「M2M/IoT システム入門」

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まえがき i

　センサ技術や通信技術の発展により，M2M（Machine-to-Machine）/IoT（Internet of Things）システムが最近注目を浴びている．各種センサと情報システムとを通信ネットワークで結びつけたM2M/IoT システムは，製造業や農業等の産業分野，交通やエネルギー等の社会分野，健康管理や安全管理の家庭分野等の，あらゆる分野への適用の可能性をもっている．　各種センサの開発によって，実社会のさまざまなデータがシステム空間に取り込めるようになり，M2M/IoT システムは急速に進展しているところである．リアルの世界とサイバーの世界を連携させて付加価値を創造する大きな動きが始まっている．たとえば，産業界におけるM2M/IoT への取り組みとして，ドイツを中心とした欧州のインダストリー4.0（第 4 次産業革命）という動きや米国のインダストリアル・インターネット・コンソーシアム（IIC）設立という動きが注目される．日本においても，付加価値の高いものづくりへと企業が変革していく時期が来ていると言える．　本書では，M2Mシステム要素技術を網羅的に習得できるように解説するとともに，M2Mシステムの個別応用分野における国内外の産業界での取り組み状況，M2Mシステム全体のシステムアーキテクチャやアプリケーション構築の方法論等について解説を行う．企業の技術者 ･研究者が個別基本技術の習得やシステム構築手法の参照のために読む専門書，また大学・高専での教育に使う参考書としての利用を想定して，執筆している．　本書は，まずM2Mシステムの社会応用とその貢献について実例を見ながら述べ，次にシステム構築技術と要素技術を解説する．全 6章からなり，各章の主な内容は以下のとおりである．　・第 1 章：本書で共通して参照するM2Mフレームワークについて説明し，M2M

システムの全体像について概要を述べる．　・第 2章：M2Mアプリケーションを，機能的な観点から監視型，フィードバック

型，データ活用型，混合型の四つの型に分けて事例紹介を行う．　・第 3 章：M2Mの応用分野ごとのユースケースからM2Mシステム構築に求めら

れる技術要件を整理し，M2Mシステムの構築アーキテクチャを整理し分類する．　・第 4章：アプリケーションとネットワークをつなぐM2Mプラットフォームにつ

いて，要素技術，標準化動向，システム構成事例を述べる．デバイス，ゲートウェイ，サービスの三つのプラットフォームについて詳述する．

　・第 5章：M2Mネットワークの要件，構成（垂直型と水平型）について概観し，

　まえがき

まえがきii

三つのドメインのネットワークの詳細をまとめる．　・第 6 章：M2Mセキュリティ脅威と対策についてまとめ，世界標準である ESTI

仕様書，実装要件について詳述する．　M2M/IoT により，今まで予想できなかったいろいろなサービスが出現すると予想されており，このようなイノベーションを実現するためには，M2M/IoT を構成する多岐にわたるキーとなる技術の特性を理解し，それらの技術を融合してサービスを提案できる人材を育成することが重要である．最近では，M2M/IoT を対象にしたハッカソンやアイデアソンが頻繁に行われるようになっており，新しいアイデアの創出とともに人材育成の手段としても期待されている．本書が，将来のイノベーションを支える人材の育成に活用されることを切に願っている．　なお，M2M/IoT 分野のアプリケーションシステム構築について，電気学会通信技術委員会の「M2M技術調査専門委員会」（2010/10 ～ 2012/9，引き続いて「第 2 次M2M技術調査専門委員会」（2012/10 ～ 2015/3））が，技術の普及や教育の活動を行ってきた．本書は，この専門委員会の成果を基に執筆したものである．

