IEEE802.15での標準化活動wi-fils.org/Top/wp-content/uploads/2015/11/9-3-1.pdf2015/11/09 · IEEE 802.15 projects 内容 802.15.1 A Wireless Personal Area Network standard based

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IEEE802.15での標準化活動-IEEE国際標準化の活動の経験からみた今後の標準化戦略-

IEEE802.15での標準化活動-IEEE国際標準化の活動の経験からみた今後の標準化戦略-

平成27年9月4日

京都大学大学院情報学研究科教授

IEEE Dyspan Standards Committee (IEEE1900.x) 議長

IEEE802.15.4g, 802.15.4m, 1900.4 副議長

TIA TR-51 副議長

原田博司

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標準化とは標準化とは

標準化とは多くの会社により開発ができる共通仕様を定義することにより，商用品の価格の低廉化，小型化が促進

その結果，大きな市場を構築し，市場が大きくなることにより，さらに，その商用品を用いた関連事業，異業種との協業も含めて市場が巨大化できる

標準化における“良い標準化”と“悪い標準化”良い標準化

“各企業がもつ知的財産をそれぞれが共有し，最もよい特性が得られることができ，かつ参加した企業が適切な対価で知的財産を共有できる仕組みを有する ”標準化

悪い標準化“一社もしくは一国が独占してすべてを支配的に決めてしまい，標準化された知的財産も特定のものしか利益を得ることができない ”標準化

目的できるだけ良い標準化を生むために，筆者が経験したIEEE802/1900での15の標準化の例をもとにして，標準化の意義・必要性，各標準化の特徴，標準化に採用されるための方策，標準化参加の企業の評価基準についてまとめる


IEEE標準化の構造IEEE標準化の構造

IEEE Standard Association (IEEE SA)

IEEE Standard Association (IEEE SA)

IEEE Sponsor Committee

IEEE Sponsor Committee

Standard WorkingGroup

Standard WorkingGroup

Standard Task GroupStandard Task Group

(ex) IEEE 802, IEEE1900 (Dyspan-sc)

(ex) IEEE 802.15, IEEE1900.1

(ex) IEEE 802.15.4g. IEEE 802.15.1

IEEE標準化の議長、副議長といってもいろいろなレベルの議長（スポンサーレベル、ワーキンググループレベル、タスクグループレベルがある。一言で“IEEE標準化議長”といってもどのレベルの議長なのか確認することが重要。

なぜならスポンサー毎にかなり委員会運営に特異性があるため。（講演者原田の場合は、スポンサーレベルの議長、WGレベルの副議長、

TGレベルの副議長の経験がある）


IEEE802標準化IEEE802標準化

WRAN

Smart meters Monitoring

Devices

Power Plant Farm House

Metropolitan AreaWRAN Base Station

Metropolitan Area

Local Area

Personal/Home Area

WMAN Base Station

WLAN Base Station

Regional Area

802.15

802.11

802.16

802.22

WPAN

WLAN

WMAN

Ref. IEEE802.22-11/73r2をもとに修正

5 Copyright © 2015 Kyoto University and NICT. All Rights Reserved

My standard actives in IEEE-SA(over 1000 contribution documents from only one group)

My standard actives in IEEE-SA(over 1000 contribution documents from only one group)

標準化団体グループプロジェクトの内容講演者がマネージメントをしていたグループでついていた役職

IEEE 802

(Sponsor IEEE Computer Society)

802.22 54MHzから862 MHzまでのVHF/UHF帯のTV用周波数における固定利用の可搬型端末と専門家によって設置された基地局とのpoint-to-multipoint型の無線地域ネットワーク（WRAN)を実現するための無線通信方式の標準化

Vice chair、Secretary

802.22b 22の拡張、センサー等のモニタリングアプリケーションへの拡張に関する標準化 Chair、Secretary

802.11af TVホワイトスペース周波数帯における802.11の物理層およびMAC層に関する標準化


802.11ad ミリ波周波数帯における802.11無線LANの物理層およびMAC層に関する標準化

802.15.3c ミリ波周波数帯における802.15無線PANの物理層およびMAC層に関する標準化 Vice chair、Secretary、TechnicalSubeditor

802.15.4g スマートユーティリティネットワークを実現するためのIEEE802.15.4をベースにした物理層に関する標準化

Vice chair、Technical subeditor

802.15.4e 各種アプリケーションに対応した802.15.4のMAC層の修正に関する標準化

802.15.4m 802.15.4システムを各国で定められているTVホワイトスペース周波数帯で運用できるようにするための物理層/MAC層に関する標準化

Vice chair、Technical subeditor

802.16n 高信頼性のあるアプリケーションに対応させる802.16規格の修正に関する標準化 Technical subeditor

802.19.1 異なる独立したTVBD（TV Band Device)ネットワーク及び異なるTVBDデバイス間の共存方式に関する標準化

Chair、Technical editor

IEEE DyspanStandards Committee(1900.x)Sponsor chair

1900.7 1900.4および1900.6との接続性をもつホワイトスペース周波数帯における物理層/MAC層の標準化

Chair、Secretary

1900.6 センシング情報の取得，交換等を行う際のインターフェース規格 Secretary

1900.4(entity)

ヘテロジニアス型ワイヤレスネットワークにおける無線リソースの最適化を実現するためにネットワーク側，端末側に具備する機能を標準化


1900.4a(entity)

1900.4規格をホワイトスペース周波数でもも利用できるようにした標準化 Vice chair、Secretary

1900.4.1(entity)

1900.4のネットワーク側，端末側機能間の通信インターフェース，プロトコルの規定



IEEE 802.15 projectsIEEE 802.15 projects

内容

802.15.1 A Wireless Personal Area Network standard based on the Bluetooth™ v1.1 Foundation Specifications.

802.15.2 Recommended Practices to facilitate coexistence of Wireless Personal Area Networks™ (802.15) and Wireless Local Area Networks (802.11).

