情報家電 コンピュータ センサネットワーク
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Transcript 情報家電 コンピュータ センサネットワーク
先端ITプログラム
アクチュエーション
講義内容
アクチュエーション概要
情報家電
ロボット
アクチュエーションとは
実空間におけるモノの作動
機械などが実空間上で作用すること
ロボットの動作
身近なアクチュエーション
スピーカーで音を出す
ライトの点灯やプロジェクタの制御
情報システムにおけるアクチュエーション
情報システムの1出力として利用
入力: センシングデータやユーザ入力
プロセッシング: 情報処理
出力: アクチュエーション
センシング
データ
プロセッシング
ユーザ入力
アクチュエーション
アクチュエーションの例
ライト制御アプリケーション
部屋の環境情報
暗い
静か
人がいる
センシング
プ
ロ
セ
ッ
シ
ン
グ
部屋が暗い
プロセッシング
電気をつける
アクチュエーション
ユビキタス空間におけるアクチュエーション
ネットワークと連携したアクチュエーション
センサネットワークやコンピュータ機器、コンテンツ
などと連携して作動する
例:ホームネットワークにおけるアクチュエーション
分散コンピュータ
コンピュータ
インターネット
センサネットワーク
コンテンツ
アクチュエーション
情報家電
ロボット
ホームネットワークシステム
モバイル機器
コンテンツサーバ
扱うアクチュエーションのテーマ
情報家電
ネットワークに接続し制御可能な機器
身近に利用できるアクチュエーションとして普及しつ
つある
ロボット
情報家電
情報家電とは
ネットワークに接続できる通信機能を備えた家
電製品(テレビ、冷蔵庫、エアコンなど)
PCや他の情報家電から制御できるようになる
ネットワークに接続した他の機器と連携する
コンテンツをダウンロードして利用できる
ホームサーバ
白物家電
ネットワーク化
(ホームネットワークの構築)
コンピュータ
AV機器
情報家電の例
デジタルTV/デジタルビデオ
テレビ番組への参加
外出先・携帯電話から録画予約
電子レンジ
インターネットからダウンロードしたレシピに合わ
せて食品を温める
スマートフォン
音声通話
メールやWebの閲覧
iPhone
ホームネットワーク
Ethernet
無線LAN
IEEE802.11b/a/g
IEEE802.11n
バックボーンネットワーク
無線PAN(Personal Area Network)
Bluetooth (IEEE802.15.1)
UWB (IEEE802.15.13a)
ZigBee (IEEE802.15.4)
用途
センサネットワーク
ZigBee
UWB
Ethernet
無線LAN
Bluetooth
情報家電
コンピュータ
IEEE802.11n
実効速度100Mbps以上の無線LAN規格
802.11a/b/gと比べて高速
情報家電においてマルチメディアコンテンツ配
信に適している
地上デジタル放送の情報レートは最大23Mbps
Bluetoothとは
近距離の無線通信規格
携帯や固定の電子デバイスのケーブル接続の代
替として考案された
低消費電力、短距離通信、低コスト
2.4GHzの周波数帯を用いる
半径10m程度の通信距離
Bulutooth利用用途
ハンズフリー音声通話
モバイルヘッドセット
ダイヤルアップ
push型情報配信端末
ネットワーキング
Bluetoothのトポロジー
ピコネット
1つのマスタと最大7台のスレーブ
Piconets
Master: ホッピングパターン決定
(周波数、タイミング)
Slave: データ送受信最大7台
Piconets
Piconets
Piconets
Scatternet
Bluetoothプロトコルスタック
アプリケーション
プロファイル
L2CAP layer
L2CAP Resource
Manager
Channel
Manager
HCI
Link Manager layer
Device
Manager
Baseband layer
Radio layer
Link Manager
Baseband Resource Manager
Link Controller
RF
コアシステム
Bluetoothコアシステム
HCI(Host Controller Interface)
ホストとホストコントローラとの通信を扱う
HCIスタックが実装されていない場合
Bluetooth機器独自の接続方式を実装する必要がある
HCIスタックが実装されている場合
ハードウェアを意識せずに、アプリケーションを実装できる
L2CAP (Logical Link Control and Adaptation Protocol)
