≪1≫IEEE 802.15.4g（SUN）誕生の背景
■ 国際的にスマートグリッドが注目される中、IEEE 802.15.4gというタスク・グループでは、SUN（Smart Utility Networks）というスマートグリッドを実現するためのネットワークの標準化が進められていますが、このタスク・グループ（標準化の作業グループ）は、どのようないきさつで、誕生したのでしょうか。
（NICT新世代ワイヤレス
研究センター主任研究員）
児島 基本的に、IEEE 802委員会で標準化を行う場合は、まずIEEE 802委員会の中にある多くのワーキング・グループ（WG：Working Group、作業部会）のうちから、そのテーマを扱うのにふさわしいワーキング・グループが選定されます。SUNについては、BluetoothやZigBeeなどの近距離通信との技術的な関連性も深いので、802.15（WPAN：Wireless Personal Area Network、無線近距離通信）というWGで標準化が行われることになりました。
そこで、そのテーマ（SUN）について関心のある人たちによって、802.15WGの中で順を追って、
（1）まず、インタレスト・グループ（IG：Interest Group、特別委員会）がつくられ（2008年3月）、
（2）次に、スタディ・グループ（SG：Study Group、研究グループ）がつくられ（2008年7月）、
（3）さらに、タスク・グループ（TG：Task Group作業グループ）（2008年12月）
がつくられました。図1に示すように、すでに802.15WGにはいくつかのタスク・グループが設立されています。そこで、SUNの場合は、既存の802.15.4規格（TG4タスク・グループによって策定され、ZigBeeシステムの物理層およびMAC層のベースとなっている）と関連性が深いところから802.15.4g（gは意味はなく単に順番に割り振られたもの）というタスク・グループ名が命名され、本格的な標準化作業が開始されたのです。
なお、図1に示すように、802.15WGというWPAN（Wireless Personal Area Network、無線近距離通信網）というワーキング・グループでは、例えば主なものとして、次のような規格が策定あるいは審議されています。
（1）TG1（タスク・グループ1）：Bluetooth
（2）TG2（タスク・グループ2）：Co existance（無線LANと無線PANの共存）
（3）TG3（タスク・グループ3）：高速物理層規格（2.4GHz帯等）
（4）TG4（タスク・グループ4）：低速物理層規格（868MHz帯/915MHz帯/2.4GHz帯、最大250kbps等）
①TG4e（タスク・グループ4e）：802.15.4関係のMAC仕様の拡張などを担当
②TG4g（タスク・グループ4g）：SUN：Smart Utility Networks（スマートグリッド）
すなわち、スマートグリッドの重要な構成要素である、スマートメーター（電子化された電気やガスの自動検針装置）向けの無線ネットワークの規格が、ここに示すTG4g（IEEE 802.15.4g）で標準化が審議されているのです。
■ 802.15.4WGの中のTG4（タスクグループ4）の特徴的な活動は？
児島 そうですね。802.15WGのその他のタスク・グループをざっと見てみますと、すでに実用化されたBluetoothシステムのための規格である802.15.1や、2009年9月に標準化されたばかりのミリ波無線PAN と言われる802.15.3c（60 GHz帯、最大6.3Gbps）があります。この高速の物理層規格を策定するTG3とは対照的な標準が、ZigBeeやSUN（スマートグリッド）のような低速物理層規格の標準化を目指すTG4というタスク・グループです。TG4の物理層とMAC層（MAC:Medium Access Control、媒体アクセス制御）をベースとし、ZigBeeアライアンスによって、現行システムであるZigBeeの仕様が決定されていることもよく知られています。一方で、TG4gはTG4のサブグループとなっています。これは、TG4gがTG4の規格をベースに物理層仕様を拡張するサブグループだということを意味しています。TG4gの扱うシステムは、TGに昇格する前のSG（Study Group）の時は、NAN（Neighborhood Area Networks、ご近所ネットワーク）と言われていましたが、TGとして承認されたときにSUN（Smart Utility Networks）という名称に変更されました。
≪2≫802.15.4g（TG4g）が目指す物理層の標準化の内容
■ 802.15.4g（TG4g）は、どのような標準化を目指しているのでしょうか。
児島 まず概略的に見ますと、図2に示すように、物理層（1層）の部分は802.15.4gというタスク・グループで、MAC層（2層）は802.15.4eというタスク・グループで、3層のネットワーク層以上は、IEEE SCC21 P2030（注1）が担当して標準化が行われています。
