M2Mの定義と無線方式 2013年4月24日 -1- M2Mという考え方  機械と機械が通信ネットワークを介して接続し，自律的に情報交換      これまでネットワークにつながっていなかった様々な機械をつなぐことで多様な情報を生み出す様々な技術分野への応用   Machine-to-Machine (= M2M) Human-to-Human (H2H) 人間の介入がほとんどないネットワークを機械が形成有益な情報の生成・機械の自動制御などを行う家電，電力管理，生産，流通，医療，交通… 新たなビジネスの可能性   人間同士でのネットワーク事業の飽和得られるビッグデータから新たな価値の創出 -2- M2Mの概念図従来のネットワークとの違い  従来の通信システムは基本的に人と人との通信を想定されている   基本的に管理センターなどで人間が常駐従来のシステムは機器ごとに独自のネットワーク    異なる機種間の通信ができない独自規格・互換性なし開発，導入費用が高価小規模なものが多いレジスターの例  M2Mでは無線方式・インターフェイスなどの点は既存の技術で標準化   通信に用いるプロトコル・アプリケーションなども策定コンピュータの小型化，低価格化，高性能化 -3- M2Mの応用分野  医療，交通，電力管理，気象予測など非常に広範囲の分野において応用電力交通 • スマートグリッド • 電力の遠隔検針 • 渋滞予測医療 • 遠隔医療 • ヘルスケア農業・食品 • トレーサビリティー • 自動栽培システム土木 • 水道管理のモニタリング・センシング • 水道メータの遠隔検針物流 • 荷物の追跡 • 購入動向の情報収集警備保障 • 遠隔監視 -4- M2Mの実例～自販機の遠隔管理  自販機に通信機能をもたせ，インターネットに接続    交通系ICカードなど各種サービスとの統合売り上げ状況レポートを生成し，マーケティングに活用品切れ・故障状況を集中管理し，在庫や修理などプロセスを効率化売り上げ情報在庫状況・品切れの有無購入者の年代故障状況記録・統計処理レポート M2Mネットワークデータセンター入荷作業戦略的商品交換自販機・直近在庫収集システム導入事例 - NECマグナスコミュニケーションズ http://necmagnus.jp/usecase/kpau.html -5- 管理センター M2Mの実例～水道管路のモニタリング  水道管の老朽化・異常検出を無線センサによって自動化   労働力，運用管理コストの低減測定対象に振動センサなどを定間隔で取り付けてモニタリング  使用帯域，伝達距離，センサの数によって用いる無線規格を検討 100m程度修繕・保守管理無線センサ老朽化・水漏れ水道管レポート M2Mネットワーク処理サーバーインターネットゲートウェイ文献[3]より -6- 管理センター無線技術の発展とM2M  M2Mは無線技術なしに発展しえない     低電力，安価，長寿命な無線端末の登場    移動体での利用 (自動車，電車，スマートフォン…) 有線回線敷設，維持のコスト回線接続端末数の増加電源供給が難しい場合も多く，固定電源の不要な端末が期待端末の価格高価では普及しない既存の無線技術，規格の利用   通信方式の世界標準化近距離通信： Wi-Fi，Bluetooth，ZigBee … 広域通信： 3GPP，WiMAX，ETSI … システムの広範囲普及，低価格化 -7- 近距離低電力通信規格～ZigBee  近距離無線の世界標準規格”ZigBee”    低消費電力多くの端末の同時接続信頼性の高いネットワークの自動形成メッシュスターツリー M2M端末としての利用が期待   PANコーディネータフル機能デバイスサブ・デバイス特に，センサネットワークによる情報収集において実用化 ZigBeeの形成するネットワークトポロジー IEEE802.15.4 準拠   周波数帯は800MHz，900MHz，2.4GHz (日本では2.4GHz) スループットは最大250Kbps程度 http://www.zbsigj.org/about_zigbee -8- M2Mの技術とネットワーク構成例  主に3層のネットワークで構成される   アクセスネットワーク基幹ネットワーク (中継局から広域有線ネットワーク) 端末が第2層への通信機能をもつものもある近距離無線通信 (Wi-Fi，Bluetooth，ZigBeeなど) 広域無線通信 (3GPP，WiMAXなど) 第1層第2層第3層サーバー端末 (M2M nodes) M2M gateway インターネット利用者アクセス・ネットワーク基幹ネットワーク M2Mシステムの基本的な構成例 -9- 文献[3]よりアクセストラフィックの増加  M2Mの発展で膨大な端末がネットワークに参入  2020年にはインターネット接続端末数は500億台以上になると予測   ほとんどがM2Mネットワーク機器 2010年現在54億台の10倍増加するトラフィック，IPアドレス枯渇必要とされる帯域幅が多様    監視カメラ大トラフィックネットワークをM2Mに最適化する必要センサ機器小トラフィック -10- M2Mの課題  拡張性の向上   機密性の確立   端末やサービスの市場価格が低くないと導入は困難標準化    通信内容は秘匿性の高いものである必要がある低価格化   使用する端末の数が多くなっても安定した通信を維持できるか通信方式，データ構造などネットワーク各層において方式を策定プラットフォームの違う機器同士でも通信可能・ネットワークの大規模化ネットワークの最適化  M2Mは大量の端末が少量のデータを頻繁に転送するような通信方式   端末の識別やネットワークの混雑混雑や過負荷のないようにネットワークを最適化する -11- 参考文献       [1] 大宮知己, 織毛直美, ”グローバルスタンダード最前線 M2Mを取り巻く標準化動向,” NTT技術ジャーナル 2012.4 pp.63-66, 2012. [2] K. Chang, A. Soong, M. Tseng and Z. Xlang, “Global Wireless Machine-toMachine Standardization,” IEEE Computer Society, vol. 15, no.2, pp.64-69, 2011. [3] 小野悟, 渡辺尚, “活用が始まるM2Mの現状と展望,” IEEJ Transactions on Electronics Information and Systems vol. 132, no.5, pp.626-631, 2012. [4] 小林雅一, “ウェブ進化最終形「HTML5」が世界を変える,” 朝日新聞出版, 2011. [5] 坂本浩, 萬代雅希, 渡辺尚, “スマートアンテナを利用したM2Mデータ収集無線アクセス系構成に関する考察,” IEEJ Transactions on Electronics Information and Systems vol. 130 no. 7 pp. 1262-1270, 2010. [6] Z. M. Fadlullah, M. M. Fouda, N. Kato, A. Takeuchi, N. Iwasaki and Y. Nozaki, “Toward Intelligent Machine-to-Machine Communications in Smart Grid,” IEEE Communications Magazine, vol. 49, no. 4, pp. 60-65, 2011. -12-