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 スピーカーで音を出す ロボットの動作 ライトの点灯やプロジェクタの制御 身近なアクチュエーション

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 プロセッシング アクチュエーション センシング データ ユーザ入力

アクチュエーションの例  ライト制御アプリケーション 暗い 静か人がいる 部屋の環境情報 電気をつける 部屋が暗い センシングプロセッシング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 インターネット コンテンツサーバ 分散コンピュータ コンテンツ ホームネットワークシステム 情報家電 コンピュータ センサネットワーク ロボット アクチュエーション モバイル機器

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 コンピュータ 白物家電 AV 機器 ネットワーク化 （ホームネットワークの構築） ホームサーバ

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

Ethernet 無線 LAN Bluetooth ZigBee ホームネットワーク  Ethernet  無線 LAN IEEE802.11b/a/g IEEE802.11n  無線 PAN （ Personal Area Network) Bluetooth (IEEE ) UWB (IEEE a) ZigBee (IEEE )  用途 情報家電 コンピュータ センサネットワーク UWB バックボーンネットワーク

IEEE802.11n  実効速度 100Mbps 以上の無線 LAN 規格 a/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 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 Scatternet

Bluetooth プロトコルスタック Radio layer RF Baseband layer HCI Link Controller Baseband Resource Manager Device Manager Link Manager layer Link Manager L2CAP layer L2CAP Resource Manager Channel Manager コアシステム プロファイル アプリケーション

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  クラスタ・ツリー・トポロジ  メッシュ・ネットワーク コーディネータ エンド・デバイス ルータ アソシエート クラスタ

ZigBee ・アーキテクチャ 物理層（ PHY) アプリケーション・フレームワーク（ AF) アプリケーション・ オブジェクト ZigBee デバイス・ オブジェクト （ ZDO ） アプリケーション層（ APL ） メディア・アクセス層（ MAC) ネットワーク層（ NWK ） アプリケーション・サポート・サブ層（ APS ） ZDO インタフェース

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

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