（注1） IEEE SCC21：IEEE Standards Coordinating Committee 21、IEEE標準調整委員会。IEEE内の各委員会で取り組んでいる燃料電池、太陽光発電（PV：Photovoltaics）、分散型発電システム、エネルギー蓄積技術などを調整し新標準を作成する委員会。
http://grouper.ieee.org/groups/scc21/
IEEE P2030 WG：IEEE P（Project）2030 Working Group。IEEEプロジェクト2030ワーキング・グループ。IEEE SCC21内に2009年3月に設置された、スマートグリッド関連システム（エネルギー技術と情報通信技術を含む）の相互運用性標準の実現を目指すワーキング・グループ。3つのタスクフォースが設置されている。
http://grouper.ieee.org/groups/scc21/2030/2030_index.html
児島 次に、図3を見てください。まずIEEE802委員会でタスク・グループを立ち上げて新しい標準を策定する場合には、その目的を達成するための合意が必要となります。これは、PAR（Project Authrization Request、プロジェクト承認要求）と言われ、最初にこれが作成されます。このPARには、次の5つの判断基準（Five Criteria）の作成が義務付けられています。
（1）広い市場性はあるか（Broad Market Potential）
（2）既存の標準との互換性はあるか（Compatibility）
（3）明白な独自性のある技術を備えているか（Distinct Identity）
（4）多くのベンダが、製品を公平に製造できる技術的な可能性はあるか（Technical Feasibility）
（5）経済的な採算性はあるか（Economic Feasibility）
このPARに基づいて、どのようなものを標準化していくのかを文書化し、参加者の間で誤解が生じないようにしています。
■ 図3の右側にはかなり詳しい解説が書かれていますね。
児島 図3の右の文章は、そのPARに基づいて作成された標準化の範囲（スコープ）で、これが802.15.4gの目指す標準化の内容でもあります。
■ ちょっと簡単に説明していただけますか。
児島 大きな特徴は、基本的にリージョン（世界の各地域：欧州地域、アジア地域、米国地域等）によって許可されている違う周波数帯域を適応できる（異なる帯域）というところです。従来の無線LANの場合は、世界中全部が2.4GHz帯（あるいは5GHz帯）で統一されているわけです。それを、802.15.4gでは周波数の事情を考慮して柔軟に対応できるようにしているのです。
■ 地域的に考慮されている点は、何かちょっと放送に似ていますね。欧州のDVB方式とか、日本のISDB方式とか、米国のATSC方式とかのように地域ごとに違う方式の標準が違うように。
（NICT新世代ワイヤレス
研究センター主任研究員）
児島 そうですね。やはり国土の広さの違い、サービスの普及率の違いなどもあったり、また、無線が好きな国とか、有線が好きな国とかがあるようです。例えば米国の場合は、国土が広いですから、無線で何キロメートルも飛ばすというようなことが非常に好きですね。また、米国では送信電力も1ワット（1W）と大きいのに対して、日本の場合だと10ミリワット（10mW）とかいうように米国の100分の1の電力で運用される形態が有望です。このことから、繁華街の中でデータを収集するとか、マンションの中でデータを収集するとか、比較的小さなエリアで無線通信が活用される利用状況が想定されるわけです。TG4g（IEEE 802.15.4g）では、このような状況に合わせて仕様を決めていきましょう、ということになっています。
また、伝送速度も802.15.4の場合の物理層（PHY）は、低速物理層の規格ですから、最低で40kbps、最大でも1MbpsとPARでは規定されています。
≪3≫802.15.4g（SUN）が目指すアプリケーションとその仕組み
■ SUNが目的とするアプリケーションとしては？
児島 アプリケーションとしては、家庭のガス・メーターや電力メーター、水道メーターなどの自動検針機能をはじめとする高機能化、すなわちスマートメーターとしての機能をサポートする形態が望まれています。このような高機能化を実現するために、物理層のデータサイズ（ペイロードサイズ）これまでの一般的な802.15規格のものから変わっていて、最大1500オクテット（＝1500バイト）までサポートすることがPARで規定されています。
■ その物理層のペイロードサイズは、イーサネットのMACフレームと同じサイズですね。
児島 そうです。なお、ZigBeeの場合は最大が127オクテットと非常に小さいサイズとなっています。
■ 図3の中にある「Principally Outdoor Communication」（屋外通信）というのを説明していただけますか。ZigBeeがどちらかというと室内を中心とする通信に対して802.15.4g（SUN）は屋外ということなのでしょうか。
