯対応の「SUN無線機」

6.5.1 NICTで開発された世界初の国際標準に準拠した「無線機」
6.5.2 950MHz帯から920MHz帯へ変更
6.5.3 今回開発された920MHz帯対応の「SUN無線機」の特長
6.5.4 SUN無線機の適用事例と主な仕様

6.6 開発事例(2) : テレメータリング推進協会が802.15.4gベースのガス用スマートメーターを展示デモ

6.6.1 都市ガス用超音波ガスメーターとNCU
6.6.2 実際の都市ガス用超音波ガスメーターのデモシステム
6.6.3 Uバス・UバスエアのECHONET Liteへの対応

6.7 開発事例(3) 佐鳥電機 : IEEE 802.15.4g/4e対応の「920MHz無線モジュール」を開発

6.8 開発事例(4) アジレント・テクノロジー : スマートメーター(IEEE 802.15.4g)信号データ生成ソフトウェア

6.8.1 920MH帯MR-FSK-PHYに準拠したデータパターンを作成
6.8.2 IEEE 802.15.4g信号データ生成ソフトウェアの特長

  索引

商品名
920MHz ZigBee IPとスマートメーター用802.15.4g標準2012
発刊
2012年06月
発行
株式会社 インプレスR&D
編集
株式会社 インプレスR&D インターネットメディア総合研究所
販売
PLANiDEA SurveyReport運営事務局
判型
A4判 176ページ
販売価格

報告書 [PDF版]
91,800 円 (税抜 85,000 円+消費税 6,800 円)
報告書セット [PDF版+製本版]
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