802.15.3 A new standard for high-rate (20Mbit/s or greater) Wireless Personal Area Networks.

802.15.4 Low Rate Wireless Personal Area Networks

802.15.5 Mesh Topology Capability in Wireless Personal Area Networks

802.15.6 Wireless Body Area Networks

802.15.7 Short-Range Wireless Optical Communication Using Visible Light

802.15.8 Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Peer Aware Communications (PAC)

802.15.9 Recommended Practice for Transport of Key Management Protocol (KMP) Datagrams

802.15.10 Recommended practice for routing packets in dynamically changing 802.15.4 wireless networks


IEEE 802.15.3 projectsIEEE 802.15.3 projects

内容

802.15.3a Higher Speed Physical Layer Extension for the High Rate WirelessPersonal Area Networks (WPAN) (not finished.) (UWB)

802.15.3b Amendment to MAC Sublayer ｔo improve implementation and interoperability of the MAC

802.15.3c Millimeter-wave based Alternative Physical Layer Extension Amendment

802.15.3d Amendment for a100Gbps wireless switched point-to-point physical layer

802.15.3e Amendment for high-rate close proximity point-to-point communications


IEEE 802.15.4 projectsIEEE 802.15.4 projects

内容

802.15.4a Amendment to Add Alternate PHY

802.15.4b Amendment to MAC Sublayer ｔo improve implementation and interoperability of the MAC

802.15.4c Alternative Physical Layer Extension to support one or more of the Chinese 314-316 MHz, 430-434 MHz, and 779-787 MHz bands

802.15.4d Alternative Physical Layer Extension to support the Japanese 950 MHz bands

802.15.4e Amendment of MAC sublayer

802.15.4f Active Radio Frequency Identification (RFID) System Physical Layer (PHY)

802.15.4g Physical Layer (PHY) Specifications for Low Data Rate Wireless Smart Metering Utility Networks

802.15.4j Alternative Physical Layer Extension to support Medical Body Area Network (MBAN) services operating in the 2360-2400 MHz band

802.15.4k Physical Layer (PHY) Specifications for Low Energy, Critical Infrastructure Monitoring Networks (LECIM)

802.15.4m TV White Space Between 54 MHz and 862MHz Physical Layer

802.15.4n Physical Layer Utilizing China Medical Bands

802.15.4p Rail Communications and Control (RCC) System Physical Layer

802.15.4q Amendment for an Ultra Low Power Physical Layer

802.15.4r Amendment for Radio Based Distance Measurement Techniques

802.15.4s Amendment Enabling Spectrum Resource Measurement Capability


IEEE委員会における標準化

標準化の手順IEEE委員会における標準化

標準化の手順

SponsorBallot(SB)

LetterBallot(LB)

IEEEReview Committee

Edit Project Authorization Request (PAR)

StartWorkingGroup

Documentation Print

YesYes

NoNo

No

YesNeed more than 75% agreement from WG voting member

Need more than 75% agreement from sponsors who would like to use the standard and pay the ballot fee

Re-circulation

Managed by Study Group (SG)

PAR Stage DocumentationStage

LB stage SB stage RevcomStage

Finish

Modification

CommentResolution

CommentResolution

Re-circulation

ベースラインとなる方式を決定するための条件等を決定・電波伝搬特性・評価方法等

ProposePHY and MACParameters and select baseline parameters

方式決定のための条件をもとに提案を募集、その後、ベースラインとなる方式を決定し、WGの承

認を得る（75%)


PARの例(IEEE802.15.10)PARの例(IEEE802.15.10)

プロジェクト番号、標準化の種類の記載

Working Groupの議長、副議長の情報

Working Groupを管理するSponsorの情報

行う標準化の内容がScopeの形で端的に書かれている


PARの例（1900.5.2)PARの例（1900.5.2)

講演者原田がCommittee議長時につくったPAR



投票権IEEE委員会における標準化

投票権

IEEEの標準化プロジェクトは開始時に，個人（individual）に投票権を与えるのか，会社（entityと呼ぶ）を選択ができる

IEEE802ではindividual voteを選択しているが，IEEE1900では，individual voteとentity voteの両方が選択

individual voteの利点個人の意思が反映されやすいが，逆に標準化に参加する企業の貧富の差によって，多くの投票権を持つ企業と，持たない企業がでてきて，標準化の公平性がため持たれない可能性がある

