「ZigBee対応」をうたう無線センサ・ネットワーク・モジュールが続々と ――センサ総合展2005
2005年4月6日～8日，東京ビッグサイト（東京都江東区）にて，センサに関する技術に関する展示会「センサ総合展2005」が開催された（写真1）．近年，温度や湿度，位置などのセンサ情報を無線通信で取得するワイヤレス・センサ・ネットワークが注目されている．展示会場には「センサネットワークゾーン」が設けられ，短距離ワイヤレス通信規格「ZigBee」を利用したセンサ・ネットワーク・モジュールの展示やデモンストレーションが多くのブースで行われていた．また，スカイリー・ネットワークスやクロスボーなどは，アドホック型ネットワーク用に独自に開発した通信プロトコルのデモンストレーションを行った．
[写真1] センサ総合展2005
2005年4月6日～8日，東京ビッグサイトにて開催された「センサ総合展2005」への来場者は2万9千人を超えた．
●物流管理，セキュリティ向けのセンサ・モジュールにZigBeeを採用
ZigBeeは，ネットワーク層以上を規定した短距離の無線通信プロトコル規格である．2004年12月に最終仕様がZigBee Allianceから発表された．物理層およびMAC（media access controller）層については，IEEE802.15.4に準拠している．データ転送速度は最大250kbpsとBluetoothなどと比べて低速だが，消費電力が低く，電池寿命は年オーダになるという．家電ネットワークや産業用モニタ/制御システム，センサ・ネットワークなどで利用される．
NECのブースでは，NECエンジニアリングが開発したZigBee対応のセンサ・モジュール「ZB24FM」のデモンストレーションが行われた（写真2）．モジュールの外形寸法は37mm×23mm×6mm．RF ICやマイクロプロセッサ，アンテナ，外部センサ接続用コネクタなどが搭載されている．ZigBeeのプロトコル・スタックはマイクロプロセッサに実装されている．2005年5月からサンプル出荷を開始する．量産出荷の開始時期は，同年7月末を予定している．家電ネットワークやセキュリティ機器における需要を見込んでいる．
[写真2] NECエンジニアリングのZigBee対応センサ・モジュール
本モジュールにGPSと加速度センサを接続して，衝撃や位置情報などを取得するというデモンストレーションが行われた．物流における利用をイメージしている．青い線で囲んだ部分がZigBeeモジュール．本モジュールに搭載されているRF ICやマイクロプロセッサは，米国Freescale Semiconductor社製．
また同ブースでは，NEC三栄による備蓄米貯蔵倉庫の温度・湿度モニタのデモンストレーションが行われた（写真3）．温度センサと湿度センサを取り付けたセンサ・モジュールのデータを，中継器を介して受信端末に無線で送信する．利用する周波数帯は2.4GHzで，データ転送速度は最大250kbps．センサ・モジュールと中継器の通信距離は最大30mである．受信端末とパソコンの間の通信は，RS-232-CまたはUSB 2.0を介して行う．
2005年4月中に，本モニタ・システムを用いた実証実験を開始するという．センサ・モジュールの動作電圧は3V，動作時の消費電流は12μA．10分間隔で本モジュールが動作した場合，単3電池2本で1年間駆動する．
(a)デモンストレーションのようす
(b)無線モジュール
[写真3] NEC三栄のデモンストレーション
備蓄米貯蔵倉庫の温度・湿度モニタのデモンストレーション．本デモンストレーションで用いたセンサ・モジュールは，NECエンジニアリングのZigBee対応センサ・モジュールとは別物である．
一方，日立製作所は無線センサ・モジュールの試作品を展示した（写真4）．試作品では，通信距離が10m程度の微弱無線を利用している．現在，ZigBeeに対応したモジュールを開発しているという．2006年度中にはZigBee対応製品を出荷する予定．こうしたセンサ・モジュールは，施設の安全管理やセキュリティなどに応用される．
[写真4] 日立製作所のセンサ・モジュール
本モジュールには光センサが取り付けられている．温度センサや圧力センサなどを取り付けることもできる．
