IoT規格 ZigBeeとは?

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ZigBeeとは 低速、短距離、安価、低消費電力な無線センサネットワーク用プロトコルです

Zigbee Allianceにより2004年に策定された規格です。M2MやIoTに関連する、ワイヤレスセンサネットワークを想定して策定された規格です。

ZigBee(ジグビー)は参加できる端末数が最大で65535個の仕様(IEEE802.15.4の仕様)になっています。このように多数のセンサーがネットワークに参加するワイヤレスセンサーネットワーク(WSN)に最適化し、接続可能な端末数が非常に多いことがWiFi(最大32個)やBluetooth(最大7個)と大きく異なる特徴です。無線の使用帯域が広い、WiFi(ワイファイ)や周波数ホッピングを採用しているBluetooth(ブルートゥース)は大規模ネットワーク構築を想定していません。   中略    IEEE 802.15.4/ZigBee(ジグビー)はBluetoothが得意とする高音質ステレオの音楽データーを送信したり、WiFiが得意とする高画質な映像データを送信するには適していません。 IEEE 802.15.4/ZigBee(ジグビー)が最適なアプリケーションは以下のものです。

  • 通信データがそれほど大きくない。(センサーデータ、制御データ)
  • 間欠的にデータの通信を行う。
  • 運用中に端末が移動する。(追加、削除、移動)

(http://tocos-wireless.com/jp/tech/ZigBee/ZigBee.html より)

 

OSI参照モデルではネットワーク層~アプリケーション副層のプロトコルです

mm121001 (http://ednjapan.com/edn/articles/1210/01/news092.html より) 物理層は、IEEE802.15.4として定義されています。

IEEE802.15.4-2003では、868MHz帯、915MHz帯、2.4GHz帯の3つの周波数帯を使用します。868MHzは欧州のみ、915MHz帯は米国のみですが、ISMバンドの2.4GHz帯は全世界で広く使われています。日本では電波法の関係上、2.4GHz帯のみが使われてきましたが、近年の省令改正によって新たに950MHz帯でもZigBeeが使用可能になり、市場の拡大が期待されています。(http://ednjapan.com/edn/articles/1210/01/news092.html より)

ZigBee搭載製品の事例

アドソル日新社

アドソル日新社は下記のようなセンサネットワーク関連製品を出しています。温度センサ端末、電流センサ端末、電源タップ型電力センサ端末などです。adsolnisshin_sensors (http://www8.ric.co.jp/expo/wj2011/shared/pdf/z-10.pdf より)

 センチュリーシステムズ社

センチュリーシステムズ社は2013年9月に、M2M用のルータを出しています。ZigBeeに加えて、シリアル(RS-232)×2、USB 2.0×2(各社の3Gデータ通信モデムなどを接続可能)、SDカードスロット×1、イーサネット(100BASE-TX)×1、3G(FOMA網)×1、ライン出力×1、マイク入力×1というインターフェースを持っています。 ph1 (http://itpro.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20130926/507102/ より)

 バレイキャンパスジャパン社

米Valley Campus社の日本法人であるバレイキャンパスジャパン社は下記の製品を出しています。以下、同社のサイトからの抜粋です。

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wirelessm2mnode001example-2-001_R

新Java Chip aJile 102を採用した高性能、世界最小のJava Box jmin_hardware jmin_system001_R

ZigBeeには、スマートエナジ、リモコン、ホームオートメーションなどいくつかのプロファイルがあります

以下、ZigBee SIG Japanのサイトからの引用です。 0302_02

スマートエナジプロファイル

ZigBee Smart Energyは、エネルギーの監視制御のための相互接続可能なプロファイルです。用途として、メータサポート、デマンドレスポンス、プライシング、テキストメッセージ、セキュリティを想定していします。

  • サポート機能
      • 基本的なメータリング[測定、履歴管理 等]
      • デマンドレスポンスとロードコントロール
      • プライシング
      • テキストメッセージ
      • デバイスサポート