．同じ会社内でも複数の異なるコメント，重複するコメントがでる可能性があり，煩雑さが時として増す

Entity vote の利点会社内で意見統一を図るため，投票時に会社の意見が集約されたものが出てくることになり，標準化のスピードが加速する．

大きい会社も小さい会社もともに1票しか無いので，小さい会社があつまって投票をブロックする可能性があるため，場合によっては標準化されたものの品質が悪くなる可能性

IEEEは個人にしか投票権がないといっている情報があるがこれは完全な間違い！！



ドキュメントのパターンIEEE委員会における標準化

ドキュメントのパターン

タイプA

強制（マンダトリ）規格部分をベースにして，それに足す形でいくつかのオプション部分がある（一番の理想）

タイプB

その標準化の中に，複数のタイプAがあるというものである．それぞれの仕様の中に，マンダトリ部分と，オプション部分がある

タイプC

複数の大きなオプション群があり，その中もオプションのみで構成されているもの（これは非常に広がりがりをみせることは難しい）

各企業担当者はこのあたりを見極める必要性がある。

Mandatory

Option A Option B Option C

Mandatory


Mandatory


Mandatory


Option 1 Option 2 Option 3


Option 1


Option 2


Option 3

(a) タイプA

(b) タイプB

(c) タイプC

標準化ドキュメントに反映されたと発表しても強制規格なのかオプション規格なのか企業のマネージャはきちんと評価すべき。多くの標準化が早期終了のために各提案をオプション規格として標準化ドキュメントに入れている場合がある。



標準化における役職(リーダーシップ）IEEE委員会における標準化

標準化における役職(リーダーシップ）

役職利点問題点

議長 • 会議の運営がコントロールできる．• 投票で50%，50%になったときに最

終決断ができる．

• 公平性を保つことが要求される．• 露骨なひいきはDominanceと訴えられる

可能性• 技術提案ができない（やりにくい）

副議長 • 会議の運営を決定する会議に参加が可能

• 技術提案が行い易い．• 複数名設置可能

• 議長がいる限りは決定権がない

テクニカルエディタ

• 標準化ドキュメントを直接編集可能，自分の好みの表現が利用可能

• 標準化ドキュメント編纂のスケジュール，やり方をコントロール可能

• 編集が大変で自身の提案は行いにくい

セクレタリ • 会議の運営を決定する会議に参加が可能

• 議事録を直接編集可能，自分の好みの表現が利用可能

• 議事録作成が大変で自身の提案は行いにくい

企業の標準化戦略に応じて役職につけばよい。たとえば技術提案をしたいが、会議運営も行いたい場合は副議長になればよい等。戦略をもたないリーダシップ就任は全く意味はない。


“良い標準化になりそうな標準化”を選びましょう

多くの興味がある、多くのチップベンダが興味があるもの

提案を行う．標準化への“参加”は技術提案を行うことである．

ウオッチだけではだめ

きちんとプロジェクトチームを作って参加したほうがよいと思います。

シナリオをつくるべき

人がおおければよいと言うわけではない

提案戦略を，SG時もしくはWGで審議がスタートをして，標準化技術提案募集が出る前に立てておく．

パートナーとなる企業，自身の提案に賛同してもらえる企業をできるだけ早く，多く，日本国外から見つける．日本だけで固まってもグローバルスタンダードにならない

SGから貢献をし，役職を手に入れる．また，技術貢献を多くし，WG内のメンバーから信用を得，役職につく．そして標準化のスケジュールを無理のないものに自分で制御する．

都度見直しをし，“良い標準化”“タイミングの悪い標準化”にならない傾向にあれば撤退も考える


自分の技術提案が採用されるにはIEEE委員会における標準化

自分の技術提案が採用されるには


2008年まで：標準化の参加のハードルを下げるフェーズ（積極参加を推奨し

てきた）

2006-2013年：標準化のリーダーシップ（議長、副議長、セクレタリ等）になる

ことのハードルを下げるフェーズ（多くの日本人、日本企業からの参加者が

標準化のリーダーシップになってきた）

2014年以降：標準化のリーダーシップになるのは普通になりまえ次のフェー

ズを考える段階（本当にビジネスのできる標準化に）

現在までの雑感（IEEE標準化に関して）現在までの雑感（IEEE標準化に関して）


1. 欧米の大手チップベンダーが対象標準化の主要提案者の中に複数入っていること

2. 標準化終了予定の3年後に“複数のチップベンダー”対象標準方式のチップを“商用レベル”“低価格”で開発できる予測が立てることができること

• 3年後にできていないと次の標準化が開始され、興味がそちらの方向に向かってしまう。

3. WG/TG内が米国，欧州，アジアがまんべんなく参加しているかを見極める．（特に企業からの参加）

• 日本仕様だけ決めるものはあまり広がりを見せない。（なぜIEEEで日本だけでつかえる仕様をつくる必要性がある？）

4. 標準化終了後、規格認証、相互接続性仕様策定団体のサポートを得ることができること

マーケットが出来る標準化とは？マーケットが出来る標準化とは？


標準化ケーススタディ１Standard case study 1

IEEE802.15.3c(タイプB型,type B）

標準化ケーススタディ１Standard case study 1

IEEE802.15.3c(タイプB型,type B）


ScopeThis project will define a 25 to 100 GHz (millimeter wave) alternative PHY clause for higher data rate amendment to Standard 802.15.3‐2003. This frequency range allows for the USA and Japanese unlicensed allocations and expected unlicensed allocations in other countries. Data rates will be at least 1 Gbps under normal operating conditions with a typical range no less than 10 meters.