●独自の通信プロトコルによるアドホック型無線ネットワーク
スカイリー・ネットワークスは，アドホック型無線ネットワーク向けに開発したプロトコル・スタック「MicroDECENTRA（Ver.3.0)」のデモンストレーションを行った（写真5）．アドホック型はアクセス・ポイントが不要で，無線端末どうしが直接通信し合うネットワークである．
MicroDECENTRAは，メッシュ型，スター型といったネットワーク・トポロジに対応している．ノード間では自動的に時刻同期が行われ，必要なときだけノードを起動させてデータの送受信を行うため，消費電力を抑えることができる．コード・サイズは20kビット．ソフトウェアの開発言語はC言語．OSはμITRONに対応している．
本プロトコル用の評価キットや開発キットも提供する．例えば，開発キットは3台の無線端末，サンプルのプロトコル・スタック，コンパイラ，ROMへの書き込みツールなどが含まれる．無線端末は2.4GHz帯を利用している．データ転送速度が1Mbpsの場合の見通し通信距離は80～100m，250kbpsでは200m．
本展示会では，無線ネットワークのノードの一つを箱の中に入れ，電波が届きにくい環境でネットワークがどのように構築されるのかをデモンストレーションした．この場合，箱の中のノードはホストに直接電波が届かないことを判断すると，ノードどうしのバケツ・リレーでホストまでデータを送れる別の経路を見つけ出す．こうした通信経路の制御を本プロトコルが行う．
これとは別に，同社はパソコン間をワイヤレスLAN（IEEE802.11b）で接続するプロトコル・スタック「DECENTRA」も提供している．対応OSはWindowsとLinux．映像や音楽などのデータ量の多いアプリケーションに適している．
(a)デモンストレーションのようす
(ｂ)無線モジュール（ノード）
[写真5] スカイリー・ネットワークスのデモンストレーション
(a)の右上にある黒い金属製の箱の中にノードが入っている．直接ホストとなる端末と通信できないので，通信可能な別の経路を見つけてデータを転送する．
シリコンセンシングシステムズジャパンのブースでは，米国Crossbow Technology社のアドホック型無線ネットワーク「MOTE」のデモンストレーションが行われた．本ネットワークは，同社のセンサ付きアクティブ型RFIDタグと無線センサ・ネットワーク向けのソフトウェア「TinyOS」で実現されている．例えば，2005年4月から量産出荷が開始される「MICA-z」はIEEE802.15.4に準拠している．通信プロトコル処理にはTinyOSを利用している（写真6）．MICA-zの動作電圧は3V，消費電流は受信時が40mA，待機時が30μA．外形寸法は64mm×35mm×27mm（アンテナを除く）．現在，ZigBeeに対応したソフトウェアを開発中であり，将来的にはTinyOSとZigBeeの両方のプロトコルに対応していきたいという．
なお，2005年3月に，Crossbow社は住友精密工業と合弁会社「クロスボー」を設立した．同社は，Crossbow社のセンサ・ネットワーク関連機器の販売，技術サポートなどを担当する．
[写真6] Crossbow社のMICA-z
MICA-zの見通し通信距離は20～30m．7.4MHz動作のCPU，プログラム・メモリとして128Kバイトのフラッシュ・メモリ，データ・メモリとして512Kバイトのフラッシュ・メモリが搭載されている．
また同社は，MOTE向けのデータ閲覧ソフトウェア「MOTE VIEW 1.0」のデモンストレーションも行った（写真7）．本ソフトウェアを用いて，センサ・ネットワークのトポロジやセンサ・データ（表，波形）を表示する．データの更新は最小1秒間隔で行える．
(a)デモンストレーションのようす
(ｂ)MOTE VIEW 1.0に表示された波形
[写真7] MOTE VIEW 1.0のデモンストレーション
亀の背中に，加速度センサを接続したRFIDタグ「MICA2DOT」を取り付けている．亀の動きによる加速度の変化をMOTE VIEW 1.0に波形として表示させた．MICA2DOTの外形寸法は直径25mm，高さ6mmの円筒型．ボタン電池1個で駆動する．
