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プロジェクトの詳細説明資料(公開) - 新エネルギー・産業技術総合開発
デジタル情報機器相互運用基盤プロジェ クト(情報家電分野) (事後評価)分科会 資料6-2 公開資料 高度情報通信機器・デバイス基盤プログラム 「デジタル情報機器相互運用基盤プロジェクト (情報家電分野)」 第1回事後評価分科会説明資料 議題5-2 個別テーマ詳細説明資料(公開) アプリケーション開発と実証 平成19年1月18日(木) 本文書内で使用されている社名、商品名、及び技術規格名等は、各社の社名や商号、登録商標または商標です。 「デジタル情報機器相互運用基盤 (情報家電)」 (事後評価)分科会 資料 6-2⑥ 「デジタル情報機器相互運用基盤(情報家電)」 (事後評価)分科会資料 プロジェクトの詳細説明資料(公開) 「ECHONET及びZigbeeTMセンサを用いた 生活支援サービスアプリケーションの開発と実証」 株式会社関電工 1/28 1.開発の背景 家電製品とコンピュータ技術・情報通信ネットワーク技術が融合し、街中(モバイル)、地域(コミュ ニティ)等の様々な場面において情報化が進展することが見込まれる。 様々な利用シーンで、多様性を損なわず機器の接続性・操作性を確保することが必要であり、ア プリケーションサービスの安全性・プライバシー保護と、誰もが利用できるバリアフリー化・デジタル デバイド解消等も必要とされる。種々の課題を解決し、様々な情報通信機器が接続されたネット ワーク上で多様なサービス・機能を安全に提供可能とする情報基盤の形成が求められている。 ○ 住宅のネットワーク技術の現状 個別機器毎等のリアルタイムな情報をもとに最適・効果的に稼 動し、管理に必須なネットワーク機能であるECHONET搭載家電 機器が市場にエアコンを中心に登場し始め、その普及台数も100 万台を超えた。 ○ 全電化住宅の普及に必要なサポート技術開発状況 コミュニティ 全電化住宅の普及をサポートするホームネットワークを進める ために、全体の制御をつかさどるゲートウエイ(HGW)や省エネ アプリケーションの開発が必要。 ○ 住宅省エネ化での「ホームネットワーク技術」の導入 地球温暖化、京都議定書の発効とともに、住宅分野での省エネ が従来にも増して必要となる。生活のレベル維持と快適性を担 保しつつ省エネを図るために「ホームネットワーク技術」の導入が 大きな役割を担うと思われる。 2/28 2.目標 本研究開発では、現在の日本のデジタル情報機器関連技術および産業界の発展に欠かすこと の出来ない項目として、下記の3点の目標を設定した。 1.キラーアプリケーションの育成 1.キラーアプリケーションの育成 特に、ホームネットワークの市場普及促進には、本課題が一番確立するべき課題。 特に、ホームネットワークの市場普及促進には、本課題が一番確立するべき課題。 各社の機器であることを気にしないで、共通に受けられるまたは連携して受けられるサー 各社の機器であることを気にしないで、共通に受けられるまたは連携して受けられるサー ビスが要求されている。 ビスが要求されている。 生活者万人が受け入れられるサービスがキラーアプリである。生活に密着したサービス 生活者万人が受け入れられるサービスがキラーアプリである。生活に密着したサービス を消費者は求めており、この点で、本検討を進めることを強く望まれている。 を消費者は求めており、この点で、本検討を進めることを強く望まれている。 2.相互接続性の確保 2.相互接続性の確保 各社の機器が消費者宅で混在することが通常であり、本テーマを課題として取り組む 各社の機器が消費者宅で混在することが通常であり、本テーマを課題として取り組む ことは重要。特に、規格として統一され、連携できることが望まれている。 ことは重要。特に、規格として統一され、連携できることが望まれている。 3.新たな通信媒体との連携 3.新たな通信媒体との連携 ECHONET規格準拠の家電品を対象としているが、ECHOENT規格では、通信媒体は後から設 ECHONET規格準拠の家電品を対象としているが、ECHOENT規格では、通信媒体は後から設 置できる設計になっている点がポイント。