PurposeThe purpose is to standardize an alternative PHY that can achieve higher data rate transmission, higher spectral re‐use via optional directional antennas, and superior coexistence than existing 802.15.3 wireless systems. Multiple data rates will be offered. Data rates of at least 1 Gbps will satisfy an evolutionary set of consumer multi‐media industry needs for WPAN communications.

IEEE802.15.3c

標準化の概要 (PAR)IEEE802.15.3c

標準化の概要 (PAR)


IEEE802.15.3c

標準化の経緯IEEE802.15.3c

標準化の経緯

2003年7月：ミリ波WPANのIG(Interest Group)が設立

2004年3月：ミリ波WPANのSG(Study Group）が設立

2005年3月：PARが承認

2005年5月：ミリ波WPANのTG（Task Group）が設立

2007年1月：提案方式の募集開始

2007年5月：提案方式の〆切

2007年11月：Baseline方式の決定、ドキュメントの作成開始

2008年5月：ドラフトドキュメントの完成

2008年7月：１回目レターバロット（WG内での承認）

2008年11月：2回目のレターバロット

2008年1月：3回目のレターバロット

2008年3月：レターバロット終了、スポンサーバロットへ

2009年9月：標準化完全終了


2007年5月Astrin radio : Failed in Down-selection Ballot #1DecaWaveFrance Telecom/ IHP : Merged to NICT(CoMPA)IBM Research : Merged to NICT(CoMPA)IMEC : Merged to NICT(CoMPA)Matsushita / PanasonicMotorola/ Phair : Merged to NICT(CoMPA)National Taiwan Univ., CSIST, Yuan-ze Univ. New LANS Inc: Merged to NICT(CoMPA)NICT(CoMPA)NICTA: Failed in Down-selection Ballot #1Philips/ Korea Univ./ ETRI/ GEDCSiBeam, LGE, Samsung/Toshiba/NEC/SonySamsung ElectronicsTensorcom Inc.Tohoku Univ./ Mitsubishi Electric Co

IEEE802.15.3c

標準化提案者IEEE802.15.3c

標準化提案者


2007年7月DecaWave : Merged to NICT(CoMPA)Matsushita / Panasonic : Merged to NICT(CoMPA)National Taiwan Univ., CSIST, Yuan-ze Univ. : Merged to NICT(CoMPA)NICT(CoMPA)Philips/ Korea Univ./ ETRI/ GEDC : Merged to NICT(CoMPA)SiBeam, LGE, Samsung/Toshiba/NEC/SonySamsung Electronics : Merged to NICT(CoMPA)Tensorcom Inc. Tohoku Univ./ Mitsubishi Electric Co. : Merged to NICT(CoMPA)

2007年9月NICT and 34 companies and organizations (Single Carrier Base)Tensorcom and 6 companies and organizations (OFDM Base)

2007年11月NICT + Tensorcom and 34 companies and organizations (Single Carrier Base,SC)Tensorcom + Sibeam (OFDM Base, HSI-OFDM, AV-OFDM)

IEEE802.15.3c

標準化提案者２IEEE802.15.3c

標準化提案者２


ミリ波スーパーブロードバンド通信技術

利用モデルミリ波スーパーブロードバンド通信技術

利用モデル

映画，音楽，ゲーム等用キオスク

PDA / マルチメディアプレイヤー

PC

ファイル交換

STB/Game Console

ポイント－ポイント

TV

セットトップボックス(STB)等

TV or Monitor

(a) ポイント-ポイント型非圧縮映像伝送(UM1)

(b) キオスクファイルダウンロード(UM5)

1.5Gbps以上の伝送レートが必要になる。


IEEE802.15.3c

チャネルモデルIEEE802.15.3c

チャネルモデル

Ch#A1

Ch#A2

Ch#A4

240 MHz

120 MHz

2160 MHz

Ch#A3

57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 fGHz

Channel Number

Low Freq.(GHz)

Center Freq.(GHz)

High Freq.(GHz)

A1 57.240 58.320 59.400A2 59.400 60.480 61.560A3 61.560 62.640 63.720A4 63.720 64.800 65.880 (f – fc)GHz0

+0.94+1.10

+1.60

+2.20

-0.94-1.10

-1.60

-2.20

0 dBr

-20 dBr

-25 dBr

-30 dBr

Transmit spectrum mask


Single Carrier mode in mmWave PHY (SC PHY)

Phase modulation base

Non-phase modulation base (Option)

High Speed Interface mode in mmWave PHY (HSI PHY)

SC PHYとプリアンブルをほぼ同じくし、ペイロードがOFDM変調方式

Audio/Visual mode in mmWave PHY (AV PHY)

IEEE802.15.3c

物理層方式IEEE802.15.3c

物理層方式


IEEE802.15.3c

物理層方式（シングルキャリア）IEEE802.15.3c

物理層方式（シングルキャリア）

MCS MCS Data Modulation Spreading FEC

Class Identifier rate Scheme factor Type

Mbs

Class1

0 25.3 (CMS)

π/2-BPSK/(G)MSK

64

RS(255,239)1 405 4

2 810 2

3 1620 (MPR) 1

4 1300 1 LDPC(672,504)

5 432 2LDPC(672,336)

6 864 1

Class2

7 1730

π/2-QPSK 1

LPDC(672,336)

8 2590 LDPC(672,504)

9 3020 LDPC(672,588)

