RFID タグ間の仮想通信アーキテクチャ に関する研究

平成 18 年度
修士学位論文
RFID タグ間の仮想通信アーキテクチャ
に関する研究
A study on the virtual communication architecture
for mutual passive RFID tags.
1095403
高橋 翔太
指導教員
島村 和典
高知工科大学大学院 工学研究科 基盤工学専攻
情報システム工学コース
要 旨
RFID タグ間の仮想通信アーキテクチャに関する研究
高橋 翔太
近年，RFID タグを含む多様なセンサデバイスを利用した様々なユビキタスネットワーク
の提案がなされている．このネットワークサービスを提供するコンテンツプロバイダの増加
に伴い，ハードウェアやソフトウェア，そして通信プロトコルに関して，コンテンツプロバ
イダが提案する独自規格が目立つようになってきた．ネットワークサービスの利用者やシス
テム開発者の間では，それぞれの規格同士で互換性が無いことが問題になっており，これを
解決するため本研究は，多様化する現在のセンサネットワークに対応した，RFID タグ間の
仮想通信アーキテクチャを構築した．まず，RFID タグ間仮想通信を定義し構築手段につい
て提案した．そして，この RFID タグ間仮想通信を実現させるための通信プロトコルアーキ
テクチャとして，階層化監理アーキテクチャを提案し，RFID タグ同士の仮想的な通信設計
に必要な基本的なアーキテクチャの定義を行った．また，RFID タグ間仮想通信技術を応用
した複数タグの読取り方法を用いた空間認識を実現する方式として，オブジェクト方式とノ
ンオブジェクト方式の提案を行った．最後に，センサーネットワーク上の RFID を含めた異
種デバイス間の統合的な通信プロトコルとしてプロトコルシナリオを規定した．このプロト
コルを利用することで，多様化するセンサネットワーク群を統合的に監理し，センサネット
ワークアプリケーションを起動させるための基本的な通信機能とインタフェースを提供する
ことができる．最後に，提案したプロトコルシナリオ規定法を利用した応用システムを作成
し，本研究の評価考察と共に議論することで，提案方式の有用性を明らかにした．
キーワード
RFID タグ，仮想通信，通信プロトコル，センサネットワーク
–i–
Abstract
A study on the virtual communication architecture for
mutual passive RFID tags.
Syota TAKAHASHI
In recent years, a number of various sensing elements containing the RFID tags
are used for the various ubiquitous networks. The specifications specific to a hardware, a software and a communication protocol are increased with the increase of the
content providers of such networks. The users and developers of the network services
are troubled about lack of compatibility with one another. This study aimed to solve
the problem, and reached to the virtual communication architecture for mutual passive
RFID tags compliant a number of various sensor networks. First of the study steps,
this study defines the standard for the virtual communication for the passive RFID tags
are defined. And, this study proposes the new communication protocol for realizing the
virtual communication for the passive RFID tags is confirmed through the study. Next,
this paper proposes the new spatial awareness technique for mutual passive RFD tags.
Finally, it proposes the new communication protocol for a number of various sensing
elements containing the RFID tags. This protocol is able to supervise a number of
various sensor networks, and provide the communication interface and function for the
sensor network’s applications and devices.
key words
RFID tag, the virtual communication, the communication protocol, the
sensor network
– iii –
目次
第1章
1.1
序論
1
RFID . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
1.1.1
1.2
1.3
周波数帯域による分別 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
FeliCa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
1.2.1
モバイル FeliCa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
1.2.2
モバイル FeliCa のメモリ領域
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
共通領域 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
フリー領域 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
センサネットワークの現状と問題点 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
1.3.1
ハードウェアの規格 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
1.3.2
アプリケーションに依存する閉鎖的なネットワーク . . . . . . . . .
6
1.3.3
データベースの互換性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
1.4
研究目的 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
1.5
本論文の構成 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
RFID タグ間仮想通信
9
2.1
定義 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
2.2
通信手段 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
2.3
構成要素 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
第2章
2.3.1
複数個のパッシブ型 RFID タグ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
2.3.2
RFID R/W . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
2.3.3
RFID R/W 制御クライアント . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12
2.3.4
データベースサーバ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12
2.3.5
アプリケーションサーバ
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12
–v–
目次
2.3.6
2.4
第3章
3.1
3.2
アクチュエータ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13
アクチュエータの定義 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13
まとめ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14
階層化監理アーキテクチャ
15
概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15
3.1.1
第１層 セルロケーションネットワーク層 . . . . . . . . . . . . . . .
16
3.1.2
第２層 アクチュエータネットワーク層 . . . . . . . . . . . . . . . .
16
3.1.3
第３層 位置・状態監理ネットワーク層 . . . . . . . . . . . . . . . .
17
3.1.4
第４層 関連解決ネットワーク層
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17
3.1.5
第５層 属性データネットワーク層 . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17
3.1.6
第６層 アプリケーションネットワーク層 . . . . . . . . . . . . . . .
17
RFID タグのデータフィールド定義 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18
3.2.1
RFID タグ ID フィールド . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18
3.2.2
製造者コードフィールド
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
19
3.2.3
ハードウェアタイプフィールド . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
19
3.2.4
ソフトウェアタイプフィールド . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
20
3.2.5
前回セルアドレスフィールド . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
20
3.2.6
現在セルアドレスフィールド . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
20
3.2.7
前回 RFID R/W アドレスフィールド . . . . . . . . . . . . . . . .
20
3.2.8
現在 RFID R/W アドレスフィールド . . . . . . . . . . . . . . . .
21
3.2.9
前回遭遇時刻フィールド
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
21
3.2.10 現在遭遇時刻フィールド . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
21
3.2.11 レイヤー参照パターン ID フィールド . . . . . . . . . . . . . . . . .
21
3.2.12 アクチュエータ参照 ID フィールド . . . . . . . . . . . . . . . . . .
22
3.2.13 データ拡張エリアフィールド . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
24
– vi –
目次
3.3
まとめ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
24
複数タグの読取り方法
25
4.1
概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
25
4.2
オブジェクト方式
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
25
. . . . . . . . . . . . . . . . .
26
4.3
ノンオブジェクト方式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
27
4.4
両方式の比較 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
28
4.5
動作例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
29
第4章
4.2.1
オブジェクト方式のデータ記述方法
4.5.1
個体の識別方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
29
4.5.2
属性情報の読取り方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
29
4.5.3
属性集合の生成方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
29
4.5.4
RFID タグ同士の近接状態の検出方法 . . . . . . . . . . . . . . . .
30
4.6
階層化監理アーキテクチャとの対応 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
30
4.7
まとめ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
30
プロトコルシナリオ規定法
33
概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
34
第5章
5.1
5.1.1
特徴 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
34
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
35
5.1.2
構成 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
35
5.1.3
表現の基本概念 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
36
5.1.4
プロトコルシナリオ規定法で扱うデバイス . . . . . . . . . . . . . .
36
基本スーツ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
37
インタフェースの規定化
5.2
5.2.1
Ver フィールド . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
37
5.2.2
基本 ID フィールド . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
37
5.2.3
目的 ID フィールド . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
37
– vii –
目次
5.3
5.2.4
連携スーツ数フィールド
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
37
5.2.5
次指定 ID フィールド . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
38
5.2.6
ハッシュ値フィールド . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
38
5.2.7
基本 ID 長フィールド . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
38
5.2.8
基本 ID 拡張領域フィールド . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
38
5.2.9
目的 ID 長フィールド . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
39
5.2.10 目的 ID 拡張領域フィールド . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
39
拡張スーツ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
39
5.3.1
動作指定 ID フィールド . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
39
5.3.2
動作指定 ID 長フィールド . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
40
5.3.3
動作指定 ID 拡張領域 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
40
5.3.4
次指定 ID フィールド . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
40
5.4
次指定 ID による拡張スーツの連続表記 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
41
5.5
対応コード表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
42
5.5.1
基本 ID，目的 ID 対応コード表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
42
5.5.2
次指定 ID 対応コード表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
48
5.5.3
基本 ID 長，目的 ID 長，動作指定 ID 長対応コード表 . . . . . . . .
48
5.5.4
動作指定 ID の対応コード表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
50
デバイス「人」 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
50
デバイス「RFID tag」 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
50
デバイス「RFID R/W」 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
53
デバイス「FeliCa」 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
57
デバイス「FeliCa R/W」
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
58
デバイス「PC」 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
60
デバイス「アクチュエータ」 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
62
デバイス「Data Base」 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
64
– viii –
目次
5.6
デバイス「アプリケーション」 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
65
デバイス「携帯電話」 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
66
デバイス「GPS」 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
69
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
70
構成要素 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
71
RFID システム . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
71
FeliCa システム . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
71
携帯電話 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
72
プロトコルシナリオ規定化インタフェース . . . . . . . . . . . . . .
72
アクチュエータ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
72
監理データベース . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
73
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
73
監理クライアント . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
73
通信経路 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
74
1：RFID R/W 制御端末- プロトコルシナリオ規定化インタフェース
74
ネットワーク構成
5.6.1
アプリケーションサーバ
5.6.2
2：FeliCa R/W 制御端末 - プロトコルシナリオ規定化インタフェース 74
3：携帯電話 - プロトコルシナリオ規定化インタフェース . . . . . .
74
4：携帯電話 - プロトコルシナリオ規定化インタフェース . . . . . .
75
5：アクチュエータ - プロトコルシナリオ規定化インタフェース
. .
75
A：監理データベース - プロトコルシナリオ規定化インタフェース .
75
B：アプリケーションサーバ - プロトコルシナリオ規定化インタ
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
76
C：監理データベース - アプリケーションサーバ . . . . . . . . . . .
76
D：監理クライアント - 監理データベース . . . . . . . . . . . . . .
76
E：監理クライアント - アプリケーションサーバ . . . . . . . . . . .
76
まとめ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
77
フェース
5.7
– ix –
目次
第6章
応用システム
79
6.1
特徴 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
79
6.2
構成と仕様 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
80
6.2.1
RFID タグ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
80
仕様 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
81
RFID R/W . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
82
仕様 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
82
クライアント端末 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
84
仕様 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
84
GPS 携帯電話 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
85
仕様 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
85
制御端末 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
86
仕様 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
86
FeliCa R/W . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
87
仕様 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
87
監理データベース . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
88
仕様 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
88
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
89
仕様 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
89
機能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
89
6.2.2
6.2.3
6.2.4
6.2.5
6.2.6
6.2.7
6.2.8
6.3
6.3.1
アプリケーションサーバ
衣類情報表示機能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
89
衣類情報表示 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
91
利用者情報表示 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
92
6.3.2
衣類情報収集機能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
93
6.3.3
位置情報収集機能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
94
屋外でのユーザ位置情報収集法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
94
–x–
目次
. . . . . . . . . . . . . . . . .
94
プロトコルシナリオ規定法の実装箇所 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
96
公共施設でのユーザ位置情報収集法
6.4
6.4.1
6.5
第7章
7.1
プロトコルシナリオ記述例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
97
まとめ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
99
101
評価・考察
異種デバイス間の通信に関する考察 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
従来方式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
プロトコルシナリオ規定法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
7.2
従来方式とプロトコルシナリオ規定法の比較 . . . . . . . . . . . . . . . . 102
7.2.1
異種デバイス間通信環境の構築方法に関する比較 . . . . . . . . . . 103
構成要素 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
通信経路構成 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
考察 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
7.2.2
拡張性に関する比較 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
拡張実装方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
考察 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
7.2.3
システム開発に関する比較 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
新規設計の必要な構成要素 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
考察 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
7.2.4
ユーザレベルの導入コストに関する比較 . . . . . . . . . . . . . . . 113
外部仕様 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
考察 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
7.3
他の通信モデルとの対応に関する考察 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
7.3.1
OSI 参照モデルとの親和性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
7.3.2
階層化監理アーキテクチャとの対応
– xi –
. . . . . . . . . . . . . . . . . 115
目次
7.3.3
7.4
第8章
8.1
考察 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
まとめ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
119
結論
今後の課題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
8.1.1
プロトコルシナリオ規定化インタフェースのライブラリ化 . . . . . . 120
ソケット通信機能を利用する . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
フォーム送信機能を利用する . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
電子メールを利用する . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
8.1.2
シミュレータの開発 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
謝辞
123
参考文献
125
– xii –
図目次
1.1
RFID タグの構成 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
1.2
モバイル FeliCa メモリ領域の概要図 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
2.1
RFID タグ間仮想通信の概念図 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
3.1
階層化監理アーキテクチャ概要図 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15
3.2
RFID タグのデータフィールド定義 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18
3.3
レイヤー参照パターン ID の構成 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
24
4.1
オブジェクト方式概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
26
4.2
ノンオブジェクト方式概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
27
4.3
複数タグの読取り方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
31
5.1
プロトコルシナリオ規定法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
33
5.2
RFID システムの構成とプロトコルシナリオ規定法の処理対象範囲 . . . . .
34
5.3
インタフェースの規定化概念図 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
35
5.4
プロトコルシナリオ規定法の文法的解釈 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
36
5.5
プロトコルシナリオ規定法の表記概要図 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
41
5.6
プロトコルシナリオ規定法の実装概要図 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
70
6.1
衣類管理システムの構成 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
80
6.2
薄型モールドタグ (RZ-3TG1)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
81
6.3
4 ポートロングレンジ・リーダライタ (RZ-1TR4) . . . . . . . . . . . . . .
82
6.4
４素子円偏波アンテナ (RZ-1AT4A) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
82
6.5
NTT Docomo D903i . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
85
6.6
RS-S320 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
87
– xiii –
図目次
6.7
衣類情報確認画面（全体） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
90
6.8
衣類情報確認画面（衣類情報表示） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
91
6.9
衣類情報確認画面（利用者情報表示）
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
92
6.10 衣類情報収集方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
93
6.11 公共施設における位置情報収集方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
95
6.12 提案システムにおけるプロトコルシナリオ規定法の実装箇所 . . . . . . . . .
96
7.1
異種 RFID システム間通信における従来方式とプロトコルシナリオ規定法の
比較 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
7.2
従来方式での拡張実装例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
7.3
プロトコルシナリオ規定法での拡張実装例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
7.4
従来方式による拡張時の構成要素数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
7.5
プロトコルシナリオ規定法による拡張時の構成要素数 . . . . . . . . . . . . 110
– xiv –
表目次
1.1
帯域別の特徴
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
2.1
利用可能なアクチュエータの例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13
3.1
各フィールドと階層化監理アーキテクチャとの対応 . . . . . . . . . . . . .
19
3.2
遭遇時刻フィールドの容量割当 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
22
3.3
select layer number と選択する層の組み合わせの対応表 . . . . . . . . . .
23
4.1
階層化監理アーキテクチャと複数タグの読み取り方法の対応 . . . . . . . . .
31
5.1
基本 ID，目的 ID のコード表 ver1.0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
43
5.2
次指定 ID のコード表 ver1.0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
48
5.3
基本 ID 長，目的 ID 長，動作指定 ID 長のコード表 ver1.0 . . . . . . . . .
49
5.4
デバイス「人」の動作指定 ID のコード表 ver1.0 . . . . . . . . . . . . . . .
50
5.5
デバイス「RFID tag」の動作指定 ID のコード表 ver1.0 . . . . . . . . . .
51
5.6
デバイス「RFID R/W」の動作指定 ID のコード表 ver1.0 . . . . . . . . .
54
5.7
デバイス「FeliCa」の動作指定 ID のコード表 ver1.0 . . . . . . . . . . . .
57
5.8
デバイス「FeliCa R/W」の動作指定 ID のコード表 ver1.0 . . . . . . . . .
58
5.9
デバイス「PC」の動作指定 ID のコード表 ver1.0 . . . . . . . . . . . . . .
61
5.10 デバイス「アクチュエータ」の動作指定 ID のコード表 ver1.0 . . . . . . .
62
5.11 デバイス「DataBase」の動作指定 ID のコード表 ver1.0 . . . . . . . . . .
64
5.12 デバイス「アプリケーション」の動作指定 ID のコード表 ver1.0 . . . . . .
65
5.13 オブジェクト「携帯電話」の動作指定 ID のコード表 ver1.0 . . . . . . . . .
67
5.14 デバイス「GPS」の動作指定 ID のコード表 ver1.0 . . . . . . . . . . . . .
69
6.1
81
薄型モールドタグの仕様 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
– xv –
表目次
6.2
4 ポートロングレンジ・リーダライタの仕様 . . . . . . . . . . . . . . . . .