ここでは、昨今話題になっている小電力無線 置できる設計になっている点がポイント。ここでは、昨今話題になっている小電力無線 の一種であるZigbeeTMTM通信について、ZigBee 通信について、ZigBeeTMTM対応センサ装置を開発する。 対応センサ装置を開発する。 の一種であるZigbee 3/28 3.本研究の位置づけ 本研究開発の位置づけ(現状・課題、内容、成果)を下記に示す。 現 状 ・ 課 題 1. キラーアプリケーション の育成 2. 相互接続性の確保 研 究 開 発 内 容 ECHONETおよびZigbeeTMセンサを用いた 生活支援サービスアプリケーションの開発・実証 ECHONET対応家電機器 の普及 ( ECHONET 対 応 機 器 : 既に100万台市場投入) 成 果 ① 省エネルギーの為の 優位なアプリの試作 自立を目指す高齢者・ 身障者への生活支援 システムの必要性 ② ECHONET利用による 相互接続性の確立 高度化 【デジタル情報機器相互運用基盤の整備】 デジタル情報機器相互運用基盤の整備】 【デジタル情報機器相互運用基盤の整備】 3. 新たな通信媒体との 連携 ECHONET ベ ー スでの エ ネ ル ギ ー 管 理 ア プリケーション構築 新たな通信媒体 ZigbeeTMの利用 生活支援サービス等 の新たな市場の創生 ③ 新たな通信媒体 ZigbeeTMの利用試作 ネットワークインフラ相互接続技術の高度化 エネルギ利用の効率化・生活支援アプリ実現 新しい製品やサービスの投入・提供 4/28 事業原簿G-1ページ 4. 研究開発概要 1.省エネルギーのための優位なアプリの試作 ホームネットワークの市場普及促進には、キラーアプリケーションの確立が欠くことのできない項目である。生 活に密着したサービスを提供するアプリケーションとして、アプリケーションとシステムの試作・検討を行う。 2.ECHONET利用による相互接続性の検証 いつでもどこでも安心して使えるユビキタスな環境の構築と、さまざまな機器が相互に連携できる相互接続性の 確保に向けた内容を実現する。 3.新たな通信媒体ZigbeeTM対応センサ装置の利用 ECHONETのメリットである通信媒体を後から設置できる点を生かし、小電力無線の一種であるZigbeeTMを利用して 実施する。 3.ZigBeeセンサの開発 エアコン 2.ECHONET利用による相互接 続性の検証 ZigBeeセンサネットワークの開発(要素開発) 壁超ユ ニット アダプタ μiTRON アダプタ μiTRON 壁超ユ ニット on-off 照明on-off Bluetoothによる制御グループ アダプタ μiTRON 人体検知センサー 2-1) インテリジェント化し た分電盤の試作 電力値の測定とネット ワーク対応 Blueooth 2-2) HGW用の電力値 の管理と省エネ化アプ リケーションの試作 1-2) HGWは、Linux・ μ-iTron等をベース に開発する。 HGW (Linux) PC 温度センサー 温度センサー 1-1) 無線系有線系を統合 管理するECHONETベース のHGW開発。 Zigbee GW(μiTRON) ECHONETとZigbeeの整合検討 LAN 1.省エネルギーのための優位なアプリの試作 μ-iTRON、Linuxベースにオープンな 相互運用性を確保した制御アプリ ルーター 2-3) コンテンツサーバ用 の電力値の管理と省エ ネ化アプリケーションの 試作 2-4) TV等への省エネア プリとしての表示方法試 作 エネルギー 管理 インターネット TVインターホン TV等 コンテンツ サーバ 1-3) 表示装置は、TV等を今回の 制御情報表示装置とする。 1-5) 地域情報配信表示端末として、 TV等への表示技術検討。 1-4) TV表示インタホンの 技術検討 ZigBeeセン サネットワー クシステム 電流値 センサー・制御情報 5/28 事業原簿G-5ページ 5-1.成果(1) 1.省エネルギーのための優位なアプリの試作 (1) ECHONETベースのHGW開発(ソフト改良) 無線系有線系を統合管理するECHONETベースの市販のHGWのファームウェアを一部改修し、Bluetooth等の無線媒 体からの情報はECHONETベースのホームゲートウェイ(HGW)を経由しTV等へ情報表示。