10 3230 LDPC(1440,1344)

11 3240 RS(255,239)

Class312 3890 π/2-8PSK

1LDPC(672,504)

13 5180 π/2-16QAM LDPC(672,504)


IEEE802.11adの概要（802.11-10-0580より）IEEE802.11adの概要（802.11-10-0580より）

10/499(IEEE802.15.3c)

10/433(IEEE802.11ad)

Similarity

Channelization 2160 MHz 2160 MHz Same

SC Sampling rate 1760 MHz 1760 MHz Same

OFDM Sampling rate 2640 MHz 2640 MHz Same

Preamble SYNC field length CMS: 48 repetitions of 128 Golay code

Other MCSs: 14 repetitions

Control PHY: 38 repetitions

Other MCSs: 14 with different Golay codes

High

Preamble SFD 7 128-length golay sequences. for CMS; 4 128-length golay seqences for other MCS

2 128-length golay sequences for Control MCS; 1 128-length golay sequence for high rate MCS

Medium

Preamble CES 1 CES for all PHYS8 128-length golay sequences with 2 128 guard-intervals (in front and back)

2 CESs for SC and OFDM8 128-length golay sequences followed by a 128 guard-interval

High

標準化終了後速やかにビジネス展開を行わないと他の標準化グループに似たような標準化を行われる可能性がある。この例はIEEE802.15.3cとIEEE802.11adの似ている部分をまとめた資料。



10/499 10/433 Similarity

CMS (control MCS0) 64 Golay spreading with pi/2 BPSK modulation and RS (255, 239) coding

32 Golay spreading with Pi/2 DBPSK and shortened LDPC codes

Medium

OFDM FFT Size 512,128,64 512 High

SC modulation Pi/2 BPSKPi/2 QPSKPi/2 8PSKPi/2 16QAM

Pi/2 DBPSKPi/2 BPSKPi/2 QPSKPi/2 16QAM

High

OFDM modulation QPSK16QAM64 QAM

SQPSKQPSK16QAM64 QAM

High

FEC RS 239/255,LDPC ½, ¾, 7/8

RS 208/224,BC8/16LDPC ½, ¾, 5/8, 13/16

Medium


10/499 10/433 Similarity

Beam forming Two stage on-demand beam forming (sector and beam level)

Two phase beam forming, SLS and BRP

High

Channel access supporting directivity

CFP and CP Directional association in CPDirectional data transmission in CFP

Directional data transmission in both CP and CFP

High

Spatial frequency sharing

Virtual TS SP overlapping High

Aggregation VA-MSDU aggregation for video transmission

Use existing A-MPDU Low



標準化ケーススタディ２Standard case study 2802.15.4g (タイプB型,type B）

802.15.4e（タイプC型, type C）

標準化ケーススタディ２Standard case study 2802.15.4g (タイプB型,type B）

802.15.4e（タイプC型, type C）


IEEE802.15.4g

概要IEEE802.15.4g

概要

TG4g は、SUN: Smart Metering Utility Networkへの適用のために必要となる標準規格IEEE 802.15.4のPHY変更を策定するタスクグループ

SUNアプリケーションの例：

自動メータ遠隔検針システム

This Standard defines an amendment to IEEE 802.15.4. It addresses principally outdoor Low Data Rate Wireless Smart Metering Utility Network requirements. It defines an alternate PHY and only those MAC modifications needed to support its implementation.Specifically, the amendment supports all of the following:• Operation in any of the regionally available license exempt

frequency bands, such as 700MHz to 1GHz, and the 2.4 GHz band.

• Data rate of at least 40 kbits per second but not more than 1000 kbits per second

• Achieve the optimal energy efficient link margin given the environmental conditions encountered in Smart Metering deployments.

• Principally outdoor communications• PHY frame sizes up to a minimum of 1500 octets• Simultaneous operation for at least 3 co-located orthogonal

networks• Connectivity to at least one thousand direct neighbors

characteristic of dense urban deploymentProvides mechanisms that enable coexistence with other systems in the same band(s) including IEEE 802.11, 802.15 and 802.16 systems

TG4g PAR(Project Authorization Request)文書内の“Scope”


IEEE802.15.4e

概要IEEE802.15.4e

概要

TG4e は、TG4gを例とするすべての“PHY変更規格”をサポートするために必要となる標準規格IEEE 802.15.4のMAC変更を策定するタスクグループ

• The intent of this amendment is to enhance and add functionality to the 802.15.4-2006 MAC to a) better support the industrial markets and b) permit compatibility with modifications being proposed within the Chinese WPAN

• Specifically, the MAC enhancements are limited to:• TDMA: to provide a) determinism, b) enhanced utilization of bandwidth• Channel Hopping: to provide additional robustness in high interfering environments

and enhance coexistence with other wireless networks• GTS: to increase its flexibility such as a) supporting peer to peer, b)the length of

the slot, and c) number of slots• CSMA: to improve throughput and reduce energy consumption• Security: to add support for additional options such as asymmetrical keys• Low latency: to reduce end to end delivery time such as needed for control

applications

TG4e PAR 文書内の“Scope”


IEEE802.15.4g

物理層概要IEEE802.15.4g

物理層概要

802.15.4gでは３つの物理層伝送方式が提案

MR-FSK

MR-OFDM

MR-O-QPSK

各国の周波数事情に合わせ、細やかなパラメータ設定

MR-OFDM(Multi-rate,

Multi-regional OFDM)