　2016 年 1 月 編集委員を代表して　辻 秀一　

目　次 iii

まえがき i

M2Mシステムとは 1第 1章

M2Mのアプリケーション事例 7第 2章 2.1 機能的な観点からの分類と効果 8 2.2 児童見守りシステム 10 2.2.1　児童見守りシステムの概要 11 2.2.2　児童見守りシステムの技術的観点 13 2.2.3　システム運用状況 14 2.3 農業分野（その 1） 14 2.3.1　複雑系の制御 15 2.3.2　センサネットワーク 15 2.3.3　フェノミクス 16 2.3.4　パーソナルファブリケーション 17 2.3.5　ビッグデータ 19 2.3.6　展　望 22 2.4 農業分野（その 2） 23 2.4.1　システム構成 23 2.4.2　機能の概要 27 2.4.3　制御系システムとの連係 29 2.4.4　課　題 30 2.5 高度交通システム（ITS） 31 2.5.1　路車間システム 31 2.5.2　テレマティクスサービス 32 2.5.3　車車間システム 33 2.5.4　ユーザ参加型センシング 34 2.6 エネルギー管理システム 34 2.6.1　HEMS におけるM2Mアプリケーションと事例 36 2.6.2　BEMS におけるM2Mアプリケーションと事例 38 2.7 ヘルスケア分野 39 2.7.1　遠隔医療におけるM2Mの概要 40 2.7.2　皮膚科学におけるM2Mと画像センシング 41

M2Mシステム構築技術 43第 3章 3.1 M2Mシステムの特徴と要件 44

　目　次

目　次iv

3.1.1　M2Mシステムの特徴 44 3.1.2　M2Mシステムの要件 46 3.2 M2Mフレームワーク 46 3.2.1　M2Mフレームワークの定義 46 3.2.2　ドメイン構成 49 3.2.3　M2Mアプリケーション 49 3.2.4　M2Mプラットフォーム 50 3.2.5　M2Mネットワーク 51 3.2.6　M2Mセキュリティ 52 3.2.7　主な技術要素と重点項目 52 3.3 M2Mシステム構築 53 3.3.1　構築方法の分類 53 3.3.2　オープン化の流れとM2Mシステム 59 3.4 オープンテクノロジによるM2Mシステムの構築事例 63 3.4.1　教育向け事例 66

M2Mプラットフォーム 73第 4章 4.1 M2Mプラットフォーム総論 74 4.1.1　M2Mプラットフォームの位置づけ 74 4.1.2　M2Mプラットフォームアーキテクチャ 75 4.2 M2Mデバイスプラットフォーム 80 4.2.1　M2Mデバイスの位置づけと役割 80 4.2.2　ハードウェアプラットフォーム 82 4.2.3　センサ/アクチュエータとの通信機能 86 4.2.4　低消費電力化技術 89 4.2.5　エネルギーハーベスティング技術 90 4.3 M2Mゲートウェイプラットフォーム 93 4.3.1　M2Mゲートウェイの位置づけと役割 93 4.3.2　OSGi に基づくゲートウェイプラットフォームの概要 96 4.3.3　OSGi バンドルによるサービス提供とプロトコル変換 99 4.4 M2Mサービスプラットフォーム 101 4.4.1　M2Mサービスプラットフォームの位置づけと役割 101 4.4.2　データ処理 102 4.4.3　フィードバック制御 106 4.4.4　デバイス管理 108 4.5 M2Mプラットフォームの課題 110 4.5.1　M2Mプラットフォーム標準化 110 4.5.2　M2Mプラットフォームのアーキテクチャ 110 4.5.3　デバイス抽象化とセマンティクス 112

目　次 v

4.5.4　デバイス管理 113

M2Mネットワーク 115第 5章 5.1 M2Mネットワーク概要 116 5.1.1　M2Mネットワークとは 116 5.1.2　M2Mネットワークの要件 117 5.1.3　垂直型と水平型システムの構成の違い 118 5.2 M2Mエリアネットワーク 119 5.2.1　M2Mエリアネットワークとは 119 5.2.2　通信規格による分類 120 5.2.3　アプリケーションによる分類 127 5.3 M2Mアクセスネットワーク 136 5.3.1　M2Mアクセスネットワークとは 136 5.3.2　実現するための技術 137 5.3.3　M2Mサービスに向けた取り組み 140