外部及び制御対象機器間 との相互アクセスを確保できることを確認した。 (2) 組込型HGWへのアプリ実装 HGWは、Linux・μ-iTron等をベースに開発。 (3) TV等への情報表示の検討 表示装置は、TV等を今回の制御情報表示装置とする。 図5-1-1 HGW 図5-1-2 TVへの情報表示 図5-1-3 ネットワーク機器の設定画面 6/28 事業原簿G-7ページ 5-2.成果(2) 2.ECHONET利用による相互接続性の検証 (1) インテリジェント分電盤の開発 インテリジェント化したIT分電盤の試作 (2) HGW用電力値の管理と省エネ化アプリケーション試作 図5-2-1 インテリジェント分電盤 (3)コンテンツサーバ用の電力値管理と省エネアプリ用 データ収納環境の試作 図5-2-2 インテリジェント分電盤内部 (4) TV等への省エネアプリとしての表示方法試作と表示 環境の検討 図5-2-3 画面表示例(エアコン) 7/28 5-3.成果(3) 事業原簿G-10ページ 3.新たな通信媒体ZigbeeTM対応センサ装置の利用 (1)小型汎用化ZigBeeTMセンサ開発 (2) ECHONETとZigBeeTM整合性 図5-3-1 ZigbeeTMモジュール (3)部屋間通信のための壁越えユニット 図5-3-2 壁超え用通信モジュール 8/28 6-1.実証実験(1) 事業原簿G-15ページ 評価結果 デモ1 ECHONETによるピークコントロール効果検証 電子レンジ、エアコンなどの電力負荷の大 きい機器が稼動中に、ITIHクッキングヒータ ◎(良好) 電子レンジとエアコンが 稼動中 をフルパワーで稼動させる。 HGWが状況を理解し、エアコンへパワー 削減指令を出す。 クッキングヒーター フルパワーON エアコンがパワーダウンした運転状態になる ことにより、ブレーカーは落ちず、料理を進 めることが出来る。 エアコンのパワーをダウン (風は見えないので、電力消費量ダウンしている旨の表示) 9/28 実証実験内容 · · 6-2.実証実験(2) 事業原簿G-16ページ 新たな通信媒体ZigBeeTM対応センサ装置 に関する実証実験 評価 ・人感センサによる不在検知と自動消灯コントロール効果検証 ・温度センサによる冷暖房注意喚起の効果検証 ・ECHONETとZigBeeの相互接続と部屋間通信の検証 デモ2 人感センサによる不在検知と自動消灯コントロール効果検証 ◎ ◎ ○ 評価結果 ◎(良好) 10/28 事業原簿G-26ページ 7.実証実験アンケート 不明 5% (1)電気使用量 (2)今月の累積電力使用量 非常に役 立つ 37% (3)今月末までの見込み電力量 役立つ 58% 非常に役立つ 役立つ 不明/役立たない (4)前年同月の電力使用量 0% 20% 40% 60% 80% 100% (n=19) 電力モニタの表示項目と有用性 (1)電気使用量 電気使用量表示につい ての評価 役立たない 0% 役立つ 38% 非常に役立 つ 62% 有用 53% 非常に有 用 47% その他 25% 適切 75% 在/不在検知 画面表示まで の時間 省エネモード評価 11/28 開発成果および実証実験の成果とも良好であり、宅内ネットワークシステムへの 適用の有用性を確認することが出来た。 今後、アプリケーションの詳細な内容を詰め、居住者のニーズに適応する付加価値の高いサービ スの提供について、実用化、製品化開発を継続的に進める予定である。 ■今後の事業化スケジュール ■H18年4月から12月の実績 各種展示会出展により事業化への足がかりを掴むための活動を行った。 ①CEATECへの出展 (プラットフォームビジネスアリーナブースへの出展) ②Telecom2006香港への出展 ③平成18年度情報家電活用基盤整備事業「デジタルコミュニティ推進事業」への参加 12/28 13/28 2007/1/18 「デジタル情報機器相互運用基盤 (アプリケーション開発と実証)」 (事後評価)分科会 資料6-2⑦ 事業原簿 H-1ページ 「デジタル情報機器相互運用基盤(アプリケーション開発と実証)」 (事後評価)分科会資料 プロジェクトの詳細説明資料(公開) LED照明によるデジタル情報機器相互運用技術の研究開発 NEC NECライティング 14/28 背景(1):LEDが変える照明の市場 事業原簿 H-10ページ LEDの輝度は2010年には照明に耐えうるものとなる。 