MR-O-QPSK(Multi-rate, Multi-

regional offset QPSK)

MR-FSK(Multi-rate, Multi-

regional FSK)


IEEE802.15.4g

参加企業IEEE802.15.4g

参加企業

物理層規格を定めるIEEE 802.15.4gにおける動向および決定事項は、無線機の製造

にクリティカルに影響するため、参加企業同士による“キャンプ”が形成され、積極的に議論されている

IEEE 802.15.4g

Common Platform Merged Proposal

Silver SpringsAtmel

Analog Devices

Short Frame FSK

NICTTG/OG/THGFuji ElectricPanasonic

Mitsubishi Electric

ELSTER

France Telecom

CoronisFrance Telecom

TI

Huawei

MAXIMAclara

TI

Silicon Lab

FSK

MAXIM

ITRON

Sensus

SIMIT

NICT

NICT

Merged DSSS Joint DSSS

Atmel

ETRI

On-Ramp

SIMIT

Huawei

Future Proof Platform

ELSTER

VINNO

OQPSK

ETRI

MAXIM

ElsterTrilliant

On-Ramp

Aclara

Redpine SignalLandis+Gyr

Yokogawa Electric

HuaweiCAS

OFDM


IEEE802.15.4g

FSK 変調パラメータIEEE802.15.4g

FSK 変調パラメータ

Frequency band (MHz)

Parameter Mandatory mode 1 Optional mode 1

Optional mode 2

169.400-169.475 (Europe)450-470 (US)*

Data rate (kbps) 4.8/9.6* 2.4/4.8* 9.6

Modulation Filtered 2FSK/4FSK* Filtered 2FSK Filtered 4FSK

Modulation index 0.5/0.33* 2.0/1.0* 0.33

Channel Spacing 12.5 12.5 12.5

470-510 (China)779-787(China)863-870(Europe)

Data rate (kbps) 50 100 200

Modulation Filtered 2FSK Filtered 2FSK Filtered 4FSK

Modulation index 1.0 1.0 0.33

Channel Spacing 200 400 400

896-901 (US)901-902 (US)928-960(US)1427-1518 (US,Canada)**




Channel Spacing 12.5/25** 12.5/25** 12.5/25**

902-928 (US)917-923.5 (Korea)2400-2483.5 (Worldwide)




Channel Spacing 200 400 400

920-928 (Japan)950-958)(Japan)

Data rate (kbps) 50/100 200 400



Channel Spacing 200/400 600 600


標準化成果をどのようにビジネスになるようにしていくのか

アライアンスの存在(Role of Alliance)

標準化成果をどのようにビジネスになるようにしていくのか

アライアンスの存在(Role of Alliance)


IEEE802.11規格無線LAN

Wi-SUNアライアンス

WiMAXフォーラム

WiFiアライアンス

Wi-SUN

WiMAX

WiFi

IEEE802.16規格無線MAN

IEEE802.15規格無線SUN

規格認証、相互接続性仕様策定団体

商品名標準化団体

米国IEEEで標準化されたシステムはそれ自身で普及することは非常に困難です。理由は標準化資料の中には

オプション規格が多く、どの仕様を実際の無線機に入れていいのか分からないためです。メーカー間での相互接続性のある仕様になるよう、また、IP通信を可能にするため等、さらなる仕様追加が必要です。また普及促進をする団体が必要です。それが「アライアンス」です

IEEE802.15.4g/4e規格をベースにメーカ間相互接続可能な規格を策定する「Wi-SUNアライアンス」を創設IEEE802.15.4g/4e規格をベースにメーカ間相互接続可能な規格を策定する「Wi-SUNアライアンス」を創設


IEEE802.15.4g/4e規格をベースにメーカ間の相互接続可能な規格を策定する「Wi-SUNアライアンス」を創設IEEE802.15.4g/4e規格をベースにメーカ間の相互接続可能な規格を策定する「Wi-SUNアライアンス」を創設

ICT産業の国際競争力強化および先端技術の社会還元のため、業界中心の団体「Wi-SUNアライ

アンス」を立ち上げ、産業界と連携しながら普及促進に取り組んでいます。このアライアンスでは各種利用モデルに応じたメーカ間の相互接続性を保つことができる仕様、試験方式の策定を行います。

Wi-SUN Allianceとは

• IEEE 802.15.4g 規格を利用する無線機の認証とメーカ間の相互接続性を行う国際的な規格認証団体。無線機の相互互換性を担保して市場拡大

• IEEE802.15.4g の仕様策定を行っていたメンバーが中心となり、2012年1月に設立。NICTは創立メンバーであり、現在、理事会企業および理事会共同議長として寄与

• 参加団体は国内外を問わず増え続けており、メンバー数は70社以上

Wi-SUN Allianceとは

• IEEE 802.15.4g 規格を利用する無線機の認証とメーカ間の相互接続性を行う国際的な規格認証団体。無線機の相互互換性を担保して市場拡大

• IEEE802.15.4g の仕様策定を行っていたメンバーが中心となり、2012年1月に設立。NICTは創立メンバーであり、現在、理事会企業および理事会共同議長として寄与