83
6.3
４素子円偏波アンテナの仕様 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
83
6.4
クライアント端末の仕様 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
84
6.5
携帯電話の仕様 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
85
6.6
制御端末の仕様 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
86
6.7
FeliCa R/W の仕様 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
87
6.8
監理データベースの仕様 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
88
6.9
アプリケーションサーバの仕様 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
89
6.10 プロトコルシナリオ記述例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
98
7.1
従来方式による拡張時の構成要素数の公式化 . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
7.2
プロトコルシナリオ規定法による拡張時の構成要素数の公式化 . . . . . . . 109
7.3
OSI 参照モデルとプロトコルシナリオ規定法の対比 . . . . . . . . . . . . . 115
7.4
階層化監理アーキテクチャとプロトコルシナリオ規定法の対比 . . . . . . . 116
– xvi –
第1章
序論
本章では，本研究の背景として，現在のセンサーネットワークに利用されている技術を紹
介し，さらに現状と問題点について述べた後，本研究の目的について述べる．
1.1
RFID
RFID (Radio Frequency Identification) タグは，誘導電磁界または電波によって非接触
で半導体メモリのデータを読み出し，書き込みのために近距離通信を行う物の総称であり，
次世代ユビキタスネットワークにおいて，全く新しい情報処理アプリケーションを実現させ
ると期待されている．現在，流通分野を中心としてバーコードに変わる商品識別・管理技術
として普及しており，今後は情報処理分野の基盤技術として注目が高まっている．RFID タ
グは図 1.1 に示すように，個体識別可能な微少な IC チップとコイルアンテナから構成され
る．RFID タグはアクティブ型 RFID タグとパッシブ型 RFID タグの２つに分類できる．
図 1.1 RFID タグの構成
アクティブ型 RFID タグの特徴は内蔵されている電池を使って RFID タグ自ら電波を発
信することができる．自ら電波を発信できることから，ある程度 R/W と離れた距離にあっ
–1–
第1章
序論
ても通信が可能な点も上げられる．欠点は電池を内蔵するため永久的には利用できず，また
RFID タグの形状が比較的大きく，単価が高いことも挙げられる．
パッシブ型 RFID タグの特徴は電池を内蔵しないため R/W からの電磁波によって起電力
を蓄電し電波を発信する．電池を内蔵しないため，半永久的に利用することができ，RFID
タグの形状は小型化することができ，単価が安いことが挙げられる．欠点は，自ら電波を発
信できないため，R/W との距離が離れると通信が不可能になることが挙げられる．
1.1.1
周波数帯域による分別
RFID タグは無線通信方式及び動作周波数により，長波帯域，中波帯域，マイクロ波帯
域，UHF 帯域の４つに分類できる．帯域別の特徴を表 1.1 に纏めた．長波帯域はパッシブ
型 RFID タグを前提としているため，通信距離は数十 cm 程度である．この帯域の利点と
しては，電波の指向性が広いため障害物に回り込みやすく金属や水の影響を受けにくい．逆
に欠点は，生活ノイズを受けやすい点や通信速度が遅い点が上げられる．中波帯域は SCM
(Supply Chain Manegement) での利用を想定している．パッシブ型 RFID タグを前提と
しているため，通信距離は数十 cm 程度である．マイクロ波帯域には２つのモードが用意さ
れており，モード１はパッシブ型 RFID タグを，モード２はアクティブ RFID タグを前提
としている．この帯域で利用するアンテナは RFID タグおよび R/W の形状を小型化しや
すい点が上げられる．しかし，水分への影響が著しく，通信距離や認識率へ大きな影響が
出る．また，指向性が狭いため障害物の影響を受けやすい点も上げられる．UHF 帯域は，
2005 年 4 月の電波法改正により国内での使用が可能になった．日本では 950∼956MHz の
帯域が割り当てられたが，使用可能な帯域は 952∼954MHz となる．
1.2
FeliCa
RFID 技術の商用利用の例として FeliCa を挙げる．FeliCa とは，ソニー株式会社が開発
した非接触型 IC カードに関する技術方式の総称である．FeliCa は使い勝手の良さと高度
–2–
1.2 FeliCa
表 1.1
帯域別の特徴
分類
動作周波数
無線通信方式
長波帯域
125 ∼ 135kHz
ISO/IEC18000-2
中波帯域
13.56MHz
ISO/IEC18000-3
マイクロ波帯域
2.45GHz
ISO/IEC18000-4
UHF 帯域
860 ∼ 960MHz
ISO/IEC18000-6
なセキュリティ技術により，国内外の様々な分野で利用されている．一般的な FeliCa カー
ドは IC チップとアンテナから構成され，非接触の通信で R/W とデータの送受信を行う．
FeliCa 技術では通信方式，ファイルシステム，セキュリティ，コマンド等が規定されてお
り，さらに FeliCa チップ内には FeliCa OS が搭載されている．FeliCa の通信方式はパッ
シブ式で，R/W から発信させられる電磁波によって FeliCa IC チップの起電力を蓄積する
ため，FeliCa を有する IC カードには電池が不要である．
1.2.1
モバイル FeliCa
モバイル FeliCa とは，モバイル FeliCa IC チップと呼ばれる FeliCa 技術方式に準拠した
LSI を携帯電話に実装した物で，各移動体通信事業者からこれに対応するサービスが提供さ
れている．通常の FeliCa カードが R/W から発信させられる電磁波で起電力を蓄積するの
に対し，モバイル FeliCa IC チップは携帯電話のバッテリーから電力供給を行っている．ま
た，モバイル FeliCa IC チップの通信インタフェースは無線通信インタフェースとシリアル
通信インタフェースが用意されている．
無線通信インタフェースは，FeliCa 対応の R/W との間で非接触通信を行うためのインタ
フェースで，無線通信方式は ISO/IEC 18902（212Kbps, passive mode）に準拠されてお
り，動作周波数は 13.56MHz，データ通信速度は 212Kbps，符号化方式にはマンチェスタ方
式を採用している．
–3–
第1章
序論
シリアル通信インタフェースは，携帯端末内のコントローラとモバイル FeliCa IC チップ
との間の通信インタフェースである．モバイル FeliCa 対応のアプリケーションから FeliCa
コントローラを介して，モバイル FeliCa IC チップと情報を授受するために利用されるイン
タフェースである．
1.2.2
モバイル FeliCa のメモリ領域
図 1.2
モバイル FeliCa メモリ領域の概要図
モバイル FeliCa のメモリ領域には，共通領域とフリー領域の 2 つが存在する．モバイル
FeliCa メモリ領域の概要図を図 1.2 に示す．
共通領域
共通領域は，モバイル FeliCa IC チップに設定されている約 5K バイトのメモリ領域
であり，FeliCa Networks[7] が一元管理，運営を行っている．サービス事業者が FeliCa
–4–
1.3 センサネットワークの現状と問題点
Networks に共通領域の利用申し込みを行うことで，FeliCa IC チップで利用可能な「サー
ビスナンバー」と呼ばれる番号が払い出される．サービス事業者は FeliCa Networks から
割り当てられたメモリ領域の範囲内でメモリ設計を自由に行うことができる．
フリー領域
NTT ドコモ端末のモバイル FeliCa 対応端末には約 0.5K バイトのメモリ領域が存在し，
これをフリー領域と呼ぶ．フリー領域には３つのアプリケーションを格納することができ，
各エリアは 64 バイトで構成される．メモリ領域は予め設定されているため，サービス事業
者が自由にメモリ設計を行うことはできないが，比較的自由にアプリケーションを作成する
ことができる．
1.3
センサネットワークの現状と問題点
センサネットワークは既に多様な形態で発展しており，その仕様や通信プロトコルはコン
テンツプロバイダ毎によって異なっている．現在，様々なコンテンツプロバイダから多様な
センサネットワークサービスが提供されているが，それぞれのサービスおよび通信プロトコ
ルで互換性を考慮すると，いくつかの問題点があり，これを以下に列挙する．
1.3.1
ハードウェアの規格
センサネットワークでは，様々なハードウェアを利用する．このハードウェアの規格が，
メーカごとの独自規格であったり，サービスのコンテンツプロバイダによって利用するハー
ドウェア仕様を変更する場合がある．RFID タグを例に挙げて説明すると，現在 RFID タ
グの標準化規格として EPC Global が推進している EPC (Electronic Product Code) と
ユビキタス ID センターが推進する ucode が有名であるが，この両者に互換性は無い．両規
格の RFID タグだけでなく，これを読み書きするリーダライタやバックグランドシステム
も，それぞれの規格に準拠したもので，互換性は無い．RFID タグを製品として出荷してい
–5–
第1章
序論
るメーカは国内でもシャープや日立製作所があげられ，これらの RFID タグもそれぞれの独
自仕様になる．このように，センサネットワークを構築する基盤となるデバイスであるセン
サがメーカにより規格や仕様が違い，相互に互換性が無いことから，センサネットワークの
サービスレベルでの互換性の実現は困難である．
1.3.2
アプリケーションに依存する閉鎖的なネットワーク
センサネットワークの互換性について，ソフトウェアレベルの互換性の乏しさも問題とし
てあげられる．これは前述したハードウェアの規格，特に利用するセンサ自体の規格に依存
する問題である．具体的には，ソフトウェア開発者がセンサネットワーク上で機能するアプ
リケーションを作成しようとした場合，利用するセンサメーカーから提供される開発環境を
利用する必要がある．この開発環境はメーカが独自に用意した物で，他の規格との互換性に
ついては深く考慮されていない．結果，作成されるアプリケーションはそのセンサネット
ワークサービス上でしか機能せず，他のシステムとの連携や互換性を実現するには，この機
能を実装したアプリケーションを新たに作成する必要がある．このように現状のセンサネッ
トワーク及びその上で機能するサービスは，ソフトウェア開発者が作成するアプリケーショ
ンの機能によって規模が制限される閉鎖的なネットワークになり，またこの閉鎖的なネット
ワークがサービスの数だけ存在しているという問題点がある．
1.3.3
データベースの互換性
センサネットワークを構築する際，規模の大小にかかわらずバックグランドシステムとし
てデータベースを利用する必要がある．このデータベースの記述法についても共通の規定が
なされておらず，アプリケーション開発者がサービス上で必要なデータベースを適宜作成し
ているという現状がある．各センサネットワーク上に存在するデータベースは共通インタ
フェースを持たない為，互換性の実現には至っていない．
–6–
1.4 研究目的
1.4
研究目的
本研究の目的は，センサネットワークサービス提供者の増加に伴い，ハードウェアから通
信プロトコルにおいて多様化する現在のセンサネットワークに対応した，RFID タグ間の仮
想通信アーキテクチャを構築する．これを実現させるために，まず，RFID タグ間仮想通信
を定義し構築手段について提案する．そして，この RFID タグ間仮想通信を実現させるた
めの通信プロトコルアーキテクチャとして，階層化監理アーキテクチャを提案し，RFID タ
グ同士の仮想的な通信設計に必要な基本的なアーキテクチャの定義を行う．また，RFID タ
グ間仮想通信技術を応用した複数タグの読取り方法を用いた空間認識を実現する方式とし
て，オブジェクト方式とノンオブジェクト方式の提案を行う．最後に，センサーネットワー
ク上の RFID を含めた異種デバイス間の統合的な通信プロトコルとしてプロトコルシナリ
オ規定法を提案する．これはセンサネットワーク上で利用されるデバイスの認識法と，それ
らの動作方法を一連のプロトコルシナリオで表現することができる．このプロトコルを利用
することで，多様化するセンサネットワーク群を統合的に監理し，センサネットワークアプ
リケーションを起動させるための基本的な通信機能とインタフェースを提供することがで
きる．
1.5
本論文の構成
本論文では，第 2 章で RFID タグ間仮想通信の定義と通信手段について述べ，通信を実現
させるための構成要素を紹介する．第 3 章では，RFID タグ間仮想通信を実現させるための
通信プロトコルアーキテクチャとして階層化監理アーキテクチャを提案し，利用する RFID
タグのデータフィールド定義についても述べる．第 4 章では，パッシブ型 RFID タグの複
数読取り法として，オブジェクト方式とノンオブジェクト方式を提案し，階層化監理アーキ
テクチャとの対応について述べる．第 5 章では，センサーネットワーク上の異種デバイス
間通信を統合的に監理するための通信プロトコルとして，プロトコルシナリオ規定法を提案
し，基本的な設計と利用するコードについて述べる．第 6 章では，プロトコルシナリオ規定
–7–
第1章
序論
法を用いた応用例として衣類管理システムを提案する．第 7 章では，提案したプロトコルシ
ナリオ規定法について評価と考察を行い，提案方式の優位性を評価した．最後に第 8 章で結
論を述べる．
–8–
第2章
RFID タグ間仮想通信
本章は，本研究で提案する RFID タグ間仮想通信の定義と，その概要について述べる．
2.1
定義
この通信の目的は本来通信機能を持たないパッシブ型 RFID タグを複数の組み合わせと
して利用することで，ユーザ視点からすればあたかも RFID タグ同士で通信を行っているか
のように見せることである．ユーザには手元の RFID タグを任意に操作するだけで，手元の
アクチュエータに動作が出力されたかのように見せるが，実際にはバックグラウンドシステ
ムで様々な情報処理が行われている．このようにバックグランドシステムや，そこでの処理
動作をユーザに意識させないで何らかの情報処理が起動されることを RFID タグ間の仮想
通信と定義する．
2.2
通信手段
RFID タグ間仮想通信の概念図を図 2.1 に示す．ユーザが複数の RFID タグを近接させ
るなどの動作を行うと，RFID R/W がこれを認識する．同時に RFID タグに書き込まれて
いるデータを読み込み，これをバックグラウンドシステムに転送する．データを受け取った
バックグラウンドシステムは複数の RFID タグの情報を組み合わせとして処理し，これを空
間のその時刻における状態として解釈する．次にこの状態情報をバックグランドシステムの
データベースサーバやアプリケーションサーバなどで処理し，予め設定された対応動作を実
行し，その結果をユーザの手元のアクチュエータに出力する．こうした処理をユーザに意識
–9–
第2章
RFID タグ間仮想通信
図 2.1 RFID タグ間仮想通信の概念図
させないバックグラウンドシステムで処理することで，ユーザ視点からすれば複数の RFID
タグから手元のアクチュエータに直接データが転送され，アプリケーションが起動されたか
のように見せることができる．
2.3
構成要素
RFID タグ間通信を実現するためのシステム構成の最小構成について述べる．ハードウェ
アおよびソフトウェア要素を以下に示す．
• 複数個のパッシブ型 RFID タグ
• RFID R/W
– 10 –
2.3 構成要素
• RFID R/W 制御クライアント
• データベースサーバ
• アプリケーションサーバ
• アクチュエータ
2.3.1
複数個のパッシブ型 RFID タグ
RFID タグ間仮想通信の目的は，複数個のパッシブ型 RFID タグ同士で仮想的な通信を実
現させることである．ゆえに利用するパッシブ型 RFID タグは複数個必要で，最低個数は 2
個とする．
2.3.2
RFID R/W
RFID R/W はパッシブ型 RFID タグ用のリーダライタである．RFID タグの認識を行
い，必要に応じてデータの授受を行う．RFID R/W は Ethernet インタフェースなど持ち，
スタンドアロンでネットワークに接続できるタイプと，RS232C インタフェースなどを通じ
て PC と接続して利用するタイプが存在する．後者の場合は後述する RFID R/W 制御ク
ライアントと組み合わせて利用する．最小構成に必要な RFID R/W の最低台数はいずれの
場合も 1 台とする．
また，本通信方式で定義する RFID R/W は接続するアンテナを含有して表現する．
RFID R/W と専用アンテナは本来別のデバイスであるが，両者ともスタンドアロンでは何
の通信機能も起動できないため，常に RFID R/W とアンテナは組み合わせて利用する必要
がある．今後，本論で RFID R/W と表記する際にはアンテナは接続された形で含有された
条件の表記とする．
– 11 –
第2章
2.3.3
RFID タグ間仮想通信
RFID R/W 制御クライアント
RFID R/W 制御クライアントとは上述した RFID R/W を直接接続する PC のことを
指す．接続方式には RS232C インタフェースなどが用いられる．RFID R/W 制御クライ
アントには RFID R/W を制御するプログラムソフトウェアもインストールされる．この
ソフトウェアを利用し RFID タグとデータの授受を行う．また，受け取ったデータはネッ
トワーク上の各種サーバに転送させるため，RFID R/W 制御クライアントは Ethernet イ
ンタフェースを通じてネットワークに接続させる．RFID R/W がスタンドアロンでネット
ワークと接続できるタイプの場合には，この RFID R/W 制御クライアントは不要である．
2.3.4
データベースサーバ
データベースサーバは RFID R/W もしくは，RFID R/W 制御クライアント PC とデー
タを授受し，必要なデータを保存する機能をもつ．データベースサーバ自体は一般的な SQL
データベースソフトウェアで構成するため，後述するアプリケーションサーバと共存させて
1 台のサーバマシンで稼働させることもできる．データベースに保存する情報は RFID タグ
のデータだけでなく，アプリケーションで利用する複数の RFID タグの組み合わせに対する
動作規定も含まれる．
2.3.5
アプリケーションサーバ
アプリケーションサーバは，RFID タグ間仮想通信で機能させるアプリケーションを格納
する．データベースサーバに格納されている情報を利用し，アプリケーションを起動させ
る．前述のデータベースサーバと１台のサーバマシンに共存させることも想定されているた
め，比較的小規模なアプリケーションの場合，データベースサーバとアプリケーションサー
バを１台のサーバマシンに集約させることが可能である．
– 12 –
2.3 構成要素
2.3.6
アクチュエータ
アクチュエータは，アプリケーションサーバ内の実行結果を出力するデバイスで，ユーザ
が携行可能なタイプでは PDA やノート PC，携帯電話などが，据え置き型ではモニタやス
ピーカなどがある．アクチュエータに適用するデバイスは，RFID タグ間通信のために特別
に用意するデバイスではなく，日常的に偏在しているデバイスを利用することを想定してい
る．最小構成に必要な台数は１台とする．
アクチュエータの定義
RFID タグ間通信で用いるアクチュエータに関しては，上述のように様々なデバイスを想
定している．アクチュエータは基本的にバックグランドシステムで演算した結果を出力する
デバイスであればどのようなものでもかまわない．ただし，バックグラウンドシステムと
Ethernet などを用いて通信を必要があるため，スタンドアロンで Ethernet などの通信イン
タフェースを所有するものか，もしくは PC を介してネットワークに接続可能なデバイスが
望ましい．提案する RFID タグ間通信で利用を想定しているアクチュエータの例を表 2.1 に
示す．
表 2.1
利用可能なアクチュエータの例
デバイス
用途
モニタ（ディスプレイ）
動画像や文字情報の表示
スピーカー
音声の出力
モータ
扉の開閉など，装置の駆動
ランプ（LED 等含む）
照明，複数利用で簡単な表示系としての応用
ノート PC
高速なプロセッサと大容量の記憶領域を利用した応用
携帯電話
総合的なモバイル通信機器としての応用
PDA
高機能な通信機器としての応用
– 13 –
第2章
2.4
RFID タグ間仮想通信
まとめ
本章では RFID タグ間仮想通信の定義とその通信手段を説明し，構成要素について最小構
成の例を用いて解説した．次章でこの RFID タグ間仮想通信を実現させるための通信プロ
トコルアーキテクチャを提案する．
– 14 –
第3章
階層化監理アーキテクチャ
本章では，RFID タグ間仮想通信を実現させるためのプロトコルアーキテクチャとして階
層化監理アーキテクチャを提案し解説する．
3.1
概要
図 3.1
階層化監理アーキテクチャ概要図
提案する階層化監理アーキテクチャの概要図を図 3.1 に示す．このアーキテクチャは
RFID タグ間仮想通信の実現に必要なネットワークを，機能と目的により独立した 6 つのセ
– 15 –
第3章
階層化監理アーキテクチャ
ル集合で構成されたネットワーク層に分割する．ネットワーク層は，下から順に競るロケー
ションネットワーク層，アクチュエータネットワーク層，位置・状態監理ネットワーク層，
関連解決ネットワーク層，属性データネットワーク層，アプリケーションネットワーク層で
構成される．それぞれのネットワーク層を構成するセル集合の１つのセルは，１台以上の
RFID R/W で構成される．以降で各層の解説をする．
3.1.1
第１層 セルロケーションネットワーク層
第 1 層は RFID タグ間仮想通信を実現させる技術の基盤となるネットワーク層で，RFID
システムで利用する RFID R/W と RFID タグ を Ethernet 上で認識させるため技術を提
供する．ここでは 1 個以上の RFID R/W で 1 個のセルを構成する．また，第 1 層ではハ
ンディ型の RFID R/W のような携行可能なデバイスも想定し，RFID R/W に可搬性を認
めることで，ある空間におけるセルの新規作成，削除，移動などを柔軟に行うことができ
る．この層ではセルに IPv6 等の一意なアドレスを割り振ることで，セルが含有する RFID
R/W, RFID タグ 所在を Ethernet 上で監理する．
3.1.2
第２層 アクチュエータネットワーク層
第 2 層は RFID タグ間仮想通信で利用するアクチュエータを認識，監理するネットワー
ク層である．このネットワーク層でアクチュエータに一意なアドレスを割り振り，これを第
1 層で監理するセルアドレスと併用することでアクチュエータの所在を認識することができ
る．また，認識したアクチュエータごとに固有の機能を働かせるため，これに属するデータ
を第 5 層の属性データネットワーク層を参照して，対応するアプリケーションによって機能
させる．
– 16 –
3.1 概要
3.1.3
第３層 位置・状態監理ネットワーク層
第 3 層は RFID タグの位置や状態を認識，監理するネットワーク層である．このネット
ワーク層では認識した RFID タグがどのセルに所属するか，第 1 層で監理するセルアドレ
スを用いて認識することができる．また第 6 層のアプリケーション層と連動させ，認識した
複数の RFID タグ情報を，その時刻の状態として認識し監理する．
3.1.4
第４層 関連解決ネットワーク層
第 4 層は RFID タグごとに割り振られる一意なアドレスである，RFID タグ ID と，デー
タベースに保存する対応データの関連づけを解決するネットワーク層である．RFID タグ
ID は 16 進数表記で構成される一意な ID で，バックグランドシステムはこれに対応する
データを関連づけて利用する．このネットワーク層では，関連の規則のみを定義，保存し，
対応するデータに関しては第 5 層で保存して監理する．
3.1.5
第５層 属性データネットワーク層
第 5 層では認識した RFID タグやアクチュエータごとに与える一意なアドレスに対応す
るデータをデータベース内に保存するネットワーク層である．関連づけるデータは，アプリ
ケーションによって関連づけが異なることから，ひとつの一意なアドレスに対して複数の関
連データが存在する可能性があるが，これを許可する．この層でのセルの最小構成は１台の
データベースサーバで１つのセルを構成する．
3.1.6
第６層 アプリケーションネットワーク層
第 6 層はネットワーク上で機能するアプリケーションを稼働させるネットワーク層であ
る．アプリケーションプログラム本体はアプリケーションサーバとしてサーバマシン内に格
納される．アプリケーションを実行する際，第 4 層や第 5 層を併用しながら RFID タグや
アクチュエータに関連づけられたデータをデータベース内から読取り活用する．この層での
– 17 –
第3章
階層化監理アーキテクチャ
セルの最小構成は１台のアプリケーションサーバで１つのセルを構成する．
3.2
RFID タグのデータフィールド定義
図 3.2 RFID タグのデータフィールド定義
階層化監理アーキテクチャで利用するパッシブ型 RFID タグのデータフィールド定義
を図 3.2 に示す．使用するパッシブ型 RFID タグの容量は 128byte を想定している．合
計 128byte のデータフィールド領域を，全部で 13 個のフィールドに分割して利用する．
各フィールドは階層化監理アーキテクチャの各層と対応しており，これを表 3.1 に示す．
フィールドには書き換え可能なものと，書き換えが不可能なものがある．後者のフィールド
はパッシブ型 RFID タグが工場出荷時に書き込まれる変更可能な情報が記述されているた
め，エンドユーザレベルおよびコンテンツプロバイダーには書き換えの権限が与えられてい
ない．以降で各フィールドの説明をする．
3.2.1
RFID タグ ID フィールド
RFID タグ ID フィールドには，工場出荷時に RFID ごとに予め割り与えられた一意な
ID が記述する．バイト長は 8 バイト．読取り専用で，階層化監理アーキテクチャの第１層
セルロケーションネットワーク層で最初に認識される．
– 18 –
3.2 RFID タグのデータフィールド定義
表 3.1
3.2.2
各フィールドと階層化監理アーキテクチャとの対応
フィールド名
対応レイヤー番号
書き換え可能／不可
RFID タグ ID
1
不可
製造者コード
1
不可
ハードウェアタイプ
1
不可
ソフトウェアタイプ
1
不可
前回セルアドレス
1
可能
現在セルアドレス
1
可能
前回 RFID R/W アドレス
1
可能
現在 RFID R/W アドレス
1
可能
前回遭遇時刻
3
可能
現在遭遇時刻
3
可能
レイヤー参照パターン ID
5
可能
アクチュエータ参照 ID
2
可能
データ拡張エリア
6
可能
製造者コードフィールド
製造者コードフィールドには，工場出荷時に書き込まれる RFID タグの製造業者を示す
コードが記述する．バイト長は２バイト．読取り専用で，階層化監理アーキテクチャの第１
層セルロケーションネットワーク層に対応する．
3.2.3
ハードウェアタイプフィールド
ハードウェアタイプフィールドには，工場出荷時に書き込まれる RFID タグのハードウェ
アの種類を示すコードが記述する．バイト長は２バイト．読取り専用で，階層化監理アーキ
テクチャの第１層セルロケーションネットワーク層に対応する．
– 19 –
第3章
3.2.4
階層化監理アーキテクチャ
ソフトウェアタイプフィールド
ソフトウェアタイプフィールドには，工場出荷時に書き込まれる RFID タグの製造業者
が監理するコードが記述する．バイト長は２バイト．読取り専用で，階層化監理アーキテク
チャの第１層セルロケーションネットワーク層に対応する．
3.2.5
前回セルアドレスフィールド
前回セルアドレスフィールドには，その RFID タグが直前に認識されたセルのアドレスを
記述する．ここを参照することで，対象の RFID タグが直前にどこに居たのか判断すること
ができる．バイト長は８バイト．書き換え可能で，階層化監理アーキテクチャの第１層セル
ロケーションネットワーク層に対応する．
3.2.6
現在セルアドレスフィールド
現在セルアドレスフィールドには，その RFID タグが現在所在するセルのアドレスを記述
する．RFID R/W が RFID タグを認識すると，その RFID タグにセルアドレスを書き込
む．バイト長は 8 バイト．書き換え可能で，階層化監理アーキテクチャの第１層セルロケー
ションネットワーク層に対応する．
3.2.7
前回 RFID R/W アドレスフィールド
前回 RFID R/W アドレスフィールドには，直前に認識された RFID R/W のアドレスを
記述する．ここを参照することで，対象の RFID タグを直前に認識した RFID R/W を特定
することが可能である．バイト長は 8 バイト．書き換え可能で，階層化監理アーキテクチャ
の第１層セルロケーションネットワーク層に対応する．RFID R/W は自身で Ethernet イ
ンタフェースを備えるタイプと，RS232C インタフェースなどで PC と接続して利用するタ
イプが存在する．利用する RFID R/W が後者の場合は，PC の Ethernet インタフェース
に割り与えられる IP アドレスを RFID R/W アドレスとして利用する．
– 20 –
3.2 RFID タグのデータフィールド定義
3.2.8
現在 RFID R/W アドレスフィールド
現在 RFID R/W アドレスフィールドには，現在認識された RFID R/W のアドレスを
記述する．バイト長は 8 バイト．書き換え可能で，階層化監理アーキテクチャの第１層セル
ロケーションネットワーク層に対応する．
3.2.9
前回遭遇時刻フィールド
前回遭遇時刻フィールドには，その RFID タグが直前に RFID R/W により認識された
時刻を記述する．バイト長は 8 バイト．書き換え可能で，階層化監理アーキテクチャの第３
層位置・状態監理ネットワーク層に対応する．書き込む時刻表記は表 3.2，「年」「月」「日」
「時」
「分」
「秒」
「ミリ秒」で表現し，それぞれの容量は「年」フィールドが 12 ビット，
「月」
フィールドが 4 ビット，「日」フィールドが 5 ビット，「時」フィールドが 5 ビット，「分」
フィールドが 6 ビット，「秒」フィールドが 6 ビット，「ミリ秒」フィールドが 10 ビットに
なる．前回遭遇時刻フィールドは，これらの領域と未割り当て領域で合計 8 つの領域に分割
する．各領域には，10 進数表記を 2 進数表記に変換して記述する．
3.2.10
現在遭遇時刻フィールド
現在遭遇時刻フィールドには，対象の RFID タグが RFID R/W に認識された現時刻を
記述する．バイト長は 8 バイト．書き換え可能で，階層化監理アーキテクチャの第３層位
置・状態監理ネットワーク層に対応する．書き込む時刻の表記法については，表 3.2 に示す
ように，前回遭遇時刻フィールドと同一の仕様である．
3.2.11
レイヤー参照パターン ID フィールド
レイヤー参照パターン ID フィールドは，RFID タグがセル内で階層化監理アーキテク
チャの各層をどのように操作するかを規定した ID を書き込む．バイト長は 3 バイト．書き
換え可能で，階層化監理アーキテクチャの第５層属性データネットワーク層に対応する．レ
– 21 –
第3章
表 3.2
階層化監理アーキテクチャ
遭遇時刻フィールドの容量割当
No.