LEDは照明に配置、発色の自由を与え、新たな市場を創造する。 2010年には蛍光灯と同等の明るさに ご案内サイン 900 800 700 新しい照明の可能性: 多点照明へ 600 LED照明 (Lm) 蛍光ランプ (Lm) 白熱ランプ (Lm) 500 400 壁面、カラー照明へ 300 LED照明:ダウンライト形 蛍光ランプ:60W相当タイプ 白熱ランプ:60W形 200 100 Lm0 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010年 図1.明るさのトレンド予測 通信インフラへ 買い物かごへCM配信 JapanShop2006より 15/28 背景(2):LED照明による可視光通信 事業原簿 H-10ページ 可視光通信とは 特徴 LEDを点滅させて目に見える 光でデータを受け渡す データ信号 LED (発光ダイオード) 0 1 0 1 0 1 0 LEDは非常 に速い速度 で点滅可能 オンオ フ変調 点灯 可視光 消灯 光受信 1 0 1 0 1 0 データ信号受信 一般ユーザにわかりやすい。 – 情報発信源、通信可能範囲が目に見 えてわかる。 ①受光機を向けた対象物だけの情報が 得られる(ピンポイント関連情報提供)。 ②光が漏れなければ、通信も漏れない。 可視光域は人間に安全なため、照明に用 いている数ワットという高い電力でそのま ま送信する事ができる。 – 電磁波の影響も無く、病院や視覚障害 者誘導システムとしても利用可能。 – 将来はGbpsクラスの通信速度の可能 性も。 照明機器への応用は、照明は至る所に設 置されているため、ユビキタスなワイヤレ ス環境が構築できる。 16/28 可視光通信アプリケーションの可能性 事業原簿 H-16ページ PLCなど有線ネットワークの無線アクセス手段として、単独で機器間通信手段として LEDスポットライト 展示会/製品情報 LED非常口サイン (画像、音声等) 位置情報 LED信号機 LED屋内ライト ITS情報 高速データ ダウンロード 車-車間通信 17/28 技術ポイント(1):照明用変調方式と標準化活動 事業原簿 H-4ページ 採用した通信方式 ・100~120Hz交流ならびインバータ雑音光を出す蛍光灯と共存のためサブキャリア変調 ・照明では明るさが重要であるので点灯時間比率が大きく高発光効率が必要 ・変調することによって照明に人間が見てちらつきがあってはいけない →SC-4PPM(Sub-Carrier 4 Pulse Position Modulation)を、採用 0 データ 4PPM信号 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 点灯 消灯 スロット(C1) シンボル(D1) サブキャリア周波数:28.8KHz データレイト:4.8Kbps 可視光通信コンソーシアム(VLCC)にて規格化し、 JEITA(AV&ITシステム標準化委員会)にて標準化作業中 18/28 技術ポイント(2):高速を目指す照明用変調方式の将来性 Gbpsクラス通信への課題と施策 当面LED(デバイス)は明るさとコストで既存機器を越えることに注力 ~照明機器としては色、通信などによる付加価値を目指すか??~ 事業原簿 H-4ページ 1.サブキャリア周波数の選択 プラズマ表示(PDP)など高速スイッチング機器以上の周波数の確保(業界標準) 2.デバイスの周波数応答性 蛍光体を使わないマルチチップの照明機器(色による付加価値化とともに) 3.通信方式 表2. 白色LEDの種類と特徴 マルチチップによる多重通信方式の開発 方式 第1世代:速度は1Mbps以下 第2世代:速度は1Mbps以上 光MIMO (Multi Input Multi Output) などで Gbpsの可能性あり 青色LED+黄色蛍光 シング 体 ルチッ 紫色(近紫外)LED+ プ型 RGB蛍光体 RGBの3原色LED の混光 マルチ チップ 補色となる2色LED 型 の混光 演色性 備考 約80 現在の主流方式 90 以上 寿命の改善が課題 約85 約25 各色LEDのバラツキ抑 制が必要 (注)演色性とはその光源下でみた物体色の見え方が白熱電球や太陽光 の下で見た見え方にどれだけ近いかを表す数値。