• 参加団体は国内外を問わず増え続けており、メンバー数は70社以上

現在までの主な活動実績

• 東京電力スマートメータ用公知推奨無線通信規格として選定

• 東京ガスメータ用無線機の相互接続性規格策定を受託

• ECHONET Lite 向け、ホームネットワーク通信インターフェースを定める情報通信技術委員会（TTC)標準「JJ-300.10」にWi-SUN 規格が採用

• 各チップベンダーはすでにチップ開発および開発に着手（10社以上）

現在までの主な活動実績

• 東京電力スマートメータ用公知推奨無線通信規格として選定

• 東京ガスメータ用無線機の相互接続性規格策定を受託

• ECHONET Lite 向け、ホームネットワーク通信インターフェースを定める情報通信技術委員会（TTC)標準「JJ-300.10」にWi-SUN 規格が採用

• 各チップベンダーはすでにチップ開発および開発に着手（10社以上）

・・・

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Wi-SUN alliance founders (From ee times) Wi-SUN alliance founders (From ee times)

http://eetimes.jp/ee/articles/1207/02/news012_2.html


Wi-SUNアライアンス Board membersWi-SUNアライアンス Board members

Analog Devices

CISCO Systems

Murata

NICT

Omron

Renesas

Silver Spring Networks

Toshiba


Wi-SUNアライアンス ContributorsWi-SUNアライアンス Contributors

AccessAdsol NissinALPSAnritsuAtmelCM EngineeringDiscrete Time CommunicationsDuke EnergyEDIC SystemseFlowEnvervEPRIExegin TechnologiesFreestyleFuji ElectricFujitsuHitachiIO Data DeviceISB corporationItronKeysight technologyKyoto UniversityLandis & GyrLapis SemiconductorMCTalkMegachipsMitsubishi ElectronicNagano Radio SystemsNEC

NEC PlatformsNissin SystemsNTT CommunicationsNTT EastOi ElectricOki Electric IndustryOsaka GasOsakiOTSLPanasonic Purdue UniversityRohde and SchwartzRohmSatoriSemtechSilicon LabsSkyley NetworksSumitomo Electric IndutryTaiyo YudenTateyama Kagaku TechnologyTessera TechnologyTexas InstrumentsTokyo GasToshiba Toko Meter SystemsTrilliantUbiquitous CorporationUCTechnologyWorldpicomYRP IOT

CETECOM

Kanagawa Institute of Tech

TELEC

TUV Rheinland Japan

UL Japan

技術貢献メンバー (Contributor) オブザーバ


Wi-SUNアライアンス」ー各委員会の関係ーWi-SUNアライアンス」ー各委員会の関係ー

Test and Certification Committee

Test Lab

Marketing requirement

Technical specs

Conformance and Interoperability test specs

ENET WG

FAN WG

RLMM WGPH

Y W

G

MAC

WG

Profile WG

JUTA WG

Domain WG

Technical Steering Committee

MarketCommittee

Wi-SUN公開資料より


宅内エネルギー管理システム（HEMS) アプリケーション「ECHONET Lite」を伝送するためのWi-SUN規格を策定宅内エネルギー管理システム（HEMS) アプリケーション「ECHONET Lite」を伝送するためのWi-SUN規格を策定

SmartMeter

データ集中収集局

広域通信システム

（携帯電話等）

Field Area Network (FAN)：東京電力ではAルートと呼ぶ。現時点では1社が供給(現

時点では相互接続性の必要なし）

Wi-SUNWi-SUNWi-SUN

FANワーキンググループのスコープ

ECHONETワーキンググループのスコープ

スマートメータと宅内エネルギー管理システム（HEMS)との間の通信：東京電力ではBルートと呼ぶ。複数メーカが供給予定

宅内通信システム（Home Area Network)複数メーカが供給予定

FAN ワーキンググループ• 議長はCISCOとSilver spring networks• 現在仕様策定中• マルチホップ、周波数ホッピング対応• 暗号化、認証対応

FAN ワーキンググループ• 議長はCISCOとSilver spring networks• 現在仕様策定中• マルチホップ、周波数ホッピング対応• 暗号化、認証対応

ECHONETワーキンググループ• 議長はNICT、テクニカルエディタは東芝• 無線機仕様、相互接続性試験仕様は策定済み。• 物理層、MAC層、アダプテーション層、ネットワーク層、トランス

ポート層を定義、IPV6、６LowPAN対応• データの秘匿を行うために暗号化(AES)、認証(PANA)に対応

ECHONETワーキンググループ• 議長はNICT、テクニカルエディタは東芝• 無線機仕様、相互接続性試験仕様は策定済み。• 物理層、MAC層、アダプテーション層、ネットワーク層、トランス

ポート層を定義、IPV6、６LowPAN対応• データの秘匿を行うために暗号化(AES)、認証(PANA)に対応

東京電力Bルート

「Wi-SUNアライアンス」では、スマートメータ促進のためにFAN（Field Area Network)ワーキンググループとECHONETワーキンググループを立ち上げ、スマートメータ間の相互接続可能な通信仕様を策定してきました。


宅内エネルギー管理システムアプリケーション⽤標準通信プロトコル「ECHONET Lite」に対応した「Wi-SUN Profile for ECHONET Lite」宅内エネルギー管理システムアプリケーション⽤標準通信プロトコル「ECHONET Lite」に対応した「Wi-SUN Profile for ECHONET Lite」