内容
容量
表現可能範囲
2 進数表現
01
年
12 bit
2004∼4095 (年)
011111010100 ∼ 111111111111
02
月
4 bit
01 ∼ 12 (月)
0001 ∼ 1100
03
日
5 bit
01 ∼ 31 (日)
00001 ∼ 11111
04
時
5 bit
00 ∼ 23 (時)
00000 ∼ 10111
05
分
6 bit
00 ∼ 59 (分)
000000 ∼ 111011
06
秒
6 bit
00 ∼ 59 (秒)
000000 ∼ 111011
07
ミリ秒
10 bit
000 ∼ 999 (ミリ秒)
0000000000 ∼ 1111100111
08
未割り当て
16 bit
合計
64 bit
イヤー操作パターン ID の基本構成を図 3.3 に示す．これは，階層化監理アーキテクチャの
各層の組み合わせ利用を規定した 6 ビットの select layer number と，6 層に対して使用の
ON / OFF を示した 6 ビット select layer flag と，レイヤー参照時に必要な情報を付加で
きる 12 ビットの拡張領域から構成される．select layer number については，対応表を表
3.3 に纏めた．また，select layer flag については，6 ビットの先頭 1 ビットが階層化監理
アーキテクチャの第１層に対応させ，同様に終端の 6 ビットまで各層に対応させる．
3.2.12
アクチュエータ参照 ID フィールド
アクチュエータ参照 ID フィールドには，RFID タグがセル内のアクチュエータを操作す
るための動作を規定した ID が記述される．バイト長は 9 バイト．書き換え可能で，階層化
監理アーキテクチャの第２層アクチュエータネットワーク層に対応する．アクチュエータ参
照 ID は，アクチュエータの一意な ID を記述する 8 バイトの actuator address と，アク
チュエータの動作を決定する１バイトの action code から構築される．
– 22 –
3.2 RFID タグのデータフィールド定義
表 3.3 select layer number と選択する層の組み合わせの対応表
選択する層
対応する select layer number
選択する層
対応する select layer number
なし
000000
2, 3, 4
100000
1
000001
2, 3, 5
100001
2
000010
2, 3, 6
100010
3
000011
2, 4, 5
100011
4
000100
2, 4, 6
100100
5
000101
2, 5, 6
100101
6
000110
3, 4, 5
100110
1, 2
000111
3, 4, 6
100111
1, 3
001000
3, 5, 6
101000
1, 4
001001
4, 5, 6
101001
1, 5
001010
1, 2, 3, 4
101010
1, 6
001011
1, 2, 3, 5
101011
2, 3
001100
1, 2, 3, 6
101100
2, 4
001101
1, 2, 4, 5
101101
2, 5
001110
1, 2, 4, 6
101110
2, 6
001111
1, 2, 5, 6
101111
3, 4
010000
1, 3, 4, 5
110000
3, 5
010001
1, 3, 4, 6
110001
3, 6
010010
1, 3, 5, 6
110010
4, 5
010011
1, 4, 5, 6
110011
4, 6
010100
2, 3, 4, 5
110100
5, 6
010101
2, 3, 4, 6
110101
1, 2, 3
010110
2, 3, 5, 6
110110
1, 2, 4
010111
2, 4, 5, 6
110111
1, 2, 5
011111
3, 4, 5, 6
111000
1, 2, 6
011001
1, 2, 3, 4, 5
111001
1, 3, 4
011010
1, 2, 3, 4, 6
111010
1, 3, 5
011011
1, 2, 3, 5, 6
111011
1, 3, 6
011100
1, 2, 4, 5, 6
111100
1, 4, 5
011101
1, 3, 4, 5, 6
111101
1, 4, 6
011110
2, 3, 4, 5, 6
111110
1, 5, 6
011111
1, 2, 3, 4, 5, 6
111111
– 23 –
第3章
図 3.3
3.2.13
階層化監理アーキテクチャ
レイヤー参照パターン ID の構成
データ拡張エリアフィールド
データ拡張エリアフィールドには，データのキャリアとして利用可能であるほか，今後の
機能拡張領域として利用する．バイト長は 50 バイト．書き換え可能で，階層化監理アーキ
テクチャの第６層アプリケーションネットワーク層に対応する．
3.3
まとめ
本章では RFID タグ間仮想通信を実現させるためのプロトコルアーキテクチャとして，階
層化監理アーキテクチャを提案た．これは６層で構成される RFID システム監理用のプロ
トコルアーキテクチャで，１つのフィールドをセルという概念で多重関して認識すること
で，RFID タグ, RFID R/W，アクチュエータ，バックグランドシステムで利用するデータ
ベースやアプリケーションサーバなどで利用される様々な通信を規定することができる．ま
た，このプロトコルアーキテクチャに対応したパッシブ型 RFID タグの領域利用も案した．
次章では複数のパッシブ型 RFID タグの読取り方法に関する提案を行う．
– 24 –
第4章
複数タグの読取り方法
本章では，RFID タグ間仮想通信の機能を拡張させる複数タグの読取り方法としてオブ
ジェクト方式とノンオブジェクト方式を提案し解説する．
4.1
概要
パッシブ型 RFID タグを認識する RFID R/W は，RFID タグの存在が在るか無いかとい
う二値情報で認識する機能しか有しておらず，近接状態や移動情報など複雑な情報を認識し
処理することはできない．2 章で提案した RFID タグ間の仮想通信を 3 個以上の RFID タ
グ間で高度に機能させるには，複数個の RFID タグ同士の近接状態および移動状態の検出
が必要になってくる．そこで本研究では，この検出方法としてスタンドアロンでは本来通信
機能を持たない物体をネットワーク上で認識可能にするオブジェクト方式と，複数の RFID
タグ情報を集約さえて属性集合として纏めて空間把握を行うノンオブジェクト方式の２つの
方式を提案し，以降で解説する．
4.2
オブジェクト方式
オブジェクト方式は，人や生鮮野菜のような本来通信機能を持たないオブジェクトにネッ
トワーク上で認識可能にする方式である．パッシブ型 RFID タグをオブジェクトに付与す
ることで，ネットワーク上で個体識別を行う．この方式では，付与する RFID タグに個体識
別に必要な一意なデータを書き込み，オブジェクトに直接装着する．このオブジェクト方式
の概要を図 4.1 に示す．
– 25 –
第 4 章 複数タグの読取り方法
RFID tag
ੳ௙੥ટ
2EMHFW
๲థ
2EMHFW
ঘ‫ش‬२
Obj
ect
4.2.1
2EMHFW
୫મ
図 4.1
オブジェクト方式概要
2EMHFW
௚ఝਗ਼ਵ
オブジェクト方式のデータ記述方法
オブジェクト方式において，パッシブ型 RFID タグへのデータ記述方法は２通り存在す
る．１つは対象とするオブジェクトに関する全ての情報を直接パッシブ型 RFID タグへ記
述する方式である．これは最もシンプルな方式で，通信は RFID タグと RFID R/W のみ
で成立し，データの授受も矛盾無く行うことができる．この方式はオブジェクトに関する情
報が少ない場合に有効に働く．特徴は処理手順の少なさ故の処理反応の速度である．
もう１つは，対象とするオブジェクトに関する一部，または全ての情報をデータベースに
格納する方式である．この方式ではデータベースを利用するため，これを保有するサーバを
パッシブ型 RFID タグや RFID R/W が存在する同一ネットワーク上に設置する．特徴は
対象オブジェクトの情報が大きくても，システムが対応できるため，動画や音楽といった大
容量のデータをオブジェクトに関連づけることができる．しかし，処理手順が増加するため
システムとしての反応速度は低下する．
オブジェクト方式はネットワークの規模や対象とするオブジェクトに種類によって，この
２通りの方式を適宜使い分ける．
– 26 –
4.3 ノンオブジェクト方式
രਙ‫َ؟‬ਈીಌৗ঩ٙ‫ڭ‬ৎ৑ਰ৔ُ
രਙَ౦ऋ஧ُ
രਙَযऊ੟ऊُ
ੱ
‛
5),'ॱॢ
図 4.2
4.3
ノンオブジェクト方式概要
ノンオブジェクト方式
ノンオブジェクト方式は空間の状態認識および状態変化の識別に利用する．この空間情報
は複数の RFID タグ情報を集約させて構成する．ノンオブジェクト方式は RFID タグに記
述された様々な情報を「属性」として扱う．これは RFID タグを装着したオブジェクトに関
する様々な属性を定義できる．たとえば，人や食料，PC や衣類といったオブジェクトその
ものの種類を表現したり，色や形と言った形状を表現することもできる．さらにオブジェク
トが RFID R/W に認識された時刻を表現することも可能で，これらの情報を統合的に利用
することで空間情報を構築する．このノンオブジェクト方式の概要図を図 4.2 に示す．
この方式では複数の RFID タグの属性情報を集約させ，１つの「属性」集合として扱う．
バックグランドシステムで定義された有限の空間に対し，様々な属性集合を用いることで多
– 27 –
第 4 章 複数タグの読取り方法
層化して空間を認識する．属性集合は機能と目的によって分類された複数のレイヤーで構成
される．RFID タグの属性情報は各レイヤーに集約される．システムが保有できるレイヤー
の数には制限を設けていない．ノンオブジェクト方式を利用することで複数の RFID タグ
で空間を表現できるようになる．
4.4
両方式の比較
ここでオブジェクト方式とノンオブジェクト方式の比較を記す．処理速度のスピードにお
いてはオブジェクト方式のほうが優秀である．また，ネットワークの単純さにおいても優
れ，ネットワーク構築コストの低減につながる．これはシステム全体の処理手順の少なさが
理由である．オブジェクト方式では，物体の個体識別だけでなく２つまでの RFID タグの近
接状態検出までなら可能である．しかし，このシステムでは複雑な機能に応用することは難
しい．
様々な IP ネットワークで機能するアプリケーションとの協調性の高さについては，ノン
オブジェクト方式のほうが優秀である．これは，ノンオブジェクト方式が属性集合を利用
し，パッシブ型 RFID タグで空間を表現可能だからである．属性集合は機能と目的により分
類された複数のレイヤーで構成される．IP ネットワークで機能するアプリケーションは機
能と目的に応じて属性集合を利用することができる．よって，オブジェクトの個体識別だけ
でなく３つ以上の RFID タグの近接状態の検出も可能になる．しかし，この方式はデータ
ベースを含むバックグランドシステムでの運用が必要なため，処理手順が増加してしまう．
ゆえにシステムの反応速度が低下する．
そこで，RFID タグ間仮想通信の機能を拡張する際は，両者の長所を組み合わせて利用し
RFID タグに関する複雑な情報処理を行う．
– 28 –
4.5 動作例
4.5
動作例
提案するオブジェクト方式とノンオブジェクト方式を利用した，パッシブ型 RFID タグの
読取り方法について図 4.3 に例を示して説明をする．いくつかのオブジェクトが，今１つの
フィールド上に存在している．各オブジェクトはパッシブ型 RFID タグを装着している．
4.5.1
個体の識別方法
はじめに，バックグランドシステムはオブジェクト方式を利用してオブジェクトの固体
識別を行う．RFID R/W でオブジェクトに装着したパッシブ型 RFID タグから情報を読
取り，個体識別を行う．オブジェクトの個体情報は，RFID タグ内に書き込まれている場合
と，バックグランドシステム内のデータベース内に保存されている場合があるが，いずれの
場合もオブジェクト方式で認識可能である．図 4.3 の例で説明すると，ユーザの氏名や具体
的なオブジェクト名の「高橋翔太」，「スイカ」，
「D903i」，「某社製Ｔシャツ」を認識する．
4.5.2
属性情報の読取り方法
つぎに，バックグランドシステムはノンオブジェクト方式を利用し，複数のパッシブ型
RFID タグの属性情報を読み取る．図 4.3 の例で説明すると，ユーザを含めたオブジェクト
の種類を示す「ユーザ」，
「食料」，「携帯電話」，「衣類」を認識する．
4.5.3
属性集合の生成方法
さらに，バックグランドシステムは RFID タグから読み取った属性情報を集約させて属
性集合を生成する．属性集合は集約方法によって１つのフィールドに対し複数個生成可能で
ある．生成した属性集合で多層的に空間を認識する．図 4.3 の例で説明すると，属性集合は
U1 レイヤーから U4 レイヤーまで，合計 4 つ存在している．U1 レイヤーではユーザかどう
かを判断している．ユーザであれば，User タグとして，そうでなければ環境タグとしてバッ
クグランドシステムは認識する．U2 レイヤーではオブジェクトの位置情報を認識し，U3 レ
– 29 –
第 4 章 複数タグの読取り方法
イヤーでは RFID R/W によって認識された時刻を記録し更新時間として記録する．U4 レ
イヤーではオブジェクトの外観を認識し，オブジェクトごとに色や形といった特徴となる情
報を保有している．
4.5.4
RFID タグ同士の近接状態の検出方法
RFID タグ同士の近接状態の検出方法について説明する．複数タグの読取り方法を図 4.3
に示す．まずバックグランドシステムは U1 レイヤーの情報で複数のタグの中から，ユーザ
を意味する User タグを認識し，これに注目する．次に，U2 レイヤーで User タグを含めた
オブジェクトの位置情報を認識し，User と環境タグとの位置関係を把握する．この情報に，
U3 レイヤーで得られる更新時刻を加味して，User タグと同時に認識されたオブジェクトを
認識し，位置関係から移動情報を算出することで，ユーザの移動情報，つまり User タグの
環境タグへの近接状態を検出する．
4.6
階層化監理アーキテクチャとの対応
複数タグの読取り方法としてオブジェクト方式とノンオブジェクト方式を提案した．それ
ぞれの読取り方式と，第 3 章で提案した階層化監理アーキテクチャとの対応を表 4.1 に示
す．オブジェクト方式は第 4 層と第 5 層に対応し，第 4 層は RFID タグを読取り，記述さ
れたデータを処理するレイヤーで，第 5 層はデータベースを利用して RFID タグとデータ
の関連づけを制御するレイヤーである．ノンオブジェクト方式は，第 3 層に対応し，ここは
空間の状態認識を行うレイヤーである．
4.7
まとめ
本章では，パッシブ型 RFID タグを利用した複数タグの読取り方法として，物体の個別識
別に利用するオブジェクト方式と空間認識に利用するノンオブジェクト方式を提案し，第 3
章で提案した階層化監理アーキテクチャとの対応も示した．
– 30 –
4.7 まとめ
5),'ॱॢभੲਾ॑ਃચ‫؞‬৯৓ओधपളਯभૐ়पૐ৺औचॊ
ঞॖখ1R
8
8
8
8
8VHUॱॢ
୭୆ॱॢ
୫મ
๲థ
ঘ‫ش‬२
௚ఝਗ਼ਵ
ইॕ‫ش‬ঝॻ‫ق‬ঽ୧‫ك‬
ঃॵ३ঈ஑5),'ॱॢ
੟৶৓ऩ૬৑दँॊইॕ‫ش‬ঝॻ॑మಽ৓पੰ๸घॊऒधद5),'ॱॢ
भ੺ம૾ଙृ୎৿ੲਾಉ‫ؚ‬ളහऩੲਾ॑ਖ਼૵दऌॊ
ॱॢരਙੲਾ‫ق‬మಽ‫ك‬
ইॕ‫ش‬ঝॻ
図 4.3
表 4.1
複数タグの読取り方法
階層化監理アーキテクチャと複数タグの読み取り方法の対応
階層化監理アーキテクチャ
複数タグの読み取り方法
第６層 アプリケーションネットワーク層
第５層 属性データネットワーク層
オブジェクト方式
第４層 関連解決ネットワーク層
オブジェクト方式
第３層 位置・状態監理ネットワーク層
ノンオブジェクト方式
第２層 アクチュエータネットワーク層
第１層 セルロケーションネットワーク層
– 31 –
第5章
プロトコルシナリオ規定法
本章では，RFID を含めた多様なセンサネットワークでの利用を想定した統合的な通信プ
ロトコルとしてプロトコルシナリオ規定法を提案し解説する．
図 5.1
プロトコルシナリオ規定法
– 33 –
第5章
5.1
プロトコルシナリオ規定法
概要
センサネットワークのためのプロトコルシナリオ規定法のプロトコル図を図 5.1 に示す．
これはセンサネットワーク上で扱うデバイスについて，規格や種類の違いを意識することな
くデータの授受を可能にすることで，仮想的な通信を実現させるプロトコルである．
5.1.1
特徴
プロトコルシナリオ規定法では，センサネットワーク上で扱うデバイスについて，様々な
専用プロトコルやハードウェアに対応するために，データを取得した以降の処理を規定す
るプロトコルである．これを，RFID システムを例に挙げて図 5.2 に示す．RFID システム
は現在，EPC Global や ubiquitous ID Center が発表している標準化規格をはじめとする
RFID メーカ毎に様々な規格が存在し，それぞれで使用している通信プロトコルが異なる．
これら RFID システムは一般的な組み合わせとして，ハードウェアが RFID tag, アンテナ，
RFID R/W から構成され，これを PC 上で制御する為のソフトウェアも必要となる．こう
した場合，図 5.2 に示すように，RFID tag ∼ 制御ソフト間は独自プロコルで完結している
ため，他のプロトコルを介入させることは難しい．そこで，本研究で提案するプロトコルシ
ナリオ規定法では，図 5.2 の取得データ移行を制御する通信プロトコルとして規定し，得ら
れたデータを一般化することで，センサネットワーク上の多様なデバイスと間でデータの授
受を可能とする．
図 5.2 RFID システムの構成とプロトコルシナリオ規定法の処理対象範囲
– 34 –
5.1 概要
インタフェースの規定化
RFID システムの例（図 5.2）で示したように，本研究で提案するプロトコルシナリオ規
定法では，センサネットワーク上で利用可能な様々なデバイスに対してインタフェースの規
定する．図 5.3 に示すように，各デバイスからプロトコルシナリオ規定化インタフェースま
での間はデバイス毎の独自プロトコルとし，このインタフェースを通じて得られたデータを
どう処理するかを，プロトコルシナリオ規定法で規定する．
図 5.3
5.1.2
インタフェースの規定化概念図
構成
プロトコルシナリオ規定法は図 5.1 に示すように，基本スーツと拡張スーツの組み合わせ
で構成する．基本スーツは，センサネットワーク上のデバイスの特定方法を記述し，どのデ
バイスが，どのデバイスに対して通信を行うかを規定する．拡張スーツは，通信課程におい
て利用するデバイスの起動順序と，それらの具体的な動作内容を指定する．拡張スーツは繰
り返し記述することで，より詳細な動作フローを表現することができる．
– 35 –
第5章
5.1.3
プロトコルシナリオ規定法
表現の基本概念
図 5.4
プロトコルシナリオ規定法の文法的解釈
プロトコルシナリオ規定法の基本スーツと拡張スーツの組み合わせで表現できるデバイス
の動作指定について，単純な表現法の概念図を解釈を図 5.4 に示す．このように主語である
「誰が」を基本 ID で，第一目的語である「誰に」を目的 ID で表現する．また，第二目的語
に当たる「どうした」の部分を動作指定 ID で表現する．
5.1.4
プロトコルシナリオ規定法で扱うデバイス
プロトコルシナリオ規定法 version 1.0 で扱うデバイスは，人，RFID tag, RFID R/W,
FeliCa, FeliCa R/W, GPS, PC, Actuator, DataBase, Application, の 10 個である．今後
より高度なセンサネットワークにも対応できるように，次バージョン以降で新たなデバイス
の追加登録は可能である．
– 36 –
5.2 基本スーツ
5.2
基本スーツ
基本スーツは，センサネットワークで利用するデバイスの種類とのその特定方法を記述す
る．基本スーツは 10 個のフィールドで構成する．各フィールドについて以下で説明する．
5.2.1
Ver フィールド
Ver フィールドは，プロトコルシナリオ規定法のバージョン番号を記述する．フィールド
長は 4bit．
5.2.2
基本 ID フィールド
基本 ID フィールドは，動作の主語（図 5.4）となるデバイスの種類とその特定法を示す
ID を記述する．フィールド長は 8bit．記述する基本 ID コードを表 5.1 に示す．
5.2.3
目的 ID フィールド
目的 ID フィールドは，動作の第一目的語（図 5.4）となるデバイスの種類とその特定方法
を記述する．フィールド長は 8bit．記述する目的 ID コードを表 5.1 に示す．
5.2.4
連携スーツ数フィールド
連携スーツ数フィールドは，後述する拡張スーツの連続数を記述する．拡張スーツで記述
された動作を完了すると，値が 1 減少する．連携スーツ数が 0 になったプロトコルシナリ
オはその時点で破棄され，破棄通知が基本 ID で指定したデバイスの元に届く．これはプロ
トコルシナリオ規定法の記述誤りによる，無限ループを防止するために設定するフィールド
で，基本 ID で指定したデバイス側で自由に決定することができる．フィールド長は 6bit．
– 37 –
第5章
5.2.5
プロトコルシナリオ規定法
次指定 ID フィールド
次指定 ID フィールドは，基本スーツに後続して記述する最初の拡張スーツのデバイスの
種類を指定する ID を記述する．次指定 ID を利用したプロトコルシナリオの表記法概要図
を図 5.5 に示す．この次指定 ID は拡張スーツ内の次指定 ID と同じものである．フィール
ド長は 6bit．記述する次指定 ID コードを表 5.2 に示す．
5.2.6
ハッシュ値フィールド
ハッシュ値フィールドは，センサーネットワーク上のデバイスが持つ一意な ID からハッ
シュ関数 MD5 (Message Digest 5) で生成する．ハッシュ値生成に利用する原文は，現時点
のプロトコルシナリオ中に含まれるユニーク ID を全て連結させて生成する．このハッシュ
値をプロトコルシナリオの作成側である基本 ID デバイスと，到達側である目的 ID デバイ
スの両端で比較することで，正しくデータが授受できたかを調べることができる．フィール
ド長は 32byte．
5.2.7
基本 ID 長フィールド
基本 ID 長フィールドは，後続する基本 ID 拡張フィールドの容量を示す ID を記述する．
フィールド長は 8bit．記述する基本 ID 長コードを表 5.3 に示す．
5.2.8
基本 ID 拡張領域フィールド
基本 ID 拡張領域フィールドは，基本 ID で指定するデバイスの特定方法に利用する IP ア
ドレスなどの情報を記述する．フィールド長は可変で，基本 ID 長フィールドで容量を指定
される．
– 38 –
5.3 拡張スーツ
5.2.9
目的 ID 長フィールド
目的 ID 長フィールドは，後続する目的 ID 拡張領域フィールドの容量を示す ID を記述す