M2Mセキュリティ 142第 6章 6.1 M2Mセキュリティの考え方 143 6.1.1　セキュリティの必要性 145 6.1.2　攻撃者の存在 146 6.1.3　保護対象 147 6.1.4　想定脅威 148 6.1.5　セキュリティ対策 150 6.2 ESTI 仕様書におけるセキュリティ要件ついて 151 6.2.1　ESTI システムの構成要素について 152 6.2.2　脅威解析と対抗手段の概要 154 6.2.3　サービス要求仕様書 155 6.2.4　機能アーキテクチャ 158 6.2.5　通信およびmIa/dIa/mId インタフェース 162 6.3 M2Mセキュリティの実装要件 164 6.3.1　軽量化 164 6.3.2　スケーラビリティ確保 167 6.3.3　セキュリティプラクティス 170

あとがき 172 参考文献 174 索　引 179

執筆者一覧vi

電気学会 第 2次M2M技術調査専門委員会（所属は 2016 年 1 月時点．＊印は編集委員）

委員長辻 秀一＊ 前 東海大学 情報通信学部 組込みソフトウェア工学科 教授

委員秋本 眞喜雄 関東学院大学 工学総合研究所 研究員井家上 哲史 明治大学 理工学部 電気電子生命学科 教授井上 雅裕＊ 芝浦工業大学 システム理工学部 電子情報システム学科 教授緒方 祐次 株式会社日立製作所 中央研究所 ネットワークシステム研究部 主任研究員小川 理 一般財団法人電力中央研究所 システム技術研究所 通信システム領域 上席研究員楫 勇一 奈良先端科学技術大学院大学 情報科学研究科 准教授北上 眞二＊ 三菱電機ビルテクノサービス株式会社 エンジニアリング本部 開発部 部長代理清原 良三＊ 神奈川工科大学 情報学部 情報工学科 教授澤本 潤＊ 岩手県立大学 ソフトウェア情報学部 教授清尾 克彦＊ サイバー大学 IT 総合学部 教授鄭 立 株式会社チノー 技術顧問中西 美一 株式会社四国総合研究所 電子技術部 主席研究員中野 学 独立行政法人情報処理推進機構 技術本部 セキュリティセンター 情報セキュリティ技術ラボラトリー 主任野田 潤 NECソリューションイノベータ株式会社 イノベーションラボラトリ 主任服部 雅晴 株式会社KDDI 研究所 グリーン・M2M応用グループ 開発主査平藤 雅之 独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構 北海道農業研究センター 芽室研究拠点 領域長藤田 隆史 日本電信電話株式会社 NTT未来ねっと研究所 主任研究員不破 泰 信州大学 総合情報センター 教授三井 浩康 前 東京電機大学 理工学部 理工学科 情報システムデザイン学系 教授吉田 利夫 東海大学 情報通信学部 情報メディア学科 非常勤講師渡辺 尚 大阪大学 大学院情報科学研究科 情報ネットワーク学専攻 教授

　執筆者一覧

1.1　あいうえお 1

　M2Mシステムとは

　

第1章

　センサ技術や通信技術の発展により，モノどうしをつなぐ M2M（Machine-to-Machine）システムや，モノのインターネットである IoT（Internet of Things）が最近注目を浴びている．社会の安全や安心，エネルギーの効率的利用や企業活動の効率化等のために，M2Mシステムは大きな展開が期待されている．まさに，来たるべきスマート社会を支える主要技術の一つと言える．　各種センサと情報システムとを通信ネットワークで結びつけたM2Mシステムは，製造業や農業等の産業分野，交通やエネルギー等の社会分野，健康管理や安全管理の家庭分野等の，あらゆる分野への適用の可能性をもっている．　2009 年 2 月には，欧州電気通信標準化機構（ETSI†1）が ETSI TC M2Mを設立し，標準化を目指して活動している．その後，ETSI を含めた日・米・欧・中・韓の 7者の標準開発機関（SDO†2）が合意して，2011 年 1 月にM2M分野における国際協調的な標準化活動を推進する oneM2Mが設立され，活動が始まった．本書においても，oneM2Mの活動について適宜紹介する．　現状では，アプリケーションごとにM2M技術/ソリューションが提供されている．個別のM2M技術/ソリューションの提供と多様な標準化は，M2Mマーケットの拡大を阻害すると考えられている．技術的な障壁を取り除き，M2Mサービスとネットワークの相互運用を実現するためには，「標準化」が重要である．今後のM2Mシステムの方向として，M2M技術の標準化の進展により，垂直型マーケットから水平型マーケットへの移行を示唆している．　M2M システムは，センサを含むデバイスどうしまたはデバイスとクラウド上の