第5～7層アプリケーション部 [ECHONET Lite]

第4-5層

Wi-SUN インタフェース部

Wi-SUN トランスポート層セキュリティ [PANA]

Wi-SUN トランスポート層プロファイル [TCP, UDP]

第3層Wi-SUN ネットワーク層プロファイル [IPv6, ICMPv6]

Wi-SUN アダプテーション層プロファイル [6LoWPAN]

第2層 Wi-SUN MAC 部 Wi-SUN MAC層プロファイル [IEEE 802.15.4/4e]

第1層 Wi-SUN 物理層部 Wi-SUN 物理層プロファイル [IEEE 802.15.4g (920 MHz)]

Wi-SUNアライアンスでは第1-5層およびECHONET Liteアプリケーションに対するインターフェースを規定

255byte以下のデータ伝送

IPv6及びUDPのheader compressionを採用(6LOWPAN)

Single hopネットワークに対応

Wi-SUN Profile for ECHOENT Liteは英語版のみ

日本語版はTTC JJ300.10 方式Aおよび方式Bに記載

仕様書および規格認証試験、相互接続性試験ドキュメントが発行


JSCAスマートハウス・ビル標準・事業促進検討会資料HEMS−スマートメーターBルート（低圧電力メーター）運用ガイドラインよりJSCAスマートハウス・ビル標準・事業促進検討会資料HEMS−スマートメーターBルート（低圧電力メーター）運用ガイドラインより

All electric power companies in Japan have adopted IEEE802.15.4g and Wi-SUN based smart meter. The number is 100 million terminals.


Wi-SUN HAN ProfileWi-SUN HAN Profile

宅内通信システム（Home Area Network)複数メーカが供給予定

東京電力Bルート

現在HANのプロファイルを策定中

重点8機器に対応

主な特徴

１：N通信のサポート(Support)

１：NのPANA通信のサポート(Support)

2ホップまでのRelay通信のサポート(Support)

2015/01/29: Wi-SUN HAN profile for ECHONET Profile をRelease

Wi-SUN トランスポート層セキュリティ [PANA+複数端末認証]

アプリケーション部

Wi-SUN ネットワーク層プロファイル [IPv6, ICMPv6]

Wi-SUN アダプテーション層プロファイル [6LoWPAN]

Wi-SUN MAC層プロファイル [IEEE 802.15.4/4e+中継通信拡張]

Wi-SUN 物理層プロファイル [IEEE 802.15.4g]

Wi-SUN トランスポート層プロファイル [TCP, UDP]Wi-SUNインタフェース部

Wi-SUN MAC層部

Wi-SUN 物理層部

[ECHONET Lite]第5-7層

第4層

第3層

第2層

第1層

HAN用Wi-SUNプロファイル：Wi-SUN アライアンスで認証試験を行う。赤字は、Bルート用プロファイルからの変更点。


Wi−SUNアライアンス FAN WGの動向Wi−SUNアライアンス FAN WGの動向

IPv6 protocol suite• TCP/UDP• 6LoWPAN Adaptation + Header Compression• DHCPv6 for IP address management.• Routing using RPL.• ICMPv6.• Unicast and Multicast forwarding.

Best practice security mechanisms.

MAC based on IEEE 802.15.4e + IE extensions• Frequency hopping• Discovery/join• Protocol Dispatch• Several Frame Exchange patterns• Optional Mesh Under routing.

PHY based on 802.15.4g• Various data rates and regions

Adaptation: 6LoWPAN

IPv6

TCP/UDP

PHY: IEEE 802.15.4g

MAC: IEEE 802.15.4e +IE extensions

Routing: RPL

Network Access Control Solution, Key Distribution, and Frame Security

Applications

Routing: RAMP

Supports a variety of IP based applications protocols : DLMS/COSEM, DNP3, ANSI C12.22, IEC 60870-5-104, ModBus TCP, TALQ, CoAP based management protocols.


最近の話題最近の話題


まとめまとめ

現在、IEEE802において標準化に参加し、標準化を作り上げることは日本企業

にとって大きなハードルではなくなってきている

2008年まで：標準化の参加のハードルを下げるフェーズ（積極参加）

2006-2013年：標準化のリーダーシップになることのハードルを下げるフェーズ

2014年以降：標準化のリーダーシップになるのは普通になりまえ次のフェーズを考える段階

（本当にビジネスのできる標準化に）

標準化を意味なく、戦略なく山のようにつくるのでは、時間とお金の無駄

標準化のリーダーシップ（議長、副議長、セクレタリ）になることは非常に喜ばしいことであるが、

標準化後の戦略も考えて就任、運営すべきである

場合によっては早期の撤退を考えるべき

国のお金を使って標準化に参加する場合、その後厳しい評価を行い、無駄標準であるかの確

認をきちんと行うべき

「本当にマーケットを作ることができる標準化」を作ることが重要

標準化は一本に絞らない“不確定要素の多いもの”になりつつある

アライアンスをきちんと立ち上げアライアンスと協調してマーケットを形成する必要あり

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IEEE802.15での標準化活動wi-fils.org/Top/wp-content/uploads/2015/11/9-3-1.pdf2015/11/09 · IEEE 802.15 projects 内容 802.15.1 A Wireless Personal Area Network standard based