る．フィールド長は 8bit．記述する目的 ID 長コードを表 5.3 に示す．
5.2.10
目的 ID 拡張領域フィールド
目的 ID 拡張領域フィールドは，目的 ID で指定するデバイスの特定方法に利用する IP ア
ドレスなどの情報を記述する．フィールド長は可変で，目的 ID 長フィールドで容量を指定
される．
5.3
拡張スーツ
拡張スーツは，センサネットワークで利用するデバイス個々の具体的な動作を指定する．
1 つの拡張スーツは 4 つのフィールドで構成する．拡張スーツは次指定 ID を用いて連続的
に動作を指定可能で，連続数については制限を設けない．各フィールドについて以下で説明
する．
5.3.1
動作指定 ID フィールド
動作指定 ID フィールドは，デバイス毎に定義された詳細な動作を規定した対応コードを
記述する．動作を指定するデバイスは１つ前の拡張フィールドの次指定 ID によって決定さ
れる．フィールド長は 8bit．各デバイスと対応コード表について，以下に示す．
• 人 ・・・ 表 5.4
• RFID タグ ・・・ 表 5.5
• RFID R/W ・・・ 表 5.6
• FeliCa ・・・ 表 5.7
• FeliCa R/W ・・・ 表 5.8
– 39 –
第5章
プロトコルシナリオ規定法
• PC ・・・ 表 5.9
• Actuator ・・・ 表 5.10
• Data Base ・・・ 表 5.11
• Applicaton ・・・ 表 5.12
• 携帯電話 ・・・ 表 5.13
• GPS ・・・ 表 5.14
5.3.2
動作指定 ID 長フィールド
動作指定 ID 長フィールドは，後述する動作指定 ID 拡張領域フィールドの容量を示す ID
を記述する．フィールド長は 8bit．記述する動作指定 ID 長コードを表 5.3 に示す．
5.3.3
動作指定 ID 拡張領域
動作指定 ID 拡張領域フィールドは，デバイスの動作指定に利用する IP アドレスなどの
情報を記述する．フィールド長は可変で，動作指定 ID 長フィールドで容量を指定される．
5.3.4
次指定 ID フィールド
次指定 ID フィールドは，後続して記述する拡張スーツのデバイスの種類を指定する ID
を記述する．次指定 ID を利用したプロトコルシナリオの表記法概要図を図 5.5 に示す．こ
の次指定 ID は基本スーツ内の次指定 ID と同じものである．フィールド長は 6bit．記述す
る次指定 ID コードを表 5.2 に示す．
– 40 –
5.4 次指定 ID による拡張スーツの連続表記
5.4
次指定 ID による拡張スーツの連続表記
プロトコルシナリオ規定法の特徴として，拡張スーツの連続表記がある．表記法の概要
図を図 5.5 に示す．拡張スーツ数に制限はなく，いくつでも定義することが可能である．拡
張スーツ内の次指定 ID フィールドを用いて次の拡張スーツのデバイスを指定する．次指定
ID に終了コードを記述することで，プロトコルシナリオの終端を指定することができる．
図 5.5
プロトコルシナリオ規定法の表記概要図
– 41 –
第5章
5.5
プロトコルシナリオ規定法
対応コード表
プロトコルシナリオ規定法の基本 ID，目的 ID，次指定 ID，基本 ID 長，目的 ID 長，動
作指定 ID，動作指定 ID 長について，対応コード表を記載する．
5.5.1
基本 ID，目的 ID 対応コード表
基本 ID と目的 ID は共通の ID で表 5.1 に記す．8 ビットで表現する ID に，各デバイス
とその特定方法が一意に対応づける．ID 000, 085∼255 は今後の拡張のために未割り当て
にしてある．このコードのバージョンは現在 ver1.0 である．
– 42 –
5.5 対応コード表
表 5.1
ID
デバイス
001
人
002
人
003
人
004
人
005
人
006
人
007
人
008
人
009
人
010
人
基本 ID，目的 ID のコード表 ver1.0
デバイスの特定方法
所有する携帯電話
機種本体 ID
所有する携帯電話
FOMA チップ ID
所有する RFID タグのユニーク ID
EPC Global SGTIN-96
所有する RFID タグのユニーク ID
EPC Global SSCC-96
所有する RFID タグのユニーク ID
EPC Global SGLN-96
所有する RFID タグのユニーク ID
EPC Global GRAI-96
所有する RFID タグのユニーク ID
EPC Global GIAI-96
所有する RFID タグのユニーク ID
EPC Global GID-96
所有する RFID タグのユニーク ID
ユビキタス ID
所有する RFID タグのユニーク ID
SHARP
容量
記述例
18 byte
ser359479004794155
22 byte
icc8981100000313430177
82 bit
82 bit
82 bit
82 bit
82 bit
82 bit
128 bit
64 bit
GPS で得た位置情報
011
人
前半 16 byte
0 ＋ 139.12345678964
前半 16byte（緯度）
（先頭１ビット 0:北緯 1:南緯）
32 byte
後半 16 byte
後半 16byte（経度）
1 ＋ 33.123456789001
（先頭１ビット 0:東経 1:西経）
012
人
013
人
014
人
015
RFID tag
016
RFID tag
利用している PC の IP アドレス
IPv4
利用している PC の IP アドレス
IPv6
利用している PC の MAC アドレス
RFID タグのユニーク ID
EPC Global SGTIN-96
RFID タグのユニーク ID
EPC Global SSCC-96
– 43 –
32bit
128 bit
48 bit
82 bit
82 bit
第5章
ID
デバイス
017
RFID tag
018
RFID tag
019
RFID tag
020
RFID tag
021
RFID tag
022
RFID tag
023
RFID tag
024
RFID tag
025
RFID tag
デバイスの特定方法
容量
RFID タグのユニーク ID
EPC Global SGLN-96
RFID タグのユニーク ID
EPC Global GRAI-96
RFID タグのユニーク ID
EPC Global GIAI-96
RFID タグのユニーク ID
EPC Global GID-96
RFID タグのユニーク ID
ユビキタス ID
RFID タグのユニーク ID
SHARP
認識した R/W の IP アドレス
IPv4
認識した R/W の IP アドレス
IPv6
認識した R/W の MAC アドレス
RFID tag
82 bit
82 bit
82 bit
128 bit
64 bit
32bit
128 bit
48 bit
前半 16 byte
0 ＋ 139.12345678964
前半 16byte（緯度）
（先頭１ビット 0:北緯 1:南緯）
32 byte
後半 16 byte
後半 16byte（経度）
1 ＋ 33.123456789001
（先頭１ビット 0:東経 1:西経）
027
RFID R/W
028
RFID R/W
029
RFID R/W
030
RFID R/W
031
RFID R/W
032
RFID R/W
033
RFID R/W
034
RFID R/W
記述例
82 bit
GPS で得た位置情報
026
プロトコルシナリオ規定法
本体の IP アドレス
32 bit
IPv4
本体の IP アドレス
128 bit
IPv6
本体の MAC アドレス
48 bit
接続した PC の IP アドレス
IPv4
接続した PC の IP アドレス
IPv6
接続した PC の MAC アドレス
GPS で得た位置情報（緯度）
（先頭１ビット 0:北緯 1:南緯）
GPS で得た位置情報（経度）
（先頭１ビット 0:東経 1:西経）
– 44 –
32 bit
128 bit
48 bit
16byte
0 ＋ 139.12345678964
16byte
1 ＋ 33.123456789001
5.5 対応コード表
ID
デバイス
035
FeliCa
036
FeliCa
037
FeliCa
038
FeliCa
デバイスの特定方法
容量
カードごとのユニーク ID
IDm
認識した R/W の IP アドレス
IPv4
認識した R/W の IP アドレス
IPv6
認識した R/W の MAC アドレス
64 bit
32bit
128 bit
48 bit
GPS で得た位置情報
039
FeliCa
前半 16 byte
0 ＋ 139.12345678964
前半 16byte（緯度）
（先頭１ビット 0:北緯 1:南緯）
32 byte
後半 16 byte
後半 16byte（経度）
1 ＋ 33.123456789001
（先頭１ビット 0:東経 1:西経）
040
FeliCa
041
FeliCa
042
FeliCa
043
FeliCa
044
FeliCa
045
FeliCa R/W
046
FeliCa R/W
047
FeliCa R/W
048
FeliCa R/W
049
FeliCa R/W
050
FeliCa R/W
記述例
認識した R/W の IP アドレス
IPv4
認識した R/W の IP アドレス
IPv6
認識した R/W の MAC アドレス
GPS で得た位置情報（緯度）
（先頭１ビット 0:北緯 1:南緯）
GPS で得た位置情報（経度）
（先頭１ビット 0:東経 1:西経）
本体の IP アドレス
32bit
128 bit
48 bit
16byte
0 ＋ 139.12345678964
16byte
1 ＋ 33.123456789001
32 bit
IPv4
本体の IP アドレス
128 bit
IPv6
本体の IP アドレス
48 bit
MAC アドレス
接続した PC の IP アドレス
IPv4
接続した PC の IP アドレス
IPv6
接続した PC の MAC アドレス
– 45 –
32 bit
128 bit
48 bit
第5章
ID
デバイス
デバイスの特定方法
プロトコルシナリオ規定法
容量
GPS で得た位置情報
051
FeliCa R/W
前半 16 byte
0 ＋ 139.12345678964
前半 16byte（緯度）
（先頭１ビット 0:北緯 1:南緯）
32 byte
後半 16 byte
後半 16byte（経度）
1 ＋ 33.123456789001
（先頭１ビット 0:東経 1:西経）
052
PC
053
PC
054
PC
055
PC
056
PC
057
Actuator
058
Actuator
059
Actuator
060
Actuator
061
Actuator
062
Actuator
063
Actuator
064
Actuator
065
Actuator
066
Data Base
067
Data Base
068
Data Base
記述例
本体の IP アドレス
IPv4
本体の IP アドレス
IPv6
本体の MAC アドレス
GPS で得た位置情報（緯度）
16byte
0 ＋ 139.12345678964
16byte
1 ＋ 33.123456789001
16byte
0 ＋ 139.12345678964
16byte
1 ＋ 33.123456789001
携帯電話の機種本体 ID
18 byte
ser359479004794155
携帯電話の FOMA チップ ID
22 byte
icc8981100000313430177
（先頭１ビット 0:北緯 1:南緯）
GPS で得た位置情報（経度）
（先頭１ビット 0:東経 1:西経）
本体の IP アドレス
IPv4
本体の IP アドレス
IPv6
本体の MAC アドレス
接続された PC の IP アドレス
IPv6
接続された MAC アドレス
GPS で得た位置情報（緯度）
（先頭１ビット 0:北緯 1:南緯）
GPS で得た位置情報（経度）
（先頭１ビット 0:東経 1:西経）
インストールされた PC の IP アドレス
IPv4
インストールされた PC の IP アドレス
IPv6
インストールされた PC の MAC アドレス
– 46 –
5.5 対応コード表
ID
デバイス
デバイスの特定方法
容量
GPS で得た位置情報
069
Data Base
前半 16byte（緯度）
（先頭１ビット 0:北緯 1:南緯）
記述例
前半 16 byte
0 ＋ 139.12345678964
32 byte
後半 16 byte
後半 16byte（経度）
1 ＋ 33.123456789001
（先頭１ビット 0:東経 1:西経）
070
Data Base
データベース名を指定
64 bit
”Database”
071
Data Base
データベースフィールド名を指定
64 bit
”test0001”
072
Data Base
SQL 文を発行
32 byte
”SELECT * from test0001”
073
Application
074
Application
075
Application
076
Application
16byte
0 ＋ 139.12345678964
077
Application
16byte
1 ＋ 33.123456789001
078
Application
アプリケーションのアドレス指定
32 byte
http://hogehoge.com/test.php
079
携帯電話
機種本体 ID
18 byte
ser359479004794155
080
携帯電話
FOMA チップ ID
22 byte
icc8981100000313430177
インストールされた PC の IP アドレス
IPv4
インストールされた PC の IP アドレス
IPv6
インストールされた PC の MAC アドレス
GPS で得た位置情報（緯度）
（先頭１ビット 0:北緯 1:南緯）
GPS で得た位置情報（経度）
（先頭１ビット 0:東経 1:西経）
GPS で得た位置情報
081
携帯電話
前半 16byte（緯度）
（先頭１ビット 0:北緯 1:南緯）
後半 16byte（経度）
（先頭１ビット 0:東経 1:西経）
本体の IP アドレス
082
携帯電話
083
携帯電話
084
携帯電話
本体の MAC アドレス
未割り当て
今後の拡張のために，空けておく
未割り当て
今後の拡張のために，空けておく
085∼
255
000
IPv4
本体の IP アドレス
IPv6
– 47 –
前半 16 byte
0 ＋ 139.12345678964
32 byte
後半 16 byte
1 ＋ 33.123456789001
第5章
5.5.2
プロトコルシナリオ規定法
次指定 ID 対応コード表
次指定 ID の対応コード表を表 5.2 に記す．6 ビットで表現する ID に，後続する拡張スー
ツで動作を指定するデバイスを指定する．ID 63（２進数表記で 111111）は終了コードで，
次指定 ID にこのコードを記述するとプロトコルシナリオの終端を示すことができる．次指
定 ID を利用したプロトコルシナリオの表記法概要図を図 5.5 に示す．このコードのバー
ジョンは現在 ver1.0 である．
表 5.2
5.5.3
次指定 ID のコード表 ver1.0
ID（10 進数表記）
デバイス
00
人
01
RFID tag
02
RFID R/W
03
FeliCa
04
FeliCa R/W
05
PC
06
アクチュエータ
07
Data Base
08
アプリケーション
09
携帯電話
10
GPS
11∼62
未割り当て
63
終了コード
基本 ID 長，目的 ID 長，動作指定 ID 長対応コード表
基本 ID 長，目的 ID 長，動作指定 ID 長は共通の ID で，この対応コード表を表 5.3 に
記す．8 ビットで表現する ID に，拡張領域 ID 長コードは，前半の ID コード 000 ∼ 127
までをバイト長表現領域として利用し，後半の ID コード 128 ∼ 255 までをビット長表現
領域として利用する．バイト長表現領域は ID に対応する形式で，000 ∼ 127 に対して，1
byte ∼ 128 byte を割り当てる．ビット長表現領域には，プロトコルシナリオ規定法で利用
– 48 –
5.5 対応コード表
するビット単位の容量を ID に対応づける．この ID の利用法は，規定する容量の利用目的
に依存し，バイト長表現領域でアドレスや文字列など不定長のデータに対応し，ビット長表
現領域で IP アドレスや MAC アドレスなどの，既知のデータに対応する．また，後述する
拡張領域を使用しない場合は ID 255（２進数表現で 11111111）を入力する．このコードの
バージョンは現在 ver1.0 である．
表 5.3
ID
基本 ID 長，目的 ID 長，動作指定 ID 長のコード表 ver1.0
表現する容量
２進数表記
ビット／バイト長
1 byte ∼ 128 byte
00000000 ∼ 01111111
バイト長
000
∼
127
128
2 bit
10000000
ビット長
129
4 bit
10000001
ビット長
130
8 bit
10000010
ビット長
131
16 bit
10000011
ビット長
132
32 bit
10000100
ビット長
133
48 bit
10000101
ビット長
134
64 bit
10000110
ビット長
135
82 bit
10000111
ビット長
136
128 bit
10001000
ビット長
137
256 bit
10001001
ビット長
138
512 bit
10001010
ビット長
139
∼
未割り当て
10001011 ∼ 11111110
254
255
11111111
拡張領域を使用しない
– 49 –
第5章
5.5.4
プロトコルシナリオ規定法
動作指定 ID の対応コード表
動作指定 ID の対応コード表を以降に記述する．動作指定 ID は 8 ビットで表現される．
デバイスの動作指定内容には関連して後述の動作指定拡張領域の使用不使用を示す．
デバイス「人」
プロトコルシナリオ規定法で利用するデバイス「人」の動作指定 ID を表 5.4 に示す．ID
000, 006 ∼ 255 は今後の拡張のために未割り当てにしてある．このコードのバージョンは
現在 ver1.0 である．
表 5.4
デバイス「人」の動作指定 ID のコード表 ver1.0
ID
デバイスの動作指定内容
拡張領域の使用
001
人を認識する
利用しない
002
個人を特定する
利用しない
003
現在位置を認識する
利用しない
004
移動履歴を認識する
利用しない
005
人数を取得する
利用しない
006
∼
未割り当て
255
000
未割り当て
デバイス「RFID tag」
プロトコルシナリオ規定法で利用するデバイス「RFID tag」の動作指定 ID を表 5.5 に
示す．対応する RFID タグの規格は，EPC Global の SGTIN-96, SSCC-96, SGLN-96,
GRAI-96, GID-96, ubiquitous ID Center の ユビキタス ID，日本アールエフソリューショ
ンのインテリタグである．ID 000, 034∼255, は今後の拡張のために未割り当てにしてあ
る．このコードのバージョンは現在 ver1.0 である．
– 50 –
5.5 対応コード表
表 5.5
デバイス「RFID tag」の動作指定 ID のコード表 ver1.0
ID
001
002
003
004
005
006
007
008
009
デバイスの動作指定内容
拡張領域の使用
RFID tag を利用する
利用しない
規格を指定する
EPC Global SGTIN-96
規格を指定する
EPC Global SSCC-96
規格を指定する
EPC Global SGLN-96
規格を指定する
EPC Global GRAI-96
規格を指定する
EPC Global GIAI-96
規格を指定する
EPC Global GID-96
規格を指定する
ユビキタス ID
規格を指定する
利用しない
利用しない
利用しない
利用しない
利用しない
利用しない
利用しない
利用しない
インテリタグ
010
011
012
013
014
015
016
017
個体識別を行う
EPC Global SGTIN-96
個体識別を行う
EPC Global SSCC-96
個体識別を行う
EPC Global SGLN-96
個体識別を行う
EPC Global GRAI-96
個体識別を行う
EPC Global GIAI-96
個体識別を行う
EPC Global GID-96
個体識別を行う
ユビキタス ID
個体識別を行う
利用しない
利用しない
利用しない
利用しない
利用しない
利用しない
利用しない
利用しない
インテリタグ
018
データを読み込む
EPC Global SGTIN-96
– 51 –
利用しない
第5章
ID
デバイスの動作指定内容
019
020
021
022
023
024
025
データを読み込む
EPC Global SSCC-96
データを読み込む
EPC Global SGLN-96
データを読み込む
EPC Global GRAI-96
データを読み込む
EPC Global GIAI-96
データを読み込む
EPC Global GID-96
データを読み込む
ユビキタス ID
データを読み込む
拡張領域の使用
利用しない
利用しない
利用しない
利用しない
利用しない
利用しない
利用しない
インテリタグ
026
027
028
029
030
031
032
033
データを書き込む
EPC Global SGTIN-96
データを書き込む
EPC Global SSCC-96
データを書き込む
EPC Global SGLN-96
データを書き込む
EPC Global GRAI-96
データを書き込む
EPC Global GIAI-96
データを書き込む
EPC Global GID-96
データを書き込む
ユビキタス ID
データを書き込む
インテリタグ
034
∼
未割り当て
255
000
未割り当て
– 52 –
プロトコルシナリオ規定法
利用する
利用する
利用する
利用する
利用する
利用する
利用する
利用する
5.5 対応コード表
デバイス「RFID R/W」
プロトコルシナリオ規定法で利用するデバイス「RFID R/W」の動作指定 ID を表 5.6
に示す．R/W が対応する RFID タグの規格は，EPC Global の SGTIN-96, SSCC-96,
SGLN-96, GRAI-96, GID-96, ubiquitous ID Center の ユビキタス ID，日本アールエフ
ソリューションのインテリタグである．ID 000, 058∼255, は今後の拡張のために未割り当
てにしてある．このコードのバージョンは現在 ver1.0 である．
– 53 –
第5章
表 5.6
プロトコルシナリオ規定法
デバイス「RFID R/W」の動作指定 ID のコード表 ver1.0
ID
001
002
003
004
005
006
007
008
009
デバイスの動作指定内容
拡張領域の使用
RFID R/W を利用する
利用しない
規格を指定する
EPC Global SGTIN-96
規格を指定する
EPC Global SSCC-96
規格を指定する
EPC Global SGLN-96
規格を指定する
EPC Global GRAI-96
規格を指定する
EPC Global GIAI-96
規格を指定する
EPC Global GID-96
規格を指定する
利用しない
利用しない
利用しない
利用しない
利用しない
利用しない
利用しない
ユビキタス ID
規格を指定する
利用しない
インテリタグ
010
011
012
013
014
015
016
017
RFID tag からデータを読み込む
EPC Global SGTIN-96
RFID tag からデータを読み込む
EPC Global SSCC-96
RFID tag からデータを読み込む
EPC Global SGLN-96
RFID tag からデータを読み込む
EPC Global GRAI-96
RFID tag からデータを読み込む
EPC Global GIAI-96
RFID tag からデータを読み込む
EPC Global GID-96
RFID tag からデータを読み込む
ユビキタス ID
RFID tag からデータを読み込む
利用する
利用する
利用する
利用する
利用する
利用する
利用する
利用する
インテリタグ
018
RFID tag にデータを書き込む
EPC Global SGTIN-96
– 54 –
利用する
5.5 対応コード表
ID
019
020
021
022
023
024
025
デバイスの動作指定内容
RFID tag にデータを書き込む
EPC Global SSCC-96
RFID tag にデータを書き込む
EPC Global SGLN-96
RFID tag にデータを書き込む
EPC Global GRAI-96
RFID tag にデータを書き込む
EPC Global GIAI-96
RFID tag にデータを書き込む
EPC Global GID-96
RFID tag にデータを書き込む
ユビキタス ID
RFID tag にデータを書き込む
拡張領域の使用
利用する
利用する
利用する
利用する
利用する
利用する
利用する
インテリタグ
026
027
028
029
030
031
032
033
DataBase からデータを読み込む
EPC Global SGTIN-96
DataBase からデータを読み込む
EPC Global SSCC-96
DataBase からデータを読み込む
EPC Global SGLN-96
DataBase からデータを読み込む
EPC Global GRAI-96
DataBase からデータを読み込む
EPC Global GIAI-96
DataBase からデータを読み込む
EPC Global GID-96
DataBase からデータを読み込む
ユビキタス ID
DataBase からデータを読み込む
利用する
利用する
利用する
利用する
利用する
利用する
利用する
利用する
インテリタグ
034
035
036
DataBase にデータを書き込む
EPC Global SGTIN-96
DataBase にデータを書き込む
EPC Global SSCC-96
DataBase にデータを書き込む
EPC Global SGLN-96
– 55 –
利用する
利用する
利用する
第5章
ID
デバイスの動作指定内容
037
038
039
040
041
プロトコルシナリオ規定法
拡張領域の使用
DataBase にデータを書き込む
EPC Global GRAI-96
DataBase にデータを書き込む
EPC Global GIAI-96
DataBase にデータを書き込む
EPC Global GID-96
DataBase にデータを書き込む
ユビキタス ID
DataBase にデータを書き込む
利用する
利用する
利用する
利用する
利用する
インテリタグ
042
R/W の IPv4 アドレスを取得する
利用しない
043
R/W の IPv6 アドレスを取得する
利用しない
044
R/W の MAC アドレスを取得する
利用しない
045
R/W を接続した PC の IPv4 アドレスを取得する
利用しない
046
R/W を接続した PC の IPv6 アドレスを取得する
利用しない
047
R/W を接続した MAC アドレスを取得する
利用しない
048
R/W を IPv4 アドレスで指定する
利用する
049
R/W を IPv6 アドレスで指定する
利用する
050
R/W を MAC アドレスで指定する
利用する
051
R/W を接続した PC の IPv4 アドレスで指定する
利用する
052
R/W を接続した PC の IPv6 アドレスで指定する
利用する
053
R/W を接続した PC の MAC アドレスで指定する
利用する
054
055
056
057
R/W に位置情報を割り当てる
世界測地系（WGS84）
R/W に位置情報を割り当てる
日本測地系（Tokyo）
R/W の位置情報を取得する
世界測地系（WGS84）
R/W の位置情報を取得する
日本測地系（Tokyo）
058
∼
未割り当て
255
000
未割り当て
– 56 –
利用する
利用する
利用する
利用する
5.5 対応コード表
デバイス「FeliCa」
プロトコルシナリオ規定法で利用するデバイス「FeliCa」の動作指定 ID を表 5.7 に示す．
対応する規格は FeliCa とモバイル FeliCa である．ID 000, 010∼255 は今後の拡張のため
に未割り当てにしてある．このコードのバージョンは現在 ver1.0 である．
表 5.7
デバイス「FeliCa」の動作指定 ID のコード表 ver1.0
ID
001
002
003
004
005
006
007
008
009
デバイスの動作指定内容
拡張領域の使用
FeliCa を利用する
使用しない
規格を指定する
FeliCa
規格を指定する
モバイル FeliCa
固体識別をする
FeliCa
固体識別をする
モバイル FeliCa
データを読み込む
FeliCa
データを読み込む
モバイル FeliCa
データを書き込む
FeliCa
データを書き込む
モバイル FeliCa
010
∼
未割り当て
255
000
未割り当て
– 57 –
使用しない
使用しない
使用しない
使用しない
使用しない
使用しない
利用する
利用する
第5章
プロトコルシナリオ規定法
デバイス「FeliCa R/W」
プロトコルシナリオ規定法で利用するデバイス「FeliCa」の動作指定 ID を表 5.8 に示す．
R/W が対応する規格は FeliCa とモバイル FeliCa である．ID 000, 028∼255 は今後の拡
張のために未割り当てにしてある．このコードのバージョンは現在 ver1.0 である．
表 5.8
ID
001
002
003
004
005
006
007
008
009
010
011
デバイス「FeliCa R/W」の動作指定 ID のコード表 ver1.0
デバイスの動作指定内容
拡張領域の使用
FeliCa R/W を使用する
使用しない
規格を指定する
使用しない
FeliCa
規格を指定する
使用しない
モバイル FeliCa
FeliCa からデータを読み込む
FeliCa
FeliCa からデータを読み込む
モバイル FeliCa
FeliCa にデータを書き込む
FeliCa
FeliCa にデータを書き込む
モバイル FeliCa
DataBase からデータを読み込む
FeliCa
DataBase からデータを読み込む
モバイル FeliCa
DataBase にデータを書き込む
FeliCa
DataBase にデータを書き込む
モバイル FeliCa
使用する
使用する
使用する
使用する
使用する
使用する
使用する
使用する
012
R/W の IPv4 アドレスを取得する
利用しない
013
R/W の IPv6 アドレスを取得する
利用しない
014
R/W の MAC アドレスを取得する
利用しない
015
R/W を接続した PC の IPv4 アドレスを取得する
利用しない
016
R/W を接続した PC の IPv6 アドレスを取得する
利用しない
017
R/W を接続した MAC アドレスを取得する
利用しない
– 58 –
5.5 対応コード表
ID
デバイスの動作指定内容
拡張領域の使用
018
R/W を IPv4 アドレスで指定する
利用する
019
R/W を IPv6 アドレスで指定する
利用する
020
R/W を MAC アドレスで指定する
利用する
021
R/W を接続した PC の IPv4 アドレスで指定する
利用する
022
R/W を接続した PC の IPv6 アドレスで指定する
利用する
023
R/W を接続した PC の MAC アドレスで指定する
利用する
024
025
026
027
R/W に位置情報を割り当てる
世界測地系（WGS84）
R/W に位置情報を割り当てる
日本測地系（Tokyo）
R/W の位置情報を取得する
世界測地系（WGS84）
R/W の位置情報を取得する
日本測地系（Tokyo）
028
∼
未割り当て
255
000
未割り当て
– 59 –
利用する
利用する
利用する
利用する
第5章
プロトコルシナリオ規定法
デバイス「PC」
プロトコルシナリオ規定法で利用するデバイス「PC」の動作指定 ID を表 5.9 に示す．
Windows や UNIX OS などの Operating System が稼働し，スタンドアロンで IP ネット
ワークに接続可能な PC に対応する．また，他のデバイスとのデータ授受時の通信手段に
ついて，IP ネットワーク経由，赤外線通信経由，Bluetooth 経由，DataBase 経由，を許可
する．ID 000, 020∼255 は今後の拡張のために未割り当てにしてある．このコードのバー
ジョンは現在 ver1.0 である．
– 60 –
5.5 対応コード表
表 5.9
ID
デバイス「PC」の動作指定 ID のコード表 ver1.0
デバイスの動作指定内容
拡張領域の使用
001
PC を利用する
利用しない
002
本体の IPv4 アドレスを取得する
利用しない
003
本体の IPv6 アドレスを取得する
利用しない
004
本体の MAC アドレスを取得する
利用しない
005
本体の IPv4 アドレスで指定する
利用する
006
本体の IPv6 アドレスで指定する
利用する
007
本体の MAC アドレスで指定する
利用する
008
009
010
データを送信する
IP Network 経由
データを受信する
IP Network 経由
データを送信する
利用する
利用する
利用する
赤外線通信経由
011
データを受信する
利用する
赤外線通信経由
012
013
014
015
016
017
018
019
データを送信する
Bluetooth 経由
データを受信する
Bluetooth 経由
データを送信する
DataBase 経由
データを受信する
DataBase 経由
位置情報を割り当てる
世界測地系（WGS84）
位置情報を割り当てる
日本測地系（Tokyo）
位置情報を取得する
世界測地系（WGS84）
位置情報を取得する
日本測地系（Tokyo）
020
∼
未割り当て
255
000
未割り当て
– 61 –
利用する
利用する
利用する
利用する
利用する
利用する
利用する
利用する
第5章
プロトコルシナリオ規定法
デバイス「アクチュエータ」
プロトコルシナリオ規定法で利用するデバイス「アクチュエータ」の動作指定 ID を表
5.10 に示す．スタンドアロンで IP ネットワークに接続可能なデバイスに対応する．ID
000, 022∼255 は今後の拡張のために未割り当てにしてある．このコードのバージョンは現
在 ver1.0 である．
表 5.10
デバイス「アクチュエータ」の動作指定 ID のコード表 ver1.0
ID
デバイスの動作指定内容
拡張領域の使用
001
アクチュエータを利用する
利用しない
002
アクチュエータを起動する
利用する
003
アクチュエータを終了する
利用する
004
本体の IPv4 アドレスを取得する
利用しない
005
本体の IPv6 アドレスを取得する
利用しない
006
本体の MAC アドレスを取得する
利用しない
007
本体の IPv4 アドレスで指定する
利用する
008
本体の IPv6 アドレスで指定する
利用する
009
本体の MAC アドレスで指定する
利用する
010
011
012
データを送信する
IP Network 経由
データを受信する
IP Network 経由
データを送信する
利用する
利用する
利用する
赤外線通信経由
013
データを受信する
利用する
赤外線通信経由
014
015
016
017
データを送信する
Bluetooth 経由
データを受信する
Bluetooth 経由
データを送信する
DataBase 経由
データを受信する
DataBase 経由
– 62 –
利用する
利用する
利用する
利用する
5.5 対応コード表
ID
デバイスの動作指定内容
018
019
020
021
位置情報を割り当てる
世界測地系（WGS84）
位置情報を割り当てる
日本測地系（Tokyo）
位置情報を取得する
世界測地系（WGS84）
位置情報を取得する
日本測地系（Tokyo）
022
∼
未割り当て
255
000
未割り当て
– 63 –
拡張領域の使用
利用する
利用する
利用する
利用する
第5章
プロトコルシナリオ規定法
デバイス「Data Base」
プロトコルシナリオ規定法で利用するデバイス「Data Base」の動作指定 ID を表 5.11 に
示す．SQL が利用可能な DataBase に対応する．ID 000, 023∼255 は今後の拡張のために
未割り当てにしてある．このコードのバージョンは現在 ver1.0 である．
表 5.11
デバイス「DataBase」の動作指定 ID のコード表 ver1.0
ID
デバイスの動作指定内容
拡張領域の使用
001
DB を使用する
使用しない
002
DB と接続する
使用しない
003
DB との接続を切る
使用しない
004
DB のアドレスを指定する
使用する
005
DB 名を指定する
使用する
006
DB のテーブル名を指定する
使用する
007
DB のフィールド名を指定する
使用する
008
DB を作成する
使用する
009
DB を削除する
使用する
010
テーブルを作成する
使用する
011
テーブルを削除する
使用する
012
データを登録する
使用する
013
データを取得する
使用する
014
データを更新する
使用する
015
データを削除する
使用する
016
条件を指定して検索する
使用する
017
キーワードで検索する
使用する
018
検索結果の表示件数制限
使用する
019
昇順で並び替える
使用する
020
降順で並び替える
使用する
021
範囲を指定して検索する
使用する
022
SQL 文を発行する
使用する
023
∼
未割り当て
255
000
未割り当て
– 64 –
5.5 対応コード表
デバイス「アプリケーション」
プロトコルシナリオ規定法で利用するデバイス「アプリケーション」の動作指定 ID を
表 5.12 に示す．Windows や UNIX OS などの Operating System 上で起動可能なアプリ
ケーションに対応する．ID 000, 016∼255 は今後の拡張のために未割り当てにしてある．
このコードのバージョンは現在 ver1.0 である．
表 5.12
デバイス「アプリケーション」の動作指定 ID のコード表 ver1.0
ID
デバイスの動作指定内容
拡張領域の使用
001
アプリケーションを使用する
利用しない
002
アプリケーションを起動する
利用する
003
アプリケーションを終了する
利用する
004
005
006
007
008
009
010
011
アプリケーションの所在を取得する
IPv4 アドレスで指定
アプリケーションの所在を取得する
IPv6 アドレスで指定
アプリケーションの所在を取得する
URL で指定
アプリケーションの所在を取得する
path で指定
アプリケーションの所在を指定する
IPv4 アドレスで指定
アプリケーションの所在を指定する
IPv6 アドレスで指定
アプリケーションの所在を指定する
URL で指定
アプリケーションの所在を指定する
path で指定
利用しない
利用しない
利用しない
利用しない
利用する
利用する
利用する
利用する
012
データを送信する
利用する
013
データを受信する
利用しない
014
DataBase から取得した情報を送信する
利用する
015
受信したデータを DataBase に書き込む
利用する
016
∼
未割り当て
255
000
未割り当て
– 65 –
第5章
プロトコルシナリオ規定法
デバイス「携帯電話」
プロトコルシナリオ規定法で利用するデバイス「携帯電話」の動作指定 ID を表 5.13 に示
す．通信事業者 NTT docomo, au, SoftBank の端末に対応する．また，携帯電話上で機能
するアプリケーションも制御可能で，GPS 内蔵携帯においてはこれを利用して位置情報を
取得することができる．他のデバイスとの通信手段について，IP ネットワーク経由，赤外
線通信経由，Bluetooth 経由，モバイル FeliCa 経由，を許可する．ID 000, 036∼255 は今
後の拡張のために未割り当てにしてある．このコードのバージョンは現在 ver1.0 である．
– 66 –
5.5 対応コード表
表 5.13
ID
001
002
003
004
005
006
007
008
009
010
011
012
013
014
015
016
017
018
オブジェクト「携帯電話」の動作指定 ID のコード表 ver1.0
デバイスの動作指定内容
拡張領域の使用
携帯電話を使用する
使用しない
個体識別 ID を取得する
NTT docomo: 機種本体 ID
個体識別 ID を取得する
NTT docomo: FOMA IC チップ ID
個体識別 ID を取得する
au : Subscriber ID
個体識別 ID を取得する
SoftBank : 端末シリアル番号
個体識別 ID を指定する
NTT docomo: 機種本体 ID
個体識別 ID を指定する
NTT docomo: FOMA IC チップ ID
個体識別 ID を指定する
au : Subscriber ID
個体識別 ID を指定する
SoftBank : 端末シリアル番号
機種データを取得する
NTT docomo
機種データを取得する
au
機種データを取得する
SoftBank
アプリケーションを起動する
NTT docomo
アプリケーションを起動する
au
アプリケーションを起動する
SoftBank
アプリケーションを利用する
NTT docomo
アプリケーションを利用する
au
アプリケーションを利用する
SoftBank
– 67 –
使用しない
使用しない
使用しない
使用しない
使用する
使用する
使用する
使用する
使用しない
使用しない
使用しない
使用する
使用する
使用する
使用する
使用する
使用する
第5章
ID
デバイスの動作指定内容
019
020
021
022
023
アプリケーションを終了する
NTT docomo
アプリケーションを終了する
au
アプリケーションを終了する
SoftBank
携帯電話にデータを送信する
IP Network 経由
携帯電話にデータを送信する
プロトコルシナリオ規定法
拡張領域の使用
使用する
使用する
使用する
使用する
使用する
赤外線通信経由
024
025
026
027
携帯電話にデータを送信する
Bluetooth 経由
携帯電話にデータを送信する
モバイル FeliCa 経由
携帯電話からデータを受信する
IP Network 経由
携帯電話からデータを受信する
使用する
使用する
使用しない
使用しない
赤外線通信経由
028
029
030
031
032
033
034
035
携帯電話からデータを受信する
Bluetooth 経由
携帯電話からデータを受信する
モバイル FeliCa 経由
本体の GPS 機能を起動する
NTT docomo
本体の GPS 機能を起動する
au
本体の GPS 機能を起動する
SoftBank
本体の GPS から位置情報を取得する
NTT docomo
本体の GPS から位置情報を取得する
au
本体の GPS から位置情報を取得する
SoftBank
036
∼
未割り当て
255
000
未割り当て
– 68 –
使用しない
使用しない
使用する
使用する
使用する
使用する
使用する
使用する
5.5 対応コード表
デバイス「GPS」
プロトコルシナリオ規定法で利用するデバイス「GPS」の動作指定 ID を表 5.14 に示す．
対応する測地系は世界測地系（WGS84）と日本測地系（Tokyo）である．ID 000, 008∼255
は今後の拡張のために未割り当てにしてある．このコードのバージョンは現在 ver1.0 で
ある．
表 5.14
ID
デバイス「GPS」の動作指定 ID のコード表 ver1.0
デバイスの動作指定内容
拡張領域の使用
001
GPS を使用する
利用しない
002
現在位置を取得する
利用しない
003
連続位置同定を開始する
利用しない
004
連続位置同定を終了する
利用しない
005
取得したデータを Data Base に書き込む
利用する
006
007
測地系を指定する
世界測地系（WGS84）
測地系を指定する
日本測地系（Tokyo）
008
∼
未割り当て
255
000
未割り当て
– 69 –
利用する
利用する
第5章
5.6
プロトコルシナリオ規定法
ネットワーク構成
プロトコルシナリオ規定法を実現させるネットワーク構成について，プロトコルシナリオ
規定法の実装概要図を図 5.6 に示す．それぞれの構成要素，および通信経路に関する解説を
以下で行う．
図 5.6
プロトコルシナリオ規定法の実装概要図
– 70 –
5.6 ネットワーク構成
5.6.1
構成要素
図 5.6 に示した，プロトコルシナリオ規定法のネットワーク概要図について構成要素を以
下に示す．
RFID システム
RFID システムは, RFID tag, RFID R/W（＋専用アンテナ）, RFID R/W 制御用端末
から構成される．RFID R/W 制御端末は RFID R/W が接続された PC で，これに RFID
R/W の制御プログラムが実装される．通信インタフェースとして，RFID R/W 側は USB
や RS232C，プロトコルシナリオ規定化インタフェース側は Ethernet インタフェースを用
いて通信する．また，RFID R/W がスタンドアロンで Ethernet インタフェースを持ち，
IP Network に接続可能なデバイスに関しては，RFID R/W 制御端末は不要である．