パケットの分割や複数接続を扱いHCIを抽象化
Bluetooth機器独自の通信仕様を意識せずにアプリ
ケーションを実装できる
Bluetoothプロファイル
Bluetoothを用いて接続される両端の機器の
使用やその間の通信プロトコルなどの定義
サービス
周辺機器が提供する機能
プロファイル
サービスを提供、利用するために必要な機能や仕様
例:Headset Profile –携帯電話用ヘッドセット-
Bluetoothを用いたサービスは、接続される両端の機器が
同じプロファイルをサポートする必要がある
プロファイルの一部列挙
基本プロファイル
GAP (General Access Profile)
デバイスの発見、接続
SDAP
(Service Discover Application Profile)
サービス探索
SPP (Serial Port Profile)
シリアルポート接続エミュレーション
Ver1.1定義
OPP (Object Push Profile)
オブジェクト転送
AVプロファイル
A2DP (Advanced Audio Distribution Profile)
オーディオデータ転送
BlueZ
BlueZとは
Linux上でBluetoothデバイスを制御できる
Bluetoothを用いたプログラムを作成するライブ
ラリがある
Linux上のアプリケーションからオーディオデータ
を転送などBluetoothの機能を利用できる
UWB
近距離高速通信が可能な無線技術
位置測定やレーダーの機能も持ち合わせる
Wireless USBの基礎技術
通信距離は10m
次世代情報家電や携帯端末、コンピュータ周辺機
器の基礎技術として注目されている
ZigBeeネットワーク
コーディネータによるPANの立ち上げ
管理者ノードとしてPAN(Personal Area
Network) IDを割り当てる
PAN ID: 16bit 符号なし整数
ネットワークへの参加
ルータまたはエンド・デバイスはコーディネータを
見つけるとネットワーク・アドレスを要求する
ネットワーク・アドレス: 16bit符号なし整数
アソシエート
特定の親ノードと結びつきネットワークの一員となるこ
と
ZigBeeネットワークトポロジ
スター・トポロジ
アソシエート
クラスタ・ツリー・トポロジ
クラスタ
メッシュ・ネットワーク
コーディネータ
ルータ
エンド・デバイス
ZigBee・アーキテクチャ
アプリケーション層(APL)
ZigBee
アプリケーション・フレームワーク(AF)
デバイス・
ZDO
アプリケーション・
インタフェース オブジェクト
オブジェクト
(ZDO)
アプリケーション・サポート・サブ層(APS)
ネットワーク層(NWK)
メディア・アクセス層(MAC)
物理層(PHY)
情報家電の標準
DLNA (Digital Living Network Alliance)
機器間が通信する際の手順 (UPnP)
各社の製品が共通に対応すべきCODEC
ユーザインタフェース
OSGi
Javaに基づくサービスプラットフォーム
他にも多くの標準がある
PC機器・AV機器・白物家電・センサーなど
ネットワーク間における互換性を保障する
情報家電における主要技術
独立行政法人
情報通信研究機構
http://www.venture.nict.go.jp/trend/kaden/index2.html
UPnP (Universal Plug and Play)
ネットワークデバイスやサービスの検出と制御
を可能にするプロトコル
デバイスはネットワークに参加して動的に IP アド
レスを取得
自らの機能を通知
ほかのデバイスのプレゼンスと機能の情報を取得
デバイスは互いに直接通信でき、それによってピ
ア ツー ピア ネットワークが可能
UPnP利用の例
UPnP対応の目覚まし時計のアラームを7:00
に合わせます
翌朝7:00にアラーム音で起きると、UPnP対
応のトースターが目覚まし時計と同期してパン
を焼き始めます
ユーザは目覚めてすぐに焼きたてのパンを食
べることができます
UPnPプロトコルスタック
UPnPネットワークコンポーネント
UPnPネットワーク
SSDP: Simple Service Discovery Protocol
ネットワーク サービスが検出される方法を定
義
サービスを検索し発見されたサービスをアナウン
スする
デバイスが検索要求を受信すると、検索基準に一致
するか調べる
一致していた場合、ユニキャストSSDPレスポンスが
コントロール ポイントに送信されます
HTTP と HTTPMU に基づく
UPnP デバイスはマルチキャスト ポートをリッスン
する
情報家電OS
TRON
Linux
Windows CE .NET
ロボット
To be continued