1

高速赤外線通信Giga-IRへの取り組み

～～1Gbit/1Gbit/ss高速赤外線通信が世界標準に～高速赤外線通信が世界標準に～

株式会社KDDI研究所

開発センター サービス開発グループ

2

GigaGiga--IRIR技術の背景技術の背景

アウトラインアウトライン

GigaGiga--IR IR 規格概要規格概要

まとめまとめ

3

GigaGiga--IRIR技術の背景技術の背景

GigaGiga--IR IR 規格概要規格概要

まとめまとめ

4

デジカメ

動画・音楽プレーヤー

ワンセグ

インターネットアクセス

ゲーム

GPS&地図

電子マネー

大容量のデータ、コンテンツが携帯電話に保存されている

携帯電話の高機能・高性能化

5

0.01

0.1

1

10

100

1000

SD card

iPod

ストレージ容量は指数関数的に増加

携帯機器用の高速なインターフェースが必要！！！

‘00 ‘01 ‘02 ‘03 ‘04 ‘05 ‘06 ‘07 ‘08

スト

レー

ジ容

量[G

B]

32 GB

64MB

[年]

5GB

160 GB

‘09

ストレージ容量の推移

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Bluetooth®

USB インターフェース

IrDA ® インターフェース

（赤外線通信）

SD-Card インターフェース

NFC

3G network

ワイヤレスインターフェース

有線インターフェース

Wi-Fi (IEEE 802.11.X)

携帯機器にはワイヤレスインターフェースが最適

携帯電話のインターフェース (現状）

7

通信速度

通信

距離

3G

1Mbit/s

10cm

10m

1km

100Mbit/s

802.11n

WiMAX

1Gbit/s

UWBSIR/ FIR / VFIR

3.9G4G

Bluetooth

802.11a/ b/ g

IrDA 通信規格

802.15.3c

無線（電波）規格

NFC

実装済み

UFIR

IrDA通信規格

Transfer JetGiga-IR

802.11vhtWiGig

携帯機器用のワイヤレスインターフェース規格

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セキュア : 見通し通信

高速通信 : ≥1 Gbit/s

可視光を使えば通信範囲を

視認できる

非干渉性 : 他の電子機器へ影響を与えない

小型: 光学素子サイズは1 mm2以下

通信範囲

光無線（赤外線）通信の特長

特長特長

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データ交換

アドレス帳写真動画

プリンター TV

データ転送

写真

高速赤外線通信はこれらのアプリケーションの利便性向上につながる

高速赤外線通信はこれらのアプリケーションの利便性向上につながる

~ 4Mbit/s

~ 4Mbit/s

PCアドレス帳写真動画音楽

赤外線通信の利用シーン (現状)

10

GigaGiga--IRIR技術の背景技術の背景

GigaGiga--IR IR 規格概要規格概要

まとめまとめ

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IrDA: 赤外線データ協会

IrDA Board

IrDA Members

IrSimple

Giga-IR

IrUSB

IrDA Staff

Technical Committee

Test and Inter-op Committee

Marketing Committee

IrDA Committees

IrDA Officers

IrDA SIGs

1Gbit/s通信規格検討

グループ

Architecture Council

IrDA: Infrared Data Association 赤外線データ協会

・赤外線通信の国際規格を策定する業界団体。・本部は米国カリフォルニア州。1993年設立。

組織図組織図

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IrUSBIrUSBIrSimpleIrSimpleIrMCIrMCIrBurstIrBurstIrTranPIrTranP

OSI 7OSI 7

OSI 6OSI 6

OSI 5OSI 5

Infrared Ubiquitous Multimedia ApplicationsInfrared Ubiquitous Multimedia Applications

OSI 4OSI 4

OSI 3OSI 3

OSI 1OSI 1

OSI 2OSI 2

IASIASDatabaseDatabase

SIR SIR 115k115k

IrLMP(IrMUX)IrLMP(IrMUX)

IrLAPIrLAP

TinyTPTinyTP

LSAPLSAPTinyTPTinyTP

LSAPLSAPTinyTPTinyTP

LSAPLSAPTinyTPTinyTP

LSAPLSAPTinyTPTinyTP

LSAPLSAPTinyTPTinyTP

LSAPLSAPIrSMPIrSMP IrUSB(L)IrUSB(L)