†1 European Telecommunications Standards Institute†2 Standards Development Organizations

第 1章　M2Mシステムとは2

サーバをネットワーク経由で接続し，さまざまなサービスを提供する．従来からユビキタスコンピューティング/ネットワークとして語られてきた世界であるが，最近のセンサやデバイスの小型化・低コスト化，ワイヤレスネットワークの実用化・低コスト化，および，クラウドコンピューティングの発展により，実用的な応用事例が出てくるようになってきた．　M2Mシステムは，機械や電子機器の間で，人間が介在することなく収集されたデータを送受信することによってサービスを提供するものである．図 1.1 に示すように，デバイスにはマイコン等のコンピュータが内蔵され，接続されたセンサからのデータが，必要に応じてゲートウェイを経由し，ネットワークを介してサーバに送信される．センサのデータはサーバに蓄積され，クラウド上のアプリケーションにより，集積されたデータを可視化したり，分析をしてマネジメントの判断材料にしたり，分析結果から自動的にデバイスの制御をしたりするサービスが実現される．M2M の後ろの「M」は，Machine の代わりにMan やManagement に読み替えて使われる場合もある．

図 1.1　M2Mシステムの全体像

自販機

機器（デバイス） ネットワーク（ゲートウェイ経由）

アプリケーション（サービス）

可視化Man

分析Management

制御Machine

サーバ（クラウド）

機械

カーナビ

1234

スマートメータ

センサ＆アクチュエータ　Machine

各種センサ

フィールドサーバ

センシングデータ

機器ステータス

制御データOK

READY

　M2Mシステムを構成する基本的な要素は，各種センサデバイス，M2Mネットワーク，M2Mプラットフォーム，M2Mアプリケーションからなる．　M2M サービスシステムを構成する技術は，センサネットワークからサービスプラットフォームまで多岐にわたる．そこで，ここでは図 1.2 の M2Mフレームワークを使って，M2M技術について解説する†．　M2Mフレームワークの横方向は，M2Mを構成するドメインとして，センサや設備機器等のデバイス，デバイスを集約するゲートウェイ，およびさまざまなアプリケーションを提供するサービスに分類した．また，縦方向は，各ドメインの機能を実現す

† このM2Mフレームワークは，各種のM2M標準化活動の成果を基に，電気学会第 2次M2M技術調査専門委員会が作成したものである．

1.1　あいうえお 3

る共通技術要素となる三つのレイヤであり，各ドメインを結ぶためのネットワーク，システム構築を行うための標準技術を提供するプラットフォーム，およびアプリケーションに分類した．なお，セキュリティについては，M2Mシステム全体として整備する必要があるため，フレームワークの中で共通技術となるM2Mセキュリティに分類した．また，本書ではさまざまなM2Mシステムを構築していく技術について一つの共通技術として取り上げ，第 3章において詳しく解説をした．すでに多くの分野ごとに垂直型（バーティカル）で独自の開発が行われているが，これからはオープンテクノロジによる比較的安価で優れた技術資産を活用した構築が進むと考えられる．

　● M2Mアプリケーション（第 2章）

　M2Mアプリケーションは，各ドメインのプラットフォーム機能を利用して，個々のアプリケーションを実装する．M2Mデバイスでは，デバイスやセンサが提供する機能がアプリケーションとなる．M2Mゲートウェイには，M2Mデバイスの連係等，サービス独自のアプリケーションを搭載する場合がある．M2M サービスのアプリケーションは，産業分野，社会分野，家庭分野にまたがる広がりがある．

　● M2Mプラットフォーム（第 4章）

　プラットフォームは，M2Mデバイス，M2MゲートウェイおよびM2Mサービスの共通機能を提供する．M2Mデバイスプラットフォームとしては，Android 等の組込みOS がある．M2Mゲートウェイプラットフォームとしては，Java ベースのソフトウェアコンポーネント技術の OSGi がある．M2Mサービスプラットフォームとしては，欧州の ETSI を中心に，機能アーキテクチャや共通API の標準化が検討されている．