100が最大(理想)値 19/28 技術ポイント(2):PLCとの組み合わせシステム 事業原簿 H-11ページ センサーとPLCを組み合わせて、照明器をHUBとする可視光による無線通信システム ①人感(遠赤外線)センサーによる人の所在検地 ②PLCを介した機器制御(点滅)と無線情報通信(警告情報) ③赤外線リモコンによるオンデマンド画像配信 ①人感センサーに よる所在検知 ECHONET モデム ECHONET モデム 人感センサ 付きLED照明 人感センサ からの情報 ホームコントローラ:火災、 侵入者、電話着信、来客 など情報管理 ③赤外線リモコン による画像要求 ECHONET モデム 照明の“点滅”で 緊急事態を通知 ②可視光通信 可視光通信 人感センサ 付きカメラ 電力線 ②点滅制御 1.何が起きている か、詳細警告(H17年度) 2.オンデマンドで 画像入手(H18年度) 端末 20/28 実証実験とアンケート結果 (H18年3月7日~10日 Japan Shop2006(NECライティングブース)) 事業原簿 H-12ページ (5)ガーデンライトに防犯センサがついたら 便利だと思いますか? わからない 10% その他 2% シーリングライト 赤色点滅 便利でない 2% 人感センサー付き ガーデンライト (来訪者検知) 便利だと思う 86% 絵画バックライト 赤色点滅 警報情報 表示 (1)照明が点滅してアラームを伝えるのは 分かりやすいでしょうか? どちらとも言え ない 18% その他 0% (2)照明の色が変化してアラームを伝えるのは 分かりやすいでしょうか? (4)照明のリモコンで情報を見れたら使ってみますか? その他 2% その他 0% どちらとも言え ない 30% わからない 29% 分かりにくい 8% 分かりにくい 4% 分かりやすい 74% 分かりやすい 66% 使いたくない 4% 使ってみたい 65% PDA端末 21/28 照明器具回路・可視光受信回路構成(H18年度) 事業原簿 H-9ページ PLC MODEMに可視光通信部(下り)、赤外線通信部(上り)、遠赤外線センサーを組み合わせた照明機器 LED照明 PLC回路部 人感センサー/赤外線信号受信部 PLC信号 AC100V→24V電源 遠赤外線 LED電源回路 赤外線信号受 光部 受信センサー PLC信号受 信回路 静止画転送 要求 (下り情報) LED制御 回路 信号復調回路 (上り情報) PLC信号制御 マイコン パワーLED 信号コード解析(マイコン) 照明器具 可視光信号 フォトダ イオード Band Pass Filter AM 検波 Low Pass Filter データ受 信処理 可視光受信回路 22/28 ②赤外線リモコンによるオンデマンド画像配信の追加 (H19年3月展示会(ライティングフェア)で実証実験予定) 事業原簿 H-12ページ 来訪者があると光の点滅で知らせ、照明に向けた端末には来訪者 の姿を映す。(耳の不自由な高齢者に光点滅によるアラーム) PLCモデムのLED照明内部への組 ECHONETモデムのLED照明内部 への組込み 込み 人感センサつき LED照明 PLCネットワーク カメラ ホームコン トローラ 人感センサにより来訪 者検知、ECHOネット経 由でLED照明に通報、 カメラにて静止画伝送 人感センサつき LED照明 人感センサつき LED照明 赤外上り信号に よるリクエスト 液晶ディスプレイつ き照明リモコンへ 静止画配信 23/28 美術館・博物館向け小型軽量端末の開発 (H19年3月展示会(ライティングフェア)にて実証実験予定) 事業原簿 H-8ページ 標準の有用性を実機、実フィールドで証明、実用化のノウハウを獲得 日本の得意なモノつくりで端末構成のひな形(ドミナントデザイン)を押さえる PDAベースでは大きく、数時間しか電源が持たない 安価、軽量な専用端末 低消費電力部 起動トリガ 低消費電力部は徹底し た低消費電力で電池1 本で1ヶ月駆動 コンテンツ部 起動トリガで起動しコンテ ンツを受信して1次的情報 を液晶パネルに表示 91mm x 54mm x 19.5mm(突起物を除く) 24/28 小型軽量端末の利用シーン リアルと情報を結ぶ端末/情報はICカードで持ち帰り、さらに詳しい情報を得る 事業原簿 H-8ページ 小型軽量端末の小型液晶ディスプレイで受信し た情報の概要は分かる 非接触ICカード経由 でURLを転送 美術館 LED照明 詳しい情報を URLから得る 連動して様々 なビジネスへ インターネット 紐付け 従来の可視光受信端末 は、PDA+アダプタ →実用性が乏しい この絵、 とっても良 いな こんな絵が あったんだ よ! 安価な非接触 ICカードで URL持ち帰り URLが記録 される いいわね!このままPCか らレプリカを注文しましょう 25/28 今後の可視光ビジネス推進方策 1.LED照明の一般家庭への普及に先行してビジネス化を推進 2.技術的には通信速度の高速化に向け研究開発を推進 事業原簿 方策1:光の直進性を生かして LED光IDを動画カメラ(イメー ジセンサ)で高い位置精度で 検出 H-16ページ 方策2:美術館・博物館などに おける貸し出し可視光端末に よる情報提供サービス普及を 推進 参加企業など との協力 2つの光IDによる 位置+方向検出 天井にカメラ2台設置 VLCC (可視光通信コンソーシアム) 2つのカメラ視野間で のハンドオーバ実現 村田機械殿との国際物 流展展示(2006年9月) 26/28 成果と普及活動(特許、論文、広報) 特許 事業原簿 H-16ページ 出願番号 出願日 名称 出願者 特願2006-337151 2006.12.14 光通信システム、コンテンツ送信装置、コンテンツ受信装置及び光通信方法 NEC 特願2006-340526 2006.12.18 可視光制御装置、可視光制御回路、可視光通信装置および可視光制御方法 〃 特願2006-285046 2006.10.19 タグ管理システムおよびタグ管理方法 〃 論文、刊行物(部分協力) No. 題名 執筆者 刊行物 掲載日 1 将来の照明システムに望むこと NECライティング 大川内 治 照明学会誌Vol.90 No.7 2006年7月 2 照明学会関西支部 第2回専門講習会より-各種通信 方式における次世代照明器具とその周辺システム NECライティング 福田智之 電球工業会会報 7月号 2006年7月 3 可視光通信における通信可能距離の検討 NECライティング 岩切敏哉 照明学会全国大会論文集 2006年8月 4 可視光通信の世界 慶應義塾大学 中川正雄 監修 可視光通信の世界 (工業調査会) 2006年2月 5 可視光通信 -目に見える光によるユビキタスな通信- 慶應義塾大学 春山真一郎 電設技術8月号 2006年8月 広報(関連) 発表日 内容 掲載結果 発表者 2006.9.5 「次世代ロジスティクス・ソリューション」を世界で初めて 開発し、実証実験を開始 http://www.itmedia.co.jp/enterprise/articles/061 2/08/news004.html 他5件 NEC,村田機械 27/28 (参考) 可視光通信コンソーシアム (VLCC:Visible Light Communication Consortium) 事業原簿 H-3ページ ・慶応義塾大学を中心に2003年11月に設立 ・可視光通信の研究開発・普及促進・標準化を目的に活動中 ・通信事業者、照明機器、信号機器、LEDメーカ、電力会社、 電子機器メーカ、建設会社など様々な業界から現在23社が参加 会員:2006年11月現在(順不同) 東京電力株式会社 KDDI株式会社(株式会社KDDI研究所) 日本電気株式会社 松下電工株式会社 日本信号株式会社 社団法人日本農村情報システム協会 (株式会社情報システム総合研究所) 株式会社東芝 SAMSUNG ELECTRONICS CO., LTD アバゴ・テクノロジー株式会社 豊田合成株式会社 ソニー株式会社 株式会社NTTドコモ 京セラ株式会社 カシオ計算機株式会社 浜松ホトニクス 清水建設 NECライティング株式会社 株式会社イーウィズユー 株式会社中川研究所 株式会社フジテレビジョン ソーバル株式会社 大井電気株式会社 三井住友建設株式会社 28/28