MIR MIR 1M1M FIR FIR 4M4M VFIR VFIR 16M16M UFIR UFIR 100M100M GigaGiga--IR IR 1G1G

IrUSB(U)IrUSB(U)OBEX Client / ServerOBEX Client / ServerIrCOMMIrCOMMIrBurstIrBurstChannelChannelIrLANIrLANbFTPbFTP

SCEPSCEP

IrWWIrWW IrFMIrFM

Giga-IR：1Gbit/sの赤外線通信の物理層規格

プロトコルスタック

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1990 1995 2000 2005 2010 [年]

100k

1M

10M

100M

1G

速度

[bit/

s]

■SIR115kbit/s

■FIR4Mbit/s

■VFIR16Mbit/s

■UFIR100Mbit/s

■Giga-IR1Gbit/s

SIR: Serial InfraredVFIR: Very Fast InfraredUFIR: Ultra Fast Infrared

IrDA物理層規格の高速化

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2007年12月 SIG (Special Interest Group) 設立現在のSIGメンバー：ローム、イーグローバレッジ、パナソニック、CEC、早稲田大学、ACTiSYS、University of Peloponnese、KDDI

Giga-IR SIGの活動

Directional承認済

Draft規格承認済

一般公開一般公開

2008年 3月 2008年10月 2009年4月

Final規格承認

2009年7月末

スケジュールスケジュール

2009年4月規格化完了

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Giga-IR規格のコンセプト

短時間の接続＆通信

ドッキングステーション（固定台）の利用で高速・安定した通信

1. 携帯機器同士の通信

2. 携帯機器と固定機器間の通信

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100MB100MBデータ転送時間の比較データ転送時間の比較

Giga-IR 1Gbit/s

赤外線通信 4Mbit/s

Bluetooth® 3Mbit/s

0.8 Sec

3 min 20 sec

4 min 27 sec

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・性能を十分に活かして高速化を実現

・出力パワーの制限が比較的少ないため、長距離通信用途への適用可能

LD ・簡易な方式により高速化を実現

・将来のさらなる高速化に対応可能

1. LEDとレーザー（LD）の二種類の光源を利用

LED

Giga-IRの主な特徴(1)

18

Giga-IRの主な特徴(2)

・パフォーマンスが求められる用途

・簡易で低コストな方式 or 広い通信範囲が

求められる用途

1Gbit/s

500Mbit/s

2. 1Gbit/sと500Mbit/sのレートを選択可能

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携帯電話を中心としたアプリケーション

・動画・写真

・アドレス帳・写真・動画

・写真

・データ・音楽・動画・写真

・写真

BDレコーダー

PC

プリンター

携帯電話

TV

デジタルフォトフレーム

・動画・写真

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ドッキングステーション

近接通信マルチメディアファイル

PCGiga-IR

携帯機器とPC（ドッキングステーション）間のデータ転送携帯機器とPC（ドッキングステーション）間のデータ転送

アプリケーション(1) ～ファイル転送

通信距離は1cm以下を想定

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マルチメディアファイル

携帯機器と固定機器間のデータ転送携帯機器と固定機器間のデータ転送

BD/DVD/HDD レコーダー

携帯機器間のデータ転送携帯機器間のデータ転送

アプリケーション(2) ～ファイル転送

通信距離は5cm程度を想定

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コンテンツサーバ

放送タイプのGiga-IR I/F

・複数の端末で同時に受信

・大容量のデータでも瞬時に取得

・複数の端末で同時に受信

・大容量のデータでも瞬時に取得

レンタルショップでの動画・音楽データの瞬時ダウンロード

広告、案内、プロモーションビデオなどコンテンツを配信広告、案内、プロモーションビデオなどコンテンツを配信

アプリケーション(3) ～情報配信

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デジタルビデオ機器TV

HD映像のストリーミングHD映像のストリーミング

1Gbit/s1Gbit/s

アプリケーション(4) ～ストリーミング

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実効レート実効レート 1.024 Gbit/s, 512 Mbit/s

通信距離通信距離 ((参考値）参考値） ドッキングステーション用途：1cm程度携帯端末間通信用途：5cm程度Bit Error Rate <=10-10

変調方式変調方式 2-ASK, 4-ASK

互換性互換性 FIR (4Mbit/s)互換

プロトコルプロトコル IrSimpleTM、IrBurstなど

信号レート 変調方式 符号化方式

1.280 Gbit/s 2-ASK, 4-ASK

640 Mbit/s 2-ASK8B10B

規格概要

25

10.64.45

3.15

Unit：mm

Developed by Rohm Corp.