RFID R/W 制御端末から，RFID tag の間の通信プロトコルには独自規格を認め，プロ
トコルシナリオ規定法では制御しない．独自規格を認める RFID プロトコルは既知の規格
のみを対象とし，未対応の規格においてはプロトコルシナリオ規定法へ規格の登録を行うこ
とで利用可能になる．これは，プロトコルシナリオ規定法のバージョンアップで対応する．
FeliCa システム
FeliCa システムは，FeliCa チップ，FeliCa R/W, FeliCa R/W 制御端末から構成される．
FeliCa R/W 制御端末は FeliCa R/W が接続された PC で，これに FeliCa R/W の制御プ
ログラムが実装される．通信インタフェースとして，FeliCa R/W 側は USB か RS232C,
プロトコルシナリオ規定化インタフェース側には Ehternet インタフェースを用いて通信す
る．
FeliCa R/W 制御端末から FeliCa チップ間の通信プロトコルは独自規格を認め，プロ
トコルシナリオ規定法では制御しない．現在許可する FeliCa 規格は，通常の FeliCa と携
– 71 –
第5章
プロトコルシナリオ規定法
帯電話で搭載されるモバイル FeliCa の２つの規格のみである．今後，FeliCa に関する新規
格が登場した場合には，プロトコルシナリオ規定法へ規格の登録を行うことで利用可能にな
る．これは，プロトコルシナリオ規定法のバージョンアップで対応する．
携帯電話
携帯電話は，通信事業者 NTT docomo, au, SoftBank の端末に対応する．NTT docomo
端末を例に挙げて説明すると，利用できる機能は，i モード，i アプリ，および本体に搭載さ
れる GPS, モバイル FeliCa, 赤外線通信，Ethernet 接続機能がある．利用する機能によっ
てプロトコルシナリオ規定化インタフェースまでの通信経路が異なる．携帯電話はスタンド
アロンで通信可能で，簡単なアプリケーションの処理も可能であるため，プロトコルシナリ
オ規定法では，センサデバイスとして，アクチュエータとして，通信機器として利用するこ
とができ，また後述する監理クライアントとして利用することもできる．
プロトコルシナリオ規定化インタフェース
プロトコルシナリオ規定化インタフェースは，物理的なインタフェースではなく，センサ
ネットワーク上で利用される様々デバイスの独自プロトコルで構成されるネットワーク網
と，プロトコルシナリオ規定法で構成されるネットワーク網の境界で，ここの通信ではデバ
イスの規格や通信プロトコルに依存せず，データの授受のみを行うことで，双方のネット
ワーク網の共通インタフェースとして機能させる．
アクチュエータ
アクチュエータの定義は様々で，利用するアプリケーションに依存するが，ここではスタ
ンドアロンで IP Network に接続可能なデバイスとする．IP Network に接続可能なインタ
フェースを保有しているアクチュエータであれば，データの授受が可能である．
– 72 –
5.6 ネットワーク構成
監理データベース
監理データベースは，SQL サーバプログラムをインストールした PC で，プロトコルシ
ナリオ規定法の制御範囲内に設置する．
アプリケーションサーバ
アプリケーションサーバは，センサネットワークで利用するアプリケーションをインス
トールした PC で，プロトコルシナリオ規定法の制御範囲内に設置する．プロトコルシナリ
オを生成したり，読解するプログラムもインストールされる．
監理クライアント
監理クライアントは，プロトコルシナリオを監理するためのクライアントで，監理デー
タベースとアプリケーションと Ethernet インタフェースで接続する．ここでセンサネット
ワーク上で利用するアプリケーションを選択し，またそれに応じたプロトコルシナリオ生成
の命令を行う．Ethernet インタフェースを持つデバイスであれば，携帯電話のような移動
体端末でも監理クライアントとして利用することができる．
– 73 –
第5章
5.6.2
プロトコルシナリオ規定法
通信経路
図 5.6 に示した，プロトコルシナリオ規定法のネットワーク概要図中の通信経路について
以下で説明する．図中の英数字が以下の項目先頭の英数字に対応している．
1：RFID R/W 制御端末- プロトコルシナリオ規定化インタフェース
RFID システムを制御する RFID R/W 制御端末とプロトコル規定化インタフェースの
間の通信は IP Network を介して行われる．RFID R/W から RFID tag の間の通信はプ
ロトコルシナリオ規定法では制御しない．RFID R/W 制御端末は，自身の Ethernet イン
タフェースを通じて授受するデータを，RFID R/W 制御プログラムで適宜利用する．
2：FeliCa R/W 制御端末 - プロトコルシナリオ規定化インタフェース
FeliCa システムを制御する FeliCa R/W 制御端末とプロトコル規定化インタフェースの
間の通信は IP Network を介して行われる．FeliCa R/W から FeliCa チップ間の通信は，
プロトコルシナリオ規定法では制御しない．FeliCa R/W 制御端末は，自身の Ethernet イ
ンタフェースを通じて授受するデータを，FeliCa R/W 制御プログラムで適宜利用する．
3：携帯電話 - プロトコルシナリオ規定化インタフェース
携帯電話とプロトコルシナリオ規定化インタフェース間の通信で，携帯電話の公衆網接続
機能を利用して，インターネット網を介して通信を行う．通信事業者が NTT docomo の端
末を利用する場合， i モードを携帯電話側の通信インタフェースとして利用する．i モード
を利用することで，簡単な Web アプリケーションを実行可能でプロトコルシナリオ規定化
インタフェースと通信できる．また，i アプリを利用して i モード通信を行うこともできる．
同様に，通信事業者が au, SoftBank の場合も対応する．これ以外の通信事業者の登場に対
しては，プロトコルシナリオ規定法のバージョンアップで対応する．
– 74 –
5.6 ネットワーク構成
4：携帯電話 - プロトコルシナリオ規定化インタフェース
携帯電話とプロトコルシナリオ規定化インタフェース間の通信で，携帯電話本体に
Ethernet インタフェースが存在し，スタンドアロンで IP Network と接続して通信を行う．
通信事業者が NTT Docomo の場合，専用のアプリケーションを携帯電話側の通信インタ
フェースとして利用する．同様に，通信事業者が au, SoftBank の場合も対応する．これ以
外の通信事業者の登場に対しては，プロトコルシナリオ規定法のバージョンアップで対応す
る．
また，携帯電話にはセンサネットワーク上で利用可能な様々なデバイスが搭載されてい
る．現在，利用を想定しているデバイスは，GPS, モバイル FeliCa, 赤外線通信である．こ
れらのデバイスは携帯にインストールするアプリケーションで制御可能で，得られた情報を
IP Network に送出可能である．センサネットワークで利用可能な新たなデバイスの登場に
は，プロトコルシナリオ規定法のバージョンアップで対応する．
5：アクチュエータ - プロトコルシナリオ規定化インタフェース
アクチュエータとプロトコルシナリオ規定化インタフェース間の通信は，IP Network を
介して行われる．アクチュエータの通信インタフェースは自身の Ethernet インタフェース
を利用する．データの表示や再生プロトコルについては制御しない．
A：監理データベース - プロトコルシナリオ規定化インタフェース
監理データベースとプロトコルシナリオ規定化インタフェースの通信では，インタフェー
スを介してセンサネットワーク上のデバイスと授受するデータを監理データベースで保存す
る．監理データベースには SQL データベースプログラムを実装し，他のアプリケーション
や監理クライアントで参照可能にする．接続は Ethernet インタフェースを利用する．
– 75 –
第5章
プロトコルシナリオ規定法
B：アプリケーションサーバ - プロトコルシナリオ規定化インタフェース
アプリケーションサーバとプロトコルシナリオ規定化インタフェース間の通信では，イン
タフェースを介してセンサネットワーク上のデバイスとデータを授受する．この場合，授受
するデータは直接デバイスとやりとりし，監理データベースは介さない．そのため，データ
の授受に関する仕様はアプリケーションに依存する．接続は Ethernet インタフェースを利
用する．
C：監理データベース - アプリケーションサーバ
監理データベースとアプリケーションサーバ間の通信は，アプリケーションサーバ内のア
プリケーションを機能させる際，必要なデータの参照および，算出されたデータを監理デー
タベースに保存するために利用する．また，アプリケーションとデバイスを通信させる際に
監理データベースを介して行われる場合にも利用される．接続は Ethernet インタフェース
を利用する．
D：監理クライアント - 監理データベース
監理クライアントと監理データベース間の通信は，監理クライアントでプロトコルシ
ナリオを生成する際に，必要なデータを授受するために利用する．また，監理データベー
スの SQL データベースを監理クライアント側から制御するためにも利用される．接続は
Ethernet インタフェースを利用する．
E：監理クライアント - アプリケーションサーバ
監理クライアントとアプリケーションサーバ間の通信は，監理クライアントでプロトコル
シナリオを生成する際に，必要なデータを授受し，アプリケーションを機能させるために利
用される．また，センサネットワークで利用するアプリケーションの追加・削除，選択する
– 76 –
5.7 まとめ
ためにも利用される．接続は Ethernet インタフェースを利用する．
5.7
まとめ
本章では，センサネットワーク上で扱うデバイスについて，規格や種類の違いを意識する
ことなくデータの授受を可能にするプロトコルとして，プロトコルシナリオ規定法を提案
し，解説した．また，実際の表記で記述する各 ID に対応したコード表を作成し掲載した．
各フィールドの割り当てた容量に対して，コードの記述方法は対応するデータをそのまま記
述する方法など様々考えられるが，今回は今後の拡張性に余裕を持たすために，コードと機
能もしくは記述データを対応させる方法を採用した．そのため，現在の対応コード表は全て
ver 1.0 であり，今後新しいデバイスや機能に柔軟に対応していくため，このコード表は暫
時更新していく予定である．また，プロトコルシナリオ規定法に則り，ネットワークを構築
する際の通信経路構成についても解説を行った．本章で提案したプロトコルシナリオ規定法
の基本的な仕様を取り入れた応用例を次章で示す．
– 77 –
第6章
応用システム
本章では，第 5 章で提案したプロトコルシナリオ規定法を用いた応用システムとして，衣
類管理システムを提案する．
6.1
特徴
このシステムでは，ユーザが自宅のクライアント端末から，他人の衣類情報を地図上に
マッピングする形式で確認できる．表示はインターネットブラウザソフトで行う．バックグ
ラインドシステムは，衣類情報を衣類に装着した RFID タグから取得し，人の位置情報は
GPS 搭載携帯から位置情報を取得する．ユーザはこのシステムを利用することで，目的の
場所の衣類情報を事前に知ることができ，外出時のコーディネートに反映させることができ
る．例えば，“職場の 30 代の人間と同じ格好をしたくない”とか，“繁華街で目立つ格好を
したい”といった，これまでは予測で行っていたコーディネートを，本システムを利用する
ことで確定的に行うことができる．
– 79 –
第 6 章 応用システム
6.2
構成と仕様
本システムの構成を図 6.1 に示し，各要素について構成と仕様を以下で説明を行う．
図 6.1
6.2.1
衣類管理システムの構成
RFID タグ
RFID タグは衣類に装着する．１つの衣類に対して１個の RFID タグを装着し，RFID タ
グのデータ領域に簡単な衣類情報を記載する．本システムでは「衣類のカテゴリ」と「色情
報」に関しては必須記述項目とし，これらのデータは衣類メーカにより出荷段階で記述が行
われているものとする．
– 80 –
6.2 構成と仕様
仕様
日本アールエフソリューション株式会社のインテリタグを利用する．用いた機種は薄型
モールドタグで，この外観と仕様を図 6.2 と表 6.1 に示す．
図 6.2
薄型モールドタグ (RZ-3TG1)
表 6.1
薄型モールドタグの仕様
名称
薄型モールドタグ
機種名
RZ-3TG1
メモリ容量
最大 128 バイト
方式
無電池方式，受動型 RF タグ
書き換え回数
10 万回以上
読取り距離
約 80cm
書き込み距離
約 56cm
アンチコリジョン機能
あり
RF タグアンテナの偏波
直線偏波アンテナ
外形寸法
約 7.8 × 57 × 3.5mm
質量
約 1.6g
– 81 –
第 6 章 応用システム
6.2.2
RFID R/W
RFID R/W は自宅に装着し，ユーザの衣類情報を RFID タグから読み取る．設置場所
については，オフィスや学校といった大人数が一カ所に集まる場所にも設置する．RFID
R/W には世界測位系に則った位置情報を割り与え，データベースで管理する．
仕様
日本アールエフソリューション株式会社の RFID R/W および専用アンテナを組み合わせ
て利用する．用いた機種は 4 ポートロングレンジ・リーダライタと 4 素子円偏波アンテナで
ある．リーダライタの外観を図 6.3 に，仕様を表 6.2 に示し，アンテナの外観を，仕様を 6.3
に示す．
図 6.3 4 ポートロングレンジ・リーダライタ (RZ-1TR4)
図 6.4
４素子円偏波アンテナ (RZ-1AT4A)
– 82 –
6.2 構成と仕様
表 6.2 4 ポートロングレンジ・リーダライタの仕様
名称
4 ポートロングレンジ・リーダーライタ
機種名
RZ-1TR4
適合 RF タグ
シャープ製 RF タグ
仕様周波数帯
2,427MHz∼2,470.75MHz
適合規格
RCR STD-1
無線局の種類
構内無線局（免許申請要）
読取距離
最大 2m
書込距離
読取距離の 70 ％
リード 12msec 以下
処理速度
ライト 25msec 以下
RF 定格出力
300mW
適合アンテナ
JRFS が販売する適合アンテナ STD-1 規格準拠のアンテナ
ホスト接続用インタフェース
RS-232C
外形寸法
約 13.5 × 19.5 × 6.7cm
質量
約 1.2kg（本体のみ）
表 6.3
４素子円偏波アンテナの仕様
名称
4 素子円編波
機種名
RZ-1AT4A
アンテナタイプ
マイクロストリップタイプ
アンテナ素子数
4個
仕様周波数帯
2,427MHz∼2470.75MHz
適合規格
RCR STD-1
偏波面
左旋円偏波
インピーダンス
50 Ω
外形寸法
約 253 × 253 × 37.5mm
質量
約 850g
– 83 –
第 6 章 応用システム
6.2.3
クライアント端末
クライアント端末はユーザが自宅で，他人の衣類情報を参照するために利用する．衣類情
報の表示はインターネットブラウザに対応し，地図アプリケーションは Google Maps を利
用する．この表示例を図 6.7 に示す．また，このクライアント端末には RFID R/W が接続
され，ユーザの衣類情報を読み取りデータベースへ送出する制御プログラムも実装する．
仕様
クライアント端末は OS に Windows XP SP2 を搭載した PC を利用した．接続する
RFID R/W 用のドライバおよび SDK もインストールし，RFID R/W とは RS-232C で接
続する．バックグランドシステムとの通信は Ethernet インタフェースを介して IP ネット
ワークで行う．仕様を表 6.4 に示す．
表 6.4
クライアント端末の仕様
OS
Windows XP SP2
利用ブラウザ
Firefox 2.0
地図アプリケーション
Google Maps API
RFID R/W 制御プログラム
Visual Basic .NET
SHARP RFID RZ-1CD1 SDK Ver 1.1
RFID R/W ドライバ（SDK）
SHARP RFID RZ-1TR1 SDK Ver 1.4
RFID R/W 間インタフェース
RS-232C
バックグランドシステム間インタフェース
Ethernet
– 84 –
6.2 構成と仕様
6.2.4
GPS 携帯電話
GPS 携帯電話は，GPS センサを搭載した携帯電話のことで，ユーザの位置同定に利用す
る．携帯電話は GPS センサで得た位置情報をデータベースへ送出する．本システムでは，
ユーザは全て，GPS 携帯電話を所有しているとする．
仕様
GPS 携帯電話は，NTT Docomo D903i を利用した．D903i は GPS センサとモバイル
FeliCa チップを本体に搭載している．バックグランドシステムとの通信は i モードを介して
IP ネットワークで行う．外観を図 6.5 に，仕様を表 6.5 に示す．
図 6.5 NTT Docomo D903i
表 6.5
携帯電話の仕様
機種名
D903i
通信事業者
NTT Docomo
GPS 測地系
世界測地系
FeliCa チップ
モバイル FeliCa
バックグランドシステム間インターフェース
i モード
– 85 –
第 6 章 応用システム
6.2.5
制御端末
制御端末は，オフィスや学校といった大人数が一カ所に集まる場所に設置する RFID
R/W および，FeliCa R/W の制御を行う．各 R/W を制御し，得られたデータをデータ
ベースへ送出する制御プログラムを実装する．
仕様
制御端末は OS に Windows XP SP2 を搭載した PC である．接続する RFID R/W と
FeliCa R/W のドライバおよび SDK をインストールし，それぞれの制御プログラムも実
装する．詳細な仕様を表 6.6 に示す．バックグランドシステムとの通信は Ethernet インタ
フェースを介して IP ネットワークで行う．
表 6.6
制御端末の仕様
OS
Windows XP SP2
RFID R/W 制御プログラム
Visual Basic .NET
RFID R/W ドライバ（SDK）
SHARP RFID RZ-1CD1 SDK Ver 1.1
SHARP RFID RZ-1TR1 SDK Ver 1.4
RFID R/W 間インタフェース
RS-232C
FeliCa R/W 制御プログラム
Visual C++ 2005
FeliCa R/W ドライバ（SDK）
SDK for FeliCa Lite for Windows (ICS-D004/20J)
FeliCa R/W 間インタフェース
USB
バックグランドシステム間インタフェース
Ethernet
– 86 –
6.2 構成と仕様
6.2.6
FeliCa R/W
FeliCa R/W は FeliCa チップに記述されたユーザ情報を取得し，データベースに送出す
る．FeliCa R/W はシステムの構成要素として必須ではないが，オフィスや学校の出欠管理
などで FeliCa システムの応用が既に実装されている場合があり，これらのシステムとの親
和性を提案するために要素として挙げた．
仕様
FeliCa R/W はソニー株式会社の RS-S320 を利用する．PC との接続は USB で行う．
外観を図 6.6 に，仕様を表 6.7 に示す．
図 6.6 RS-S320
表 6.7 FeliCa R/W の仕様
機種名
RS-S320
通信距離
約 5mm
通信速度
212kbps
搬送周波数
13.56MHz
外部インタフェース
USB (Low-speed)
外形寸法
約 60 × 11 × 100mm
質量
約 60g
– 87 –
第 6 章 応用システム
6.2.7
監理データベース
監理データベースはバックグランドシステムとして存在し，ユーザの位置情報記録用，
ユーザの利用者情報用，R/W の設置場所記録用の 3 つのテーブルを持つ．ユーザの位置情
報記録用テーブルは GPS 携帯電話から取得した位置情報を記録する．ユーザの利用者情報
用テーブルには，ユーザの氏名，年齢，性別といった個人情報を記録する．R/W の設置場
所記録用テーブルには，各 R/W を設置した場所を世界測地系で表現される緯度・経度情報
を記述する．
仕様
監理データベースは，OS に Fedora Core 2 を搭載した PC で，他デバイスとの通信は
Ethernet インターフェースを介して IP ネットワークで行う．実装する SQL データベース
は MySQL．この仕様を表 6.8 に示す．
表 6.8
監理データベースの仕様
OS
Fedora Core 2
SQL データベースソフト
MySQL 4.1.20
SQL 文字コード
UTF-8
その他使用プログラム
PHP 5
他デバイス間通信インタフェース
Ethernet
– 88 –
6.3 機能
6.2.8
アプリケーションサーバ
アプリケーションサーバはバックグランドシステムとして存在し，データベース制御アプ
リケーションと，衣類情報表示用アプリケーションを保有する．
仕様
アプリケーションサーバは OS に Windows XP SP2 を搭載した PC で，他デバイスとの
通信は Ethernet インターフェースを介して IP ネットワークで行う．実装するアプリケー
ションについて，データベース制御プログラムは PHP5 で記述する．利用する地図ソフト
の API は Google Maps API 2，補助的に利用する Web アプリケーションに Six Apart 社
の Movable Type 3.2 を利用する．この仕様を表 6.9 に示す．
表 6.9
アプリケーションサーバの仕様
OS
Windows XP SP2
データベース制御アプリケーション
PHP 5 で記述
DB 制御プログラム： PHP5
衣類情報表示用アプリケーション
地図 API： Google Maps API 2
補助プログラム： Movable Type 3.2
他デバイス間通信インタフェース
6.3
Ethernet
機能
本システムの主な機能として，クライアント端末での衣類情報表示機能，自宅でのユーザ
の衣類情報収集機能，ユーザの位置情報収集機能について説明する．
6.3.1
衣類情報表示機能
図 6.1 で示したクライアント端末での衣類情報表示機能について説明する．衣類情報はク
ライアント端末のインターネットブラウザで表示確認を行う．この表示例を図 6.7 に示す．
– 89 –
第 6 章 応用システム
図 6.7 に示すように，地図上にユーザを意味するアイコンを，ユーザの現在位置に対して
マッピングし表示している．ユーザのアイコンをクリックすると，情報ウィンドウを表示
し，ここにユーザの衣類情報と利用者情報を表示する．衣類情報表示例を図 6.8 に，利用者
情報表示例を図 6.9 に示した．
図 6.7
衣類情報確認画面（全体）
– 90 –
6.3 機能
衣類情報表示
図 6.8 に示すように，表示される衣類情報は「構成」
，
「色の組み合わせ」
，
「最終更新時間」
4 つである．「構成」には，RFID タグから読み取った衣類のカテゴリ情報を表示する．「色
の組み合わせ」には RFID タグから読み取った衣類の色情報を表示する．「最終更新時間」