    プログラマブル コミュニケーション サーモスタット、ロードコントローラ、エネルギーマネージメントシステム、インホームディスプレイ 等

    • セキュリティ(ユーザ向け、供給業者向け、ネットワーク共有用)
    • 水道メータ、ガスメータ向けサポート

 ZigBeeリモートコントロールRF4CE プロファイル

ZigBee Remote Controlは、省電力でeasy-to-useなRFリモコン通信のプロファイルです。赤外線の置き換えとして、双方向通信、長距離通信、バッテリの長寿命化を実現します。用途として、HDTV、ホームシアタ、set-top boxe、その他オーディオ等民生機器を想定しています。 ZigBee RF4CE規格とは、電化製品向けに、 マルチベンダによる相互接続が可能な リモート制御ソリューションを提供するものです。

  • 赤外線→無線である理由0302_03s1
    1. 見通しの確保が不要
    2. 双方向通信
    3. 速い応答速度
    4. 赤外線より省電力
  • その他の特徴
    • AV機器以外にも搭載可能
    • 他のZigBeeデバイスと連携可能

ホームオートメーションプロファイル(HA)

ZigBee Home Automationは、スマートホームを可能にする相互接続可能なプロファイルです。用途として、制御デバイス、ライト、環境、エネルギー管理、セキュリティを想定しています。

  • ターゲットアプリケーション0302_05
    • スイッチ
    • リモコン
    • ドア/窓ロック
    • その他センサ
    • ライト
    • Dimmer
    • HVAC ヒータ/クーラ、サーモスタット、温度センサ
    • アラームシステム

在宅健康管理(HC)

ZigBee Health Careは、クリティカルではないヘルスケアサービスをターゲットとしたプロファイルです。用途として、高齢者支援、慢性疾患管理、運動機器を想定しています。

  • ターゲットアプリケーション
    • IEEE11073へのフルサポート
    • 心電図、体重計、体温計、血圧計
    • アラーム、モニタ、投薬備忘通知、フィットネス機器通信
    • 携帯電話、PDA、PCでのデータ管理
    • 冷蔵庫へのマグネット付ディスプレイ、ベッド/ディスクトップ健康ディスプレイ

テレコムプロファイル(TA)

ZigBee Telecom Servicesは、モバイル機器通信のためのプロファイルです。用途としては、情報デリバリやモバイルゲーム、ロケーションベースサービス、モバイルペイメント/広告を想定しています。

  • ターゲットアプリケーション
    • 情報ディリバリー : 天気予報/株価、少量パケット
    • 位置管理サービス : 特にGPSが使えない屋内スーパー(割引き/クーポン)/美術館(経路、説明)等
    • 自動決済 : 駐車場、映画等
    • モバイルゲーム
    • Voice push-to-talk
    • P2P データシェア : アドレス交換等
    • アクセスコントロール :入場コントロール、棚アクセス等

リテイルサービス

ZigBee Retail Servicesは、買い物とデリバリを監視制御するプロファイルです。用途として、従業員のハンドセット、カスタマーのハンドセット、ショッピングカートシェルフタグ、その他センサーを想定しています。

  • 店内情報:店内での消費者との集荷、配達、選択の日時情報共有とモバイルでの支払い
  • ロケーションによるサービス:追跡、来店通知、アイテムの位置情報アシスト
  • 在宅での流通:消費者宅における購入、在庫レベル、注文可否と販売プロセスのためのワイヤレスネットワーク
  • ヘルスケア:薬の相互作用、補充注文に関する警告やリコールの提供
  • サプライチェーン管理:End-to-End生産から消費者までの倉庫管理、冷凍管理、在庫管理
  • 法令順守:店内セキュリティとモニタリング、流通の法令順守と食品の鮮度トラッキング
  • エネルギー管理:センサーのモニタリングによるエネルギー消費低減

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