通信距離：最大10cm (現状)

Giga-IRモジュール搭載携帯端末

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USB 2.0 赤外線ワイヤレス通信

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技術開発の背景

携帯電話、携帯音楽プレーヤーなどのモバイル機器は、USBインターフェースを通じてPCとコンテンツのやり取りを行っている。

携帯電話、携帯音楽プレーヤーなどのモバイル機器は、USBインターフェースを通じてPCとコンテンツのやり取りを行っている。

USBをワイヤレス化

すればモバイル機器の利便性がさらに向上

USBをワイヤレス化

すればモバイル機器の利便性がさらに向上

Giga-IRのメインの用途の一つはモバイル機器とPC（ドッキングステーション）間の通信

Giga-IRのメインの用途の一つはモバイル機器とPC（ドッキングステーション）間の通信

USBをGiga-IRを用いてワイヤレス化！USBをGiga-IRを用いてワイヤレス化！

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全てのUSB機器がワイヤレス化に

適しているわけではない！

USBのワイヤレス化による効果

メリットメリット ・機器を向かい合わせるだけで通信可能・ケーブル不要の簡単操作・認証不要の高い接続性・1Gbit/s赤外線通信を用いた高スループット

デメリットデメリット ・USBケーブルからの電源供給不可

・遮蔽物による通信途絶

ワイヤレス化に適したUSB機器ワイヤレス化に適したUSB機器

・頻繁にUSBケーブルを抜き差しする

・バッテリ駆動

・携帯音楽プレーヤー・携帯電話・デジカメ

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USB赤外線ワイヤレス通信の応用イメージ1携帯電話 携帯音楽プレーヤーデジカメ

ドッキングステーション

ドッキングステーションとの1対1の

通信でスループットを高める

ドッキングステーションとの1対1の

通信でスループットを高める

【将来】 USB機器への非接触電力供給【将来】 USB機器への非接触電力供給

USB-赤外線通信 USB接続

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USB赤外線ワイヤレス通信の応用イメージ2

USBディスプレイ

ドッキングステーション＋USBハブ

高速有線ネットワーク

・スマートフォン・ウルトラモバイルPC ワイヤレス入力デバイス

家の中では高速有線ネットワーク接続 スマートフォンのFMBC家の中では高速有線ネットワーク接続 スマートフォンのFMBC

赤外線通信

コンテンツサーバ

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問い合わせ

応答

USBパケットUSBホスト USBデバイス

問い合わせ

応答

仮想USBデバイス 仮想USBホスト

システム構成システム構成

USB-赤外線

変換装置1.5μs以内に応答受信

USBデバイスが準備中であることを表す

パケットを返すことでリンクを維持する

赤外線-USBパケット

1Gbit/s赤外線通信

USB赤外線ワイヤレス通信システム

USB-赤外線変換装置間は1対1の1Gbit/s通信USB-赤外線変換装置間は1対1の1Gbit/s通信

実際の応答を含むパケット到着

32

0 20 40 60 80 100USBフラッシュメモリの読み書き速度 [Mbit/s]

読み出し

変換装置なし

変換装置あり

書き込み

システムスループットの測定実験

パソコン実験システム構成 USB-赤外線

変換装置 USBフラッシュメモリ

変換装置なし

変換装置あり

スループットは変化しない！

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応用例(1) UMPCとドッキングステーション間のUSB赤外線ワイヤレス接続

24インチディスプレイ

USBディスプレイアダプター

ウルトラモバイルPC

ドッキングステーション＋USBハブ

USBワイヤレス通信

ワイヤレス映像伝送のデモ（UMPCの画面をミラー表示）

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応用例(2)携帯電話とPC間のUSB赤外線ワイヤレス接続(展示中)

LISMOのアプリケーションをUSBワイヤレス接続で利用

携帯電話を置くだけでUSB通信開始

携帯電話

ドッキングステーション(PCとUSBケーブルで接続）

PC（LISMOアプリ起動中）

USBワイヤレス通信

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GigaGiga--IRIR技術の背景技術の背景

GigaGiga--IR IR 規格概要規格概要

まとめまとめ

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•IrDAにて標準化活動を実施

• 規格化完了→世界標準へ

•Giga-IR実効レート: 1.024 Gbit/s, 512 Mbit/s・互換性: FIR (4 Mbit/s ) 互換

・Giga-IRによりUSB 2.0 のワイヤレス化を実現可能

まとめ

高速赤外線通信Giga-IRへの取り組み