には，RFID R/W が RFID タグを読み取った時刻を表示する．
図 6.8
衣類情報確認画面（衣類情報表示）
– 91 –
第 6 章 応用システム
利用者情報表示
図 6.9 に示すように，表示される利用者情報は「氏名」，「年齢」，「性別」の 3 つである．
「氏名」には利用者情報として登録されてあるユーザの氏名を表示する．「年齢」には利用者
情報として登録されてあるユーザの年齢を表示する．「性別」には利用者情報として登録さ
れてあるユーザの年齢を表示する．これらの表示機能は必須ではなく，利用者情報にユーザ
情報が登録されていない場合は表示しない．
図 6.9
衣類情報確認画面（利用者情報表示）
– 92 –
6.3 機能
6.3.2
衣類情報収集機能
図 6.1 で示した衣類情報収集機能について述べる．衣類情報の収集は，クライアント端末
に接続された RFID R/W によって，ユーザが着衣している衣類の RFID タグから情報を
読み取ることで完了する．この流れを図 6.10 を用いて説明する．
図 6.10
衣類情報収集方法
図 6.10 中，(1) でユーザの位置情報をバックグランドシステムに送信する．位置情報は
ユーザが所有する GPS 携帯電話で測地したデータである．これを受け取ったバックグラン
ドシステムは，(2) でユーザの位置情報と RFID R/W の設置場所情報を比較する．RFID
R/W の位置情報は事前にバックグランドシステムに世界測地系位置情報で登録されてあ
る．ユーザと RFID R/W の近接が確認されたら，(3) でバックグランドシステムはクライ
アント端末に対し，RFID R/W に Read 命令を送るよう，指示を出す．これを受けたクラ
イアント端末は，(4) で RFID R/W を起動させユーザの衣類に装着された RFID タグの
読取りを開始する．そして，(5) で RFID R/W は RFID タグから情報を読み取り，クライ
アント端末へ送信する．クライアント端末は，(6) で得られた衣類情報からハッシュ値を生
– 93 –
第 6 章 応用システム
成する．この時に利用するハッシュ関数は MD5 で，衣類情報の数量に依存せず 32byte の
ハッシュ値を算出する．ハッシュ関数に代入する値は，衣類情報が記述された RFID タグ
のユニーク ID を用いる．ハッシュ値の生成が完了すると，(7) でクライアント端末はバッ
クグランドシステムに衣類情報とハッシュ値を送信する．これをバックグランドシステムが
(8) で受け取り，データベースに保存する．以上の手順で，ユーザが外出をするタイミング
で，衣類の情報を取得し，これをユーザの現在の着衣情報として関連づけることができる．
6.3.3
位置情報収集機能
図 6.1 で示した，ユーザの位置情報収集機能について述べる．ユーザの位置情報収集方法
は，屋外での収集方法と，特定の公共施設での収集方法がある．それぞれについて以下で説
明を行う．
屋外でのユーザ位置情報収集法
屋外でのユーザ位置情報収集法については，図 6.1 に示したように GPS 携帯電話を使っ
て現在位置を測地し，バックグランドシステムに対して位置情報を送信する．この時，位
置情報に加えて，携帯電話の固有 ID を加えて送出しユーザの特定に利用する．この処理を
連続的に行うことで，バックグランドシステムは屋外でのユーザの位置情報を収集できる．
6.3.1 で示した衣類情報表示の際には，収集した位置情報と 6.3.2 の方法で取得した衣類情報
を関連づけて表示させる．
公共施設でのユーザ位置情報収集法
オフィスや学校といった，公共施設でのユーザ位置情報収収集法について図??を用いて
説明する．ユーザがオフィスの建物内に入ったタイミングで (1) で位置情報をバックグラン
ドシステムに送信する．これをバックグランドシステムが受け取り，(2) で RFID R/W へ
の近接を認識する．バックグランドシステムには RFID R/W の位置情報を世界測地系の
– 94 –
6.3 機能
位置情報で登録しており，これと比較する．ユーザの近接を確認できれば，バックグランド
システムは (3) でユーザの現在位置を「オフィス」に居ると判断する．また，バックグラン
ドシステムはオフィス内のユーザの衣類情報を常に最新に保つため，(4) で定期的に更新確
認を行うよう制御端末に命令を送る．命令を受けた制御端末は (5) で RFID R/W を用いて
RFID タグのデータを取得する．6.3.1 で示した衣類情報表示の際には，収集した位置情報
と 6.3.2 の方法で取得した衣類情報，あるいは公共施設内の制御端末が取得した最新の衣類
情報に関連づけて表示させる．
図 6.11
公共施設における位置情報収集方法
– 95 –
第 6 章 応用システム
6.4
プロトコルシナリオ規定法の実装箇所
本システムにおけるプロトコルシナリオ規定法の実装箇所について図 6.12 を用いて説明
する．システム内の代表的な実装箇所として，(A) 衣類情報記録，(B) ユーザのフィールド
への所属管理，(C) クライアント端末での衣類情報表示をあげる．これらは，デバイスを複
数組み合わせて使用することで機能を実現しており，(A) と (B) は GPS 携帯電話と RFID
R/W，(C) は Web アプリケーションと GPS 携帯電話と RFID タグから成る．利用するデ
バイスはプロトコルシナリオ規定化インタフェースを介してバックグランドシステムに接続
しており，このバックグランドシステムから各デバイスを操作するためにプロトコルシナリ
オを発行して図 6.12 の (A), (B), (C) の機能を実現している．このうち (A) に着目して実
際に発行するプロトコルシナリオについて以降で説明する．
図 6.12
提案システムにおけるプロトコルシナリオ規定法の実装箇所
– 96 –
6.4 プロトコルシナリオ規定法の実装箇所
6.4.1
プロトコルシナリオ記述例
図 6.12 の (A) 衣類情報記録機能に注目して，実際に発行するプロトコルシナリオについ
て説明する．まず，(A) の衣類情報記録機能は，図 6.12 中で示すように GPS 携帯電話と
RFID R/W の異種デバイス間通信によって実現する．本来ならば互いに通信規格を持たな
い両デバイスについて，バックグランドシステムでプロトコルシナリオを発行することで通
信制御を行い，ユーザの RFID R/W への近接状態を検出し，その時点の着衣情報をデータ
ベースに保存することを目的とする．
この衣類情報記録機能について，おおまかな流れを以下に記述し，これに対応する形でプ
ロトコルシナリオを表 6.10 に記述した．本来ならばデバイスの認識やデータベースアドレ
スの指定など細かな動作指定も必要であるが，ここでは簡単化のために記述を割愛する．
1. ユーザを所有する携帯電話の本体 ID で特定する
ユーザの個人特定を行うために，携帯電話の本体 ID を利用する．
2. 携帯電話の GPS 機能で現在位置を取得する
ユーザの現在位置を特定するために携帯電話の GPS 機能を利用する．
3. 取得した現在位置で周囲の RFID R/W を検索する
DataBase に問い合わせ，ユーザの現在位置から範囲を指定し，その範囲内に RFID
R/W の所在を検索する．
4. 反応が返ってきた RFID R/W を利用し，RFID タグからデータを読み込む
検索に反応した RFID R/W を特定し，RFID タグからデータを読み取るよう，動作
命令を送る．
5. RFID タグから取得したデータ（衣類情報）を DataBase に書き込む
取得した衣類情報をバックグランドシステムの DataBase に書き込む．
以上を，(A) の処理とする．
– 97 –
第 6 章 応用システム
表 6.10
プロトコルシナリオ記述例
基本スーツ
記述 ID (10 進数表記）
フィールド
記述内容（意味）
基本 ID
人を所有する携帯電話で特定する
001
目的 ID
RFID tag を RFID R/W の IP アドレスで特定する
024
連携スーツ数
次指定 ID
携帯電話
09
基本 ID 長
18 byte
017
基本 ID 拡張領域
携帯本体 ID を記述 (18byte)
目的 ID 長
32 bit
目的 ID 拡張領域
IPv4 アドレスを記述（32bit)
ハッシュ値
132
拡張スーツ 1
動作指定 ID
本体の GPS から位置情報を取得する
(NTT Docomo)
動作指定 ID 長
使用する
動作指定 ID 拡張領域
位置情報を記述 (32byte)
次指定 ID
DataBase を使用する
033
031
07
拡張スーツ 2
動作指定 ID
範囲を指定して検索する
021
動作指定 ID 長
32 byte
031
動作指定 ID 拡張領域
SQL 文
次指定 ID
RFID R/W を利用する
02
拡張スーツ 3
動作指定 ID
RFID tag からデータを読み込む
017
インテリタグ
動作指定 ID 長
128 byte
127
動作指定 ID 拡張領域
RFID タグに記述された衣類情報
次指定 ID
DataBase を使用する
07
拡張スーツ 4
動作指定 ID
データを登録する
012
動作指定 ID 長
128 byte
127
動作指定 ID 拡張領域
RFID タグから取得した衣類情報
次指定 ID
終了
63
– 98 –
6.5 まとめ
6.5
まとめ
本章では，第 5 章で提案したプロトコルシナリオ規定法を用いた応用システムとして，衣
類管理システムを提案した．このシステムでは，ユーザが自宅のクライアント端末から，地
図アプリケーション上に他人の衣類情報をマッピングして表示する．これを実現するため
に，プロトコルシナリオ規定法を用いて，ユーザの衣類情報収集機能と位置情報収集機能を
複数の異種デバイス間通信によって実現させることができた．次章では，本章で提案した応
用システムも参考にあげながら，プロトコルシナリオ規定法の評価と考察を行う．
– 99 –
第7章
評価・考察
本章では第 5 章で提案したプロトコルシナリオ規定法について評価と考察を行う．
7.1
異種デバイス間の通信に関する考察
規格の違う RFID システム同士の通信や，GPS センサと FeliCa システムの通信のよう
な，異種デバイス間の通信実現方法において，従来方式と本研究で提案したプロトコルシナ
リオ規定法について考察を行う．
図 7.1
異種 RFID システム間通信における従来方式とプロトコルシナリオ規定法の比較
– 101 –
第7章
評価・考察
従来方式
従来方式では，異種デバイス間でデータの授受を行う場合，両者で通信プロトコルが異な
るため直接通信を行うことはできなかった．これを解決するために，異種デバイス間のデー
タ授受を行う統合／共通アプリケーションと，各デバイスと直接データの授受を行うデータ
ベースを用意して，異種デバイス間の仮想的な共通プロトコルを構築した．データベースは
１個のプロトコルに対して最低１個用意し，各デバイスと定められた通信プロトコルでデー
タを授受する．統合／共通アプリケーションは，これらのデータベース内のデータを利用す
ることで，両者の通信プロトコルの違いを吸収してデータのやりとりを実現させる．
プロトコルシナリオ規定法
プロトコルシナリオ規定法を用いて，異種デバイス間でデータの授受を行う場合，各デ
バイスをプロトコルシナリオ規定化インタフェースに接続する．これに関して，詳細を第
5.6.2 章の通信経路構成で述べた．
7.2
従来方式とプロトコルシナリオ規定法の比較
従来方式とプロトコルシナリオ規定法の比較を図 7.1 で示した．今，図 7.1 では，２つの
異なる規格の RFID システムが存在し，互いに通信を実現させている．これを以下の項目に
ついて比較を行う．
1. 異種デバイス間通信環境の構築法に関する比較
2. 拡張性に関する比較
3. システム開発に関する比較
4. ユーザレベルの導入コストに関する比較
– 102 –
7.2 従来方式とプロトコルシナリオ規定法の比較
7.2.1
異種デバイス間通信環境の構築方法に関する比較
図 7.1 に示した例について，異種デバイス間通信環境の構築方法に着目し従来方式とプロ
トコルシナリオ規定法で比較する．
構成要素
構成要素を比較する．従来方式は，RFID システム (A)，RFID システム (B)，RFID シ
ステム (A) のデータを監理する DataBase(A)，RFID システム (B) のデータを監理する
DataBase(B)，そしてこれらを統括監理する統合／共通アプリケーションの５つから構成さ
れる．一方，プロトコルシナリオ規定法は，RFID システム (A)，RFID システム (B)，プ
ロトコルシナリオ規定化インタフェース，DataBase，アプリケーションから構成される．
通信経路構成
通信経路構成ついて比較する．従来方式は，各 RFID システムと対応する DataBase の
間に，別々の通信プロトコルを使う．また，各 DataBase と統合／共通アプリケーションと
の間でも同様に別々の通信プロトコルを利用する．これは，RFID システム (A) と (B) で
は，規格が異なるため，通信プロトコルも異なるからである．一方，プロトコルシナリオ規
定法では，各 RFID システムとプロトコルシナリオ規定化インタフェースの間で，別々の通
信プロトコルを使う．プロトコルシナリオ規定化インタフェースより上の，DataBase, アプ
リケーションの間ではプロトコルシナリオ規定法で定める共通のプロトコル「プロトコルシ
ナリオ」を利用する．
考察
通信経路全体について考察する．図 7.1 中に示すように，RFID システム (A) と (B) の通
信プロトコル (A) と (B) には互換性がない．このため，RFID システム同士が直接通信を
– 103 –
第7章
評価・考察
行いデータの授受することは不可能で，各システムで取得したデータをバックグランドシス
テムで受け取り，何らかの処理を行うことで仮想的な通信を実現させる必要がある．この処
理を行うプログラムを従来方式では統合／共通アプリケーションが担当し，プロトコルシナ
リオ規定法ではプロトコルシナリオ規定化インタフェース，DataBase, アプリケーションが
担当する．
ここで，図 7.1 中の両方式の共通部分に着目する．RFID システム (A) および (B) から発
生している通信プロトコルは，RFID システム (A) に対してプロトコル (A)，RFID システ
ム (B) に対してプロトコル (B)，でいずれもセンサデバイスに依存する独自プロトコル規格
である．従来方式とプロトコルシナリオ規定法の一番の違いは，この独自プロトコルの受け
止め方にある．共通方式では，独自プロトコルには一端独自のデータベースを用意してデー
タを蓄積し，後でアプリケーションからデータを読み書きするという２段構えの処理手順で
対応する．一方，プロトコルシナリオ規定法では，独自プロトコルを受け止めるために設計
されたインタフェースを持つので，アプリケーションはこのインタフェースを介してデータ
を直接処理することができる．また，従来方式の統合／共通アプリケーションは処理可能な
デバイスが決定されており，他のセンサデバイスとの通信を行うには，統合／共通アプリ
ケーションを追加する必要がある．これについては，7.2.2 にて考察を行う．
結論として，異種デバイス間の通信環境を構築する際，従来方式とプロトコルシナリオ規
定法の両方で実現はできる．しかし，実装の容易さや処理手順の少なさにおいてはプロトコ
ルシナリオ規定法が優位である．
7.2.2
拡張性に関する比較
図 7.1 に示した例について，新たなセンサデバイスの追加や他のアプリケーションとの連
携など，異種デバイス間通信の拡張性に着目し従来方式とプロトコルシナリオ規定法で比較
する．
– 104 –
7.2 従来方式とプロトコルシナリオ規定法の比較
拡張実装方法
図 7.1 の例に，新たに GPS センサデバイスを１つ追加し，更にセンサネットワーク上で
機能するアプリケーションを１つ追加した例を想定し，従来方式での実装例を図 7.2 に，プ
ロトコルシナリオ規定法での実装例を図 7.3 に示す．
まずは，従来方式の拡張実装例について，図 7.2 を用いて解説する．図 7.1 と比較して
追加された構成要素は，GPS センサ，DataBase (C), DataBase (1), DataBase (2), 統合
／共通アプリケーション (1)，統合／共通アプリケーション (2)，ネットワークアプリケー
ションの 7 個である．DataBase (C) は GPS センサと通信を行い，得られるデータを保管
する．統合/共通アプリケーション (2) は，DataBase (C) からデータを得て他のデバイスと
通信可能な形式にするための処理を行い，DataBase (2) へこれを書き込む．同様に RFID
システムの統合／共通アプリケーションもデータの変換処理を行い，DataBase (1) へデー
タを書き込む．このデータを利用するため，統合／共通アプリケーション (1) は DataBase
(1), (2) に接続しデータを取得，その後，ネットワークアプリケーションに通信可能な形式
にデータを変換して送出する．
– 105 –
第7章
図 7.2
評価・考察
従来方式での拡張実装例
次に，プロトコルシナリオ規定法の拡張実装例について図 7.3 を用いて解説する．図 7.1
と比較して追加された構成要素は，GPS センサとセンサアプリケションである．センサア
プリケションは図 7.3 に表記されていないが，これはプロトコルシナリオ規定法においてア
プリケーションは，アプリケーションサーバで統括的に監理されており，実際の処理として
はサーバ内のアプリケーション群に追加される．GPS センサはプロトコルシナリオ規定化
インタフェースに接続しており，独自のプロトコルを用いてデータを送信する．これをアプ
リケーションサーバ内のネットワークアプリケーションで受け取り処理を実行する．GPS
センサが，RFID システム (A), (B) と通信を行う際などデータの蓄積が必要な場合は，適
宜 DataBase を利用する．
– 106 –
7.2 従来方式とプロトコルシナリオ規定法の比較
図 7.3
プロトコルシナリオ規定法での拡張実装例
考察
新たなデバイスの追加における拡張性について，構成要素の数と通信経路の複雑さにお
いて考察する．今回の拡張実装例で追加したデバイスは GPS センサとネットワークアプリ
ケーションの 2 個である．これを既に実装されていた RFID システムと通信させるために，
必要な構成要素数と通信経路数で議論をする．従来方式は図 7.2 に示すように，構成要素数
は 12 個，通信経路数は 11 個で，このうち図 7.1 からの増加分は構成要素で 7 個，通信経路
数で 7 個である．一方，プロトコルシナリオ規定法は図 7.3 に示すように，構成要素数は 6
個，通信経路数は 6 個で，このうち図 7.1 からの増加分は構成要素で 1 個，通信経路数で 1
個である．
この結果から，従来方式ではセンサデバイスを１つ追加すると，基本的に専用のデータ
ベースと統合／共通アプリケーションが最低１個ずつ必要になるため，構成要素数と通信経
路数が増大していることがわかる．また，今回の例ではネットワークアプリケーションは
– 107 –
第7章
評価・考察
データベースを仲介せずに直接，統合／共通アプリケーションとデータの授受が可能なもの
を想定したが，ネットワークアプリケーションの規模によっては専用のデータベースが複数
必要になる場合も想定でき，これは構成要素数と通信経路数の増大に繋がる．一方，プロト
コルシナリオ規定法では，プロトコルシナリオ規定化インタフェースを設けることで，セン
サデバイスの追加が単純に行うことができる．１個のセンサデバイスを追加で増加する構成
要素数と通信経路数は，いずれも１個ずつで最低限の増加分で異種デバイス間の通信環境を
構築できる．また，アプリケーションはアプリケーションを統括して監理するアプリケー
ションデータベースに追加するという手法をとるため，構成要素や通信経路の増加には繋が
らない．
拡張時の構成要素数の変化についてまとめ公式化した表を，従来方式について表 7.1 に，
プロトコルシナリオ規定法について表 7.2 に示す．ここで取り上げた構成要素は，センサデ
バイス数，DataBase 数，Application 数，通信経路数である．センサデバイス数は，デバ
イス間の通信を構築する目的から最低個数を 2 個にした．これらで得られた公式のグラフ
を，従来方式について図 7.4 に，プロトコルシナリオ規定法について図 7.5 に示す．図 7.4，
図 7.5 中の x 軸をセンサデバイス数，y 軸を構成要素数とする．図 7.4 の凡例について，
The number of the Data Base が Data Base の構成要素数を示し，The number of the
Application がアプリケーションの構成要素数を示し，The number of the communication
pathway が通信経路数を示す．図 7.5 の凡例について，The number of the Data Base, the
Application and the communication pathway は，Data Base 数，アプリケーション数，
通信経路数を示す．これは，表 7.2 に示したように，いずれの公式も f (x ) = x であること
から，グラフ中では 3 つの構成要素を 1 つに纏めて表示してある．
– 108 –
7.2 従来方式とプロトコルシナリオ規定法の比較
表 7.1
表 7.2
従来方式による拡張時の構成要素数の公式化
センサデバイス数
DB 数
Application 数
通信経路数
2
2
1
4
3
5
3
10
4
8
5
16
5
11
7
24
・・・
・・・
・・・
・・・
f (x )
3x - 4
2x - 3
6x -8
プロトコルシナリオ規定法による拡張時の構成要素数の公式化
センサデバイス数
DB 数
Application 数
通信経路数
2
2
2
2
3
3
3
3
4
4
4
4
5
5
5
5
・・・
・・・
・・・
・・・
f (x )
x
x
x
これを第 6 章で提案した応用システムを例に考察する．現在，このシステムにおけるプロ
トコルシナリオ規定法の実装箇所は 3 つで，これを図 6.12 に示した．デバイスの構成要素
としては，携帯電話，GPS センサ，RFID タグ，RFID R/W，Web アプリケーションの
6 個で，通信経路数も 6 個である．今，これに新たに新たな Web アプリケーションを追加
するとする．Web アプリケーションはバックグランドシステムのアプリケーションサーバ
にインストールするので，見かけ上の構成要素数および通信経路数は増加しない．追加した
Web アプリケーションで扱うデータや，その授受方法については，プロトコルシナリオ規定
法で定められているため，専用のドライバやライブラリを追加する必要もない．次に，新し
いセンサネットワークデバイスとして，FeliCa R/W を RFID R/W と組み合わせて利用
することを考える．図 6.12 では，FeliCa R/W は制御端末に接続されているが，FeliCa シ
ステムをスタンドアロンで機能させるために，新たに FeliCa R/W 制御端末を設ける．す
– 109 –
第7章