児島 そうですね。802.15.4gは先ほど申し上げたように、スマートメーターの用途を含んでいることもあり、基本的には屋外の通信を考えましょうという規格です
■ なるほど。その次のシマルテニアス・オペレーション（Simultaneous Operation）について説明していただけますか。
児島 一般に、スマートグリッド環境では、家庭とユーティリティ企業（電気・ガス・水道事業者）の制御センター（データ収集局）間には複数のネットワークが存在することになります。例えば電力の検針・制御用のネットワークですとか、ガスや水道の検針・制御用のネットワークなど異なる性質のネットワークが同時に存在することになります。ですから、802.15.4g規格（SUN）では、最低3種類（例：電気・ガス・水道）のネットワークがお互いに干渉し合わないように〔つまり直交する（Orthgonal）ということ〕する要件がPARにて規定されています。
同じくPARでは、繁華街等、大都市エリアで、電波が届く範囲に少なくとも1000台の端末（スマートメーター）が存在するような状況も検討されることが決められています。
■ そうすると、家庭から制御センター（データ収集局）までは、802.15.4g（SUN）ですから、物理層（レイヤ1）/MAC層（レイヤ2）までのレイヤ2ネットワークで、制御センターから先がインターネット（IPネットワーク：レイヤ3）になったりするということなのでしょうか。
児島 そういうこともあり得ますね。この802.15.4gのタスク・グループの中では、物理層/MAC層以外のレイヤは規定しないという規定になっていますから、制御センターから先がインターネットになるかどうかは規定していないのです。
■ なるほど。
≪4≫SUN（スマート・ユーティリティ・ネットワーク）の仕組み
児島 次に、図3を拡大した図4を見てください。802.15.4g（SUN）の環境では、図4の下部の各家庭に設置された小さな黄色のメーター（スマートメーター）が接続され無線信号をやり取りしています。しかし、最近とくに顕著になってきていることとして、図4の上部に示すマンションのような集合住宅のようなところからも、メーターの情報を集めたいという要望があるのです。少し込み入っていますが、図4の上部と下部の青い点線で囲っているところが、SUN（Smart Utility Networks）と言われている部分です。
このSUNで集めたデータを、図4の左側の紫色のWAN用無線信号として取り出して処理する仕組みなのです。SUNのシステムとしてはだいたいこんな感じになるのではないかと思います。つまり、SUNで、データを集め（制御センター）たうえで、それ以降は別の系統（ここではWAN）を使って遠くに送るということになるのです。その場合、例えば電信柱のうえにアクセスポイントを設けておいて、そこから先は有線で通信することも可能になります。
■ あるいは、WiMAXやHSDPさらに今後でてくるLTEのようなモバイル・ブロードバンド（WAN）でもよいわけですね。
児島 はい、その通りです。必ずしもSUNですべてが完結するのではないと思います。
■ このWANとつながっているアクセスポイントなりデータ収集局の先に、例えば電力会社やガス会社があったり、ということになるわけですね。
児島 そうです。電力会社とかガス会社があって、そこと家庭のスマートメーターが双方向通信をやって制御するのです。今、双方向通信と言いましたが、例えば、データの収集だけの場合は双方向の機能は要らないわけですね。しかし、例えばガス会社の場合ですと、各家庭のガスの使用状況に応じて、何らかのフィードバックができるようなサービスを提供したいというようなニーズもあるようです。
■ 例えばどんなことでしょうか。
児島 例えば留守とか緊急時に、ガスを止めることができるようにするとか、そういうサービスに対する需要も高いそうです。ですから、ガス会社にとっては、先ほどの双方向通信機能はかなり重要視されているといえます。
--つづく--
プロフィール
児島 史秀（こじま ふみひで）氏
現職：
独立行政法人情報通信研究機構新世代ワイヤレス研究センター主任研究員
【略歴】
1999年、大阪大学大学院工学研究科博士後期課程修了。
同年、郵政省通信総合研究所入所。
以来、ITS通信技術、防災アドホックネットワーク技術に従事。
現在、独立行政法人情報通信研究機構 新世代ワイヤレス研究センター ユビキタスモバイルグループにてIEEE 802.15.TG4gの標準化活動、ならびに特定小電力システムの高度利用に関する研究開発に従事。
IEEE会員、電子情報通信学会会員、IEEE 802.15および11WG投票メンバー。
インプレスR&D
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バックナンバー
≪ スマートグリッドを実現する802.15.4g（SUN）の標準化動向を聞く！≫
第1回：802.15.4g（SUN）がめざす標準とは？
第2回：802.15．4gでの審議内容と日本からの提案
第3回：3つの変調方式の違い
第4回：802.15.4g（SUN）に対応するMAC層
第5回（最終回）：NICTのSUNモジュールの試作品と実証実験