評価・考察
600
The number of the Data Base
The number of the Application
The number of communication pathway
the number of the material
500
400
300
200
100
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
the number of the sensor devices
図 7.4
従来方式による拡張時の構成要素数
600
The number of the Data Base, the Application and the number of communication pathway
the number of the material
500
400
300
200
100
0
10
図 7.5
20
30
40
50
60
70
the number of the sensor devices
80
プロトコルシナリオ規定法による拡張時の構成要素数
– 110 –
90
100
7.2 従来方式とプロトコルシナリオ規定法の比較
ると，構成要素は 1 個増加し，通信経路も 1 個増加する．実際には FeliCa R/W とその制
御端末が増えているが，プロトコルシナリオ規定法では，独自プロトコルを統括処理の対象
外とするので，この場合では FeliCa R/W と制御端末間の通信に関して無視することがで
きる．
以上のことから，異種デバイス間の通信環境の拡張性においてはプロトコルシナリオ規定
法が優れていると言える．
7.2.3
システム開発に関する比較
図 7.1 に示した例について，実際にシステム開発を行う場合を想定して従来方式とプロト
コルシナリオ規定法で比較する．
新規設計の必要な構成要素
図 7.1 を実現するために，新規設計の必要な構成要素をあげる．従来方式では，統合／共
通アプリケーションの新規設計を行う．設計段階で RFID システム (A), (B) の仕様が判明
していることが前提条件としてあげられ，プロトコル (A’), (B’) と通信可能なインタフェー
スを設計する．また，DataBase (A), (B) はそれぞれが接続される RFID システムのデー
タ規格に対応したテーブル構成を持つように設計する．最後に，RFID システム (A), (B)
の制御プログラムを，それぞれが接続した DataBase にデータを転送できるように書き換え
るか，この機能を持つ制御プログラムを新たに実装する．一方，プロトコルシナリオ規定法
では，第 5.1 章で提案したように，プロトコルシナリオ規定化インタフェースより外側（図
7.1 の場合下側）は処理の対象としないので，新規設計を行うことのできる構成要素はアプ
リケーションと DataBase のみである．ただし，図 7.1 の例の場合，プロトコルシナリオ規
定法が持つ基本的な機能で対応できるため，新規設計に必要な構成要素は無い．
– 111 –
第7章
評価・考察
考察
異種デバイス間の通信を実現させるシステムの開発において，将来の展望も含めて考察す
る．従来方式で一番の問題となるのが，その環境のみで機能するアプリケーションが，環境
の数だけ発生してしまうことである．ここでいう環境とはセンサデバイスを含むネットワー
ク構成要素のことである．例えば，図 7.1 では，RFID システム (A), RFID システム (B)，
これらの統合／共通アプリケーションの３つの環境が存在している．実際，現状のセンサ
ネットワークに携わるシステム開発者は，デバイスの種類や規格ごとに新規設計を行った
り，異種デバイス間通信の構成要素の組み合わせごとに新規設計を行っている．このため，
環境の数は無数に存在し，環境と環境を統括する環境もまた無数に存在することになる．
この問題を解決するため，プロトコルシナリオ規定法が存在する．プロトコルシナリオ規
定法が定める環境とは，センサネットワーク上で利用するデバイスの組み合わせのみを考慮
した物で，それぞれの独自規格を直接制御することはない．制御するのは各デバイスから得
られたデータの処理方法で，これをプロトコルシナリオで表現する．よって従来方式よりも
システム開発におけるコストの低減と，開発者への負担を軽減させることができるが，現在
このプロトコルシナリオ規定法にもいくつか課題が存在する．
まず，プロトコルシナリオ規定法で定める環境についても，多数の組み合わせが考えられ
ることである．この環境に対してアプリケーションを用意する必要があり，システム開発者
による新規設計開発は必須である．しかし，プロトコルシナリオ規定法では，作成されたア
プリケーションはアプリケーションサーバでアプリケーション群として監理されるため，一
度新規設計を行った環境においてはアプリケーションの共有が可能で，今後多くのユーザや
システム開発者の間でプロトコルシナリオ規定法に則ったシステム開発が行われると，共有
できる機能の可能性が広がる．
さらに，現状のセンサデバイス制御プログラムに関する課題がある．RFID システムを例
に挙げて説明すると，プロトコルシナリオ規定化インタフェースに向けてデータを送出する
場合，正確には RFID R/W の制御プログラムに送出用のインタフェースを設置する必要が
– 112 –
7.2 従来方式とプロトコルシナリオ規定法の比較
ある．設置するインタフェースのプロトコルについては，7.3.1 で考察を行う．将来的には
このインタフェースを標準化したいと考えるが，現状ではプロトコルシナリオ規定法でデバ
イスを扱う場合，そのデバイスの制御プログラムを多少改良するか，新たにインタフェース
用のプログラムを実装する必要がある．
7.2.4
ユーザレベルの導入コストに関する比較
図 7.1 に示した例について，システムを利用する際のユーザレベルの導入コストについ
て，従来方式とプロトコルシナリオ規定法で比較して考察する．
外部仕様
図 7.1 で示す RFID システム (A), (B) において，利用される RFID タグ規格を RFID
tag (A), RFID tag (B) とする．この RFID tag (A), (B) はユーザが生活で日常的に利用
している「物」に装着されていることとする．
考察
今，ユーザが RFID システム (A), (B) 間の異種デバイス間の通信サービスを利用してい
るとする．ここに，ユーザが新たに購入してきた「物」に RFID tag (A), (B) とは違う規
格の RFID tag (C) が装着されていたとする．従来方式で展開される異種デバイス間の通
信サービスにこの RFID tag (C) を組み込もうとするなら，RFID システム (A), (B) と互
換性がないことから，新しい RFID システム (C) を導入する必要がある．一方，プロトコ
ルシナリオ規定法では，RFID tag (C) に準拠した RFID R/W さて入手すると，異種デバ
イス間通信で RFID tag (C) を認識させることができる．これは，RFID tag 以外のデバイ
スにおいても同様で，ユーザは身の回りに存在するセンサネットワーク対応型デバイスを利
用して多様な異種デバイス間通信サービスを利用することができる．利用できるデバイスの
プロトコルについては，7.3.1 で考察を行う．
– 113 –
第7章
評価・考察
以上から，ユーザレベルの導入コストに関する比較において，その規模が大きくなれば大
きくなるほど，プロトコルシナリオ規定法の優位性が高まるといえる．
7.3
他の通信モデルとの対応に関する考察
第 5 章で提案したプロトコルシナリオ規定法と，他の通信モデルとの対応について考察を
行う．比較するモデルは，OSI (Open Sysytems Interconnection）参照モデルと，本研究
の第 3 章で提案した階層化監理アーキテクチャである．
7.3.1
OSI 参照モデルとの親和性
プロトコルシナリオ規定法で対応するデバイスと機能について OSI 参照モデルとの親和
性を考察する．5.6.1 で示した，プロトコルシナリオ規定法の構成要素を OSI 参照モデルに
対応させて表 7.3 に示す．5.6.1 の図 5.6 で表すように，プロトコルシナリオ規定法ではプ
ロトコルシナリオ規定化インタフェースを境にデバイス独自のプロトコルは制御しない．こ
のため，デバイス側からプロトコルシナリオ規定化インタフェースに対してデータを送信す
る場合は，OSI 参照モデルの第 7 層アプリケーション層に準拠してデータを受け渡すことに
なる．これは，各デバイスによってプロトコルが異なるだけでなく，ハードウェアの接続端
子の規格まで異なるため，プロトコルシナリオ規定法では，利用するデバイスに対して第 1
層から第 5 層までで処理をせず，第 7 層のみで通信の許可を与えて処理を行っているからで
ある．ゆえに，プロトコルシナリオ規定法に準拠したデバイス，およびデバイス制御プログ
ラムを作成するときには OSI 参照モデルの第 7 層に対応したインタフェースを用意する必
要がある．
このように，OSI 参照モデルとの対応は，プロトコルシナリオ規定法で利用する各デバイ
スを第 1 層から第 6 層で監理し，プロトコルシナリオ規定化インターフェースを第 7 層に設
け，第 6 層でプロトコルシナリオ規定法を構成する各要素を監理している．
– 114 –
7.3 他の通信モデルとの対応に関する考察
表 7.3 OSI 参照モデルとプロトコルシナリオ規定法の対比
OSI 参照モデル
プロトコルシナリオ規定法
第７層 アプリケーション層
プロトコルシナリオ規定化インタフェース
第６層 プレゼンテーション層
プロトコルシナリオ，
監理クライアント，監理 DB，アプリケーションサーバ
第５層 セッション層
第４層 トランスポート層
第３層 ネットワーク層
各デバイスの独自プロトコル，独自規格ハードウェア，独自規格ソフトウェア
第２層 データリンク層
第１層 物理層
7.3.2
階層化監理アーキテクチャとの対応
プロトコルシナリオ規定法と第 3 章で提案した階層化監理アーキテクチャとの対応を考察
し，表 7.4 に示す．階層化監理アーキテクチャは図 3.1 に示すように，6 層のプロトコルス
タックで構成される．第 1 層は RFID タグと RFID R/W に Ethernet 上で認識可能にす
るための技術を提供するレイヤーで，ここにプロトコルシナリオ規定法で利用するデバイス
として RFID タグと RFID R/W を対応づける．第 2 層はアクチュエータを Ethernet 上
で認識可能にするための技術を提供するレイヤーで，利用するデバイスとしてアクチュエー
タを対応づける．第 3 層は空間の状態認識を行うレイヤーで，第 4 章で提案したノンオブ
ジェクト方式が対応づけられるが，プロトコルシナリオ規定法としては規定しない．第 4 層
は RFID タグを読取り，記述されたデータを処理するレイヤーで，ここに RFID R/W 制
御端末とこれに実装される制御プログラムを対応づける．第 5 層はデータベースを利用して
RFID タグと外部データの関連づけを制御するレイヤーで，ここにプロトコルシナリオ規定
法で利用する監理データベースを関連づける．第 6 層はセンサーネットワーク上でアプリ
ケーションを機能させ，様々なサービスを提供するレイヤーで，ここにプロトコルシナリオ
規定化インターフェース，アプリケーションサーバ，プロトコルシナリオ，監理クライアン
トを関連づける．
– 115 –
第7章
評価・考察
このように，階層化監理アーキテクチャとの対応は，RFID システムの各デバイスは第 1
層から第 4 層で対応し，プロトコルシナリオ規定法は第 5 層から第 6 層で対応している．
表 7.4
階層化監理アーキテクチャとプロトコルシナリオ規定法の対比
階層化監理アーキテクチャ
プロトコルシナリオ規定法
プロトコルシナリオ規定化インタフェース
第６層 アプリケーションネットワーク層
アプリケーションサーバ
プロトコルシナリオ，監理クライアント
監理 DB
第５層 属性データネットワーク層
RFID R/W 制御端末
第４層 関連解決ネットワーク層
制御プログラム
第３層 位置・状態監理ネットワーク層
7.3.3
第２層 アクチュエータネットワーク層
アクチュエータ
第１層 セルロケーションネットワーク層
RFID タグ, RFID R/W
考察
プロトコルシナリオ規定法を OSI 参照モデルと比較することで，センサデバイスとの通
信は第 7 層のアプリケーション層で行っていることがわかった．このことから，センサデバ
イスおよび制御プログラムの設計段階で OSI 参照モデル第 7 層へ対応可能なインタフェー
スを設けることで，プロトコルシナリオ規定法で利用可能なデバイスになる．また，階層化
監理アーキテクチャとの対応でプロトコルシナリオ規定化インタフェースが第 6 層のアプリ
ケーションネットワーク層に対応することから，プロトコルシナリオ規定法で利用可能なセ
ンサデバイスは，プロトコルシナリオ規定化インタフェースを介して，パッシブ型 RFID タ
グと仮想的な通信を実現できる．これには様々な分野での応用が考えられ，携帯電話やカー
ナビゲーションシステム（GPS）のように日常的に利用しているセンサデバイスと RFID タ
グとの組み合わせで，ユビキタスネットワークの容易な構築が期待できる．
– 116 –
7.4 まとめ
7.4
まとめ
本章では，提案したプロトコルシナリオ規定法について，異種デバイス間通信に関する考
察と，他の通信モデルとの対応に関する考察を行った．異種デバイス間通信においては，従
来システムと比較考察することにより，プロトコルシナリオ規定法の評価を行うことができ
た．次章では，本研究の全体のまとめを行い，併せて今後の課題も提示する．
– 117 –
第8章
結論
本研究では，多様化するセンサネットワークに対応した新しい通信プロトコルを提案し
た．まず，パッシブ型 RFID タグ同士の仮想通信技術の定義を行い，これを実現させるバッ
クグランドシステムの情報処理を規定した階層化監理アーキテクチャを提案した．更に，
RFID タグを用いた空間の認識法としてオブジェクト方式とノンオブジェクト方式を提案
し，この実装方法について検討を行った．また，センサーネットワーク上の RFID を含めた
異種デバイス間の統合的な通信プロトコルとしてプロトコルシナリオ規定法を提案した．こ
れはセンサネットワーク上で利用されるデバイスの認識法と，それらの動作方法を一連のプ
ロトコルシナリオで表現することができる．各デバイスからプロトコルシナリオで規定化す
るインタフェースまでの間は，デバイス毎の独自プロトコルを認めるかわりに，本方式では
制御の対象外とした．このインタフェースを通じて得たデータをどう処理するかをプロトコ
ルシナリオで規定し，これは基本スーツと拡張スーツの組み合わせで構成される．基本スー
ツでデバイスの特定方法を記述し，どのデバイスが，どのデバイスに向かって通信を行うか
を規定する．拡張スーツでは，通信課程において利用するデバイスの起動順序と動作の具体
的な指示を記述する．本論では，プロトコルシナリオの構成を各フィールド毎に解説し，基
本スーツと拡張スーツに記述するコードをまとめ掲載した．また，単純な異種デバイス間の
通信を例に提案したプロトコルシナリオ規定法と従来の方式について比較考察を行い，本方
式の評価・考察を行った．更に，他の通信モデルとの対応に関する考察も行い，OSI 参照モ
デルと本研究の提案の一部でもある RFID タグ間通信のための階層化監理アーキテクチャ
との対比も行った．
センサネットワークにプロトコルシナリオ規定法を用いることで，多様化するセンサネッ
– 119 –
第8章
結論
トワーク群を統合的に監理し，センサネットワークアプリケーションを起動させるための基
本的な通信機能とインタフェースを提供することができる．
8.1
今後の課題
提案したプロトコルシナリオ規定法に関する今後の課題を纏めた．
8.1.1
プロトコルシナリオ規定化インタフェースのライブラリ化
今回の提案では，プロトコルシナリオ規定化インタフェースの詳細な仕様について述べる
ことができなかった．これは，このインタフェースに接続する各デバイスの制御プログラム
の仕様が多様に存在しすぎたことが原因である．そこで今後の課題の提案として，デバイス
制御プログラム向けに提供するライブラリの作成が挙げられる．安易にデータベースに頼る
ことなく，プロトコルシナリオ規定化インタフェースと直接接続が可能になると考える．本
研究の最終的な目標として，7.3.1 で述べたようにデバイスの制作段階で直接接続可能なイ
ンタフェースを実装したい．プロトコルシナリオ規定化インタフェースを含む現状のセンサ
ネットワークの通信には Ethernet に集約できると考える．この場合，デバイスとプロトコ
ルシナリオ規定化インタフェースの間，およびプロトコルシナリオ規定法のバックグランド
システム間の通信手段において利用可能な方法を以下に記述する．
ソケット通信機能を利用する
ソケットとは，ネットワークを介して他のホストに接続する際に用いられる接続の端点を
意味し，TCP/IP や UDP/IP 通信をプログラミング上で実装する際に用いられる．このプ
ログラムをデータの授受に利用するホストで起動させることで，データの入出力口として利
用できる．このソケット通信を行うプログラムを，各センサデバイス（あるいはセンサデバ
イス制御プログラム），プロトコルシナリオ規定化インタフェース，バックグランドシステ
ムの構成要素に実装することで，データの授受や，プロ取るシナリオの授受が可能になる．
– 120 –
8.1 今後の課題
フォーム送信機能を利用する
HTML のフォーム送信メソッドである，POST メソッド，GET メソッドを利用してデー
タやプロトコルシナリオの授受を行う．これらはインターネットブラウザを実装したデバイ
スであれば利用可能な通信技術であるため，PC だけでなく PDA や携帯電話でも利用が可
能である．また，PHP や CGI との親和性が高いため，実装の簡易さだけでなく，SQL デー
タベースとの親和性も高い．
電子メールを利用する
POP，SMTP を利用して授受される電子メールを利用してデータやプロトコルシナリオ
の授受を行う．やりとりされる情報はメールの本文領域に記述し，メールを受信するサーバ
で解釈を実行し，各ホストに動作指定を行う．
8.1.2
シミュレータの開発
本研究は新しい通信プロトコルの提案を行ったが，これをシミュレートする装置やプログ
ラムが存在せず，定量的な数値で評価を行うことができなかった．これは，本研究だけでな
く，センサネットワーク全体にも共通する課題である．そこで，今後の課題として，本研究
で提案したプロトコルシナリオ規定法をベースに，様々なセンサネットワークに対応した
ネットワークシュミレータの開発を挙げる．まずはソフトウェアベースで開発を行い，自身
のプロトコルシナリオ規定法の通信経路設計やネットワークアプリケーションについて，定
量的な評価を行うことができれば，本研究で提案した，RFID タグ間仮想通信や複数タグの
読取り法の評価も数値を用いた議論に展開できると考える．
– 121 –
謝辞
本研究を行うにあたり，4 年という歳月の間，多くのご指導を承りました情報システム工学コースの
島村和典教授に心から感謝いたします．特に 2006 年末から 2007 年新年の時期においては，粉骨砕身
の構えでご指導いただき，実際に骨を折っていただいてまで我々に教鞭を振るう，そのお姿には一種
の哲学とアンチテーゼを垣間見た瞬間でもありました．その行動力は今後の私の人生において，絶対
的な目標として掲げ，少しでも追いつけるよう努めてゆく所存であります．また，本研究の副査とし
て様々な御助言を頂きました，情報システム工学コースの浜村昌則助教授と荻原剛志教授に深く感謝
いたします．浜村助教授には，梗概を持参して説明にあがった際に決定的なアドバイスを頂き，それ
からの数日間は久々に頭を活性化することができました．本論文のページ数が数十ページ増加しまし
たことも含め，この場をお借りしてお礼申し上げます．荻原教授には，その寛大なお心で私を幾度と
なく助けていただき，特に 2007 年になってからの TA 業務に関する御仏のような施しがあったから
こそ，今ここに本研究を纏めることができたと言っても過言ではありません．本当にありがとうござ
いました．そして，島村研究室遍照グループのメンバーとして協力戴きました，田村伊知朗氏，野崎
辰海氏に感謝します．特に野崎氏には丁寧な指導をすることができず，しかし御自身で自己解決をさ
れてゆくその姿に色々な意味で感謝致しました．年末年始の働きには関心させられました．修士課程
に進まれてからも，一層の努力を昼行灯の如く遂行してください．
最後に，島村研究室の現行メンバ，昨年，一昨年と卒業されていったメンバも含め，最大限の感謝の
意を表明します．私の蛮行奇行を咎めることもなく，時には協力し，時には共に楽しむことができた
この数年間は全くのストレスフリーな日々でありました．思えばこの大学に入った 6 年前，雨が降っ
たら登校しない等という巫山戯た学生で，今から思えば当時の私の精神は腐りきっていました．そん
な自分が変れたきっかけは，やはり島村研究室に入った事で，留年候補生であった私を快く受け入れ
てくださった島村教授には感謝の言葉もありません．私は島村研究室に入ったとき，やりたいことは
何ですか？と訊かれ，破壊と創造と答えました．最初の 2 年間で島村研究室の破壊と創造を行いまし
た．最後の 2 年間で自分の破壊と創造を行いました．ただし，自分の創造については，作業途中であ
ります．来年度から社会人として，ようやく高知を出てゆける嬉しさを原動力に，今後も自分の創造
を行っていきます．島村研究室のさらなる御発展と皆々様の御多幸を心よりお祈り申し上げ，Web カ
メラでいつも見守ることにします．ありがとう．
– 123 –
参考文献
[1] 高橋翔太, ”RFID タグ間通信のための通信プロトコルアーキテクチャに関する提案”,
平成 16 年度 高知工科大学 学士学位論文, 2005.
[2] 高橋翔太, 赤松仁, 山口巧, 島村和典, ”RFID タグ間アーキテクチャを用いたユーザ履
歴参照型動画配信の提案”, 電子情報通信学会総合大会論文集 pp305, 2005.
[3] 高橋翔太, 山口巧, 島村和典, ”RFID タグ間通信アーキテクチャを用いたユーザ履歴参
照型動画配信システム”, FIT2005 論文集 pp141-144, 2005.
[4] 高橋翔太, 野崎辰海, 田村伊知朗, 山口巧, 島村和典, ”RFID タグ間の仮想通信における
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[5] 高橋翔太, 田村伊知朗, 野崎辰海, 山口巧, 島村和典, ”RFID タグ間通信アーキテクチャ
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[14] 株式会社 NTT ドコモ，”i アプリコンテンツ開発ガイド for DoJa-5.x/5.x LE ∼i アプ
リオプション・i アプリ拡張編∼ 第 1.00 版”, 平成 18 年 10 月 12 日．
[15] 池澤直樹（野村総合研究所）, ”技術開発におけるテーマ評価のポイント”, IT ソリュー
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