図 1.2　M2Mフレームワーク

デバイスレイヤ　ドメイン

M2Mアプリケーション

M2Mプラットフォーム

M2Mネットワーク

M2Mデバイスプラットフォーム

M2Mゲートウェイプラットフォーム

M2Mエリアネットワーク M2MコアネットワークM2Mアクセスネットワーク

M2Mセキュリティ

M2Mサービスプラットフォーム

ゲートウェイ サービス

第 1章　M2Mシステムとは4

　M2Mデバイスの要件として，低消費電力（バッテリ駆動や再生可能エネルギーの利用など），低コスト，小型軽量などが挙げられる．また，アプリケーションによっては，処理時間保証などのリアルタイム性，高信頼性やメンテナンス性の良さといった点も要求される．

　● M2Mネットワーク（第 5章）

　ネットワークは，M2MエリアネットワークとM2Mアクセス/コアネットワークに分類される．M2Mエリアネットワークは，M2MデバイスとM2Mゲートウェイ間のネットワークであり，通信プロトコルとしては，ZigBee や 6LoWPAN/CoAP 等が使用される．M2Mアクセスネットワークは，M2MゲートウェイとM2Mサービス間のネットワークであり，3G やWiMAX，LTE 等が使用される．M2Mゲートウェイは，M2MエリアネットワークとM2Mアクセスネットワークとのプロトコル変換の役割をもつ．M2Mゲートウェイがないシステムでは，M2MエリアネットワークとM2Mアクセスネットワークは，同一のプロトコルを採用することになる．　M2Mネットワークの要件として，膨大な端末数の通信に耐えられること，低データ転送レートで，上り方向に集中したトラフィック処理能力，リアルタイム通信性，さらには高信頼性やメンテナンス性の良さが要求されるといった点が挙げられる．

　● M2Mセキュリティ（第 6章）

　M2Mシステムの普及とともに，その性質上これまでとは異なる次元のサイバー攻撃発生も見込まれることから，これらの環境変化に対応した新たな情報セキュリティ対策をあわせて進めていくべきである．　M2Mによるサービスは，社会の幅広い分野で普及していくと予想される．しかし，M2Mで用いられるデバイスは広域ネットワークに接続した利用を想定していないものも多く，M2Mを利用することで発生する新たな脅威への対応が必要となる．デバイスやM2Mネットワークに対する不正アクセス等による情報漏洩や不正コントロールのような事故を防ぐためにも，セキュリティを意識した開発・運用を実施する一方で，暗号化や認証機能等の適切なセキュリティ対策の実装を検討することが必要となる．

　M2Mシステムの応用分野を考えるとき，従来から利用されてきたアプリケーションシステムにその特徴をみることができる．たとえば，テレメータリングや SCADA†，POS が挙げられる．テレメータリングでは，観測地に測定のためのセンサや測定器

† Supervisory Control And Data Acquisition，監視制御システム

1.1　あいうえお 5

を設置し，遠隔で測定データを受信して監視するシステムが，宇宙開発，原子力発電所，河川等での自然災害対策などの場面で利用されている．SCADAは，コンピュータによるシステム監視とプロセス制御を行うシステムで，製造，生産の現場や大規模設備の監視・制御に利用されている．全体的な系の中には人間を含むが，基本構成はM2Mシステムである．また，商品名・価格・数量・日時などの販売実績情報を収集してビッグデータとして活用する POS（Point Of Sale）システムは，スーパーマーケット，コンビニエンスストア，キオスクなどで導入されている．1970 年代から利用されていて，古くからあるM2Mシステムの一つと言える．　近年では，ユビキタス（Ubiquitous）という言葉が広く使われているが，センサや情報機器がネットワークに接続されて遍在する状況を指しており，M2M，IoTという言葉は，ユビキタスの延長線上にあると考えられる．ユビキタスネットワーク社会の実現に向けて，少なくとも技術・サービス・各種機器など環境面の整備は整ったと考えられており［4］，新たな潮流としてのスマート化である「スマート革命」が期待されている．ユビキタスネットワーク環境の上で，クラウドサービス，ビッグデータ活用，ソーシャルサービスなどのネットワークサービスが進む中，M2Mシステムによる膨大なデジタルデータの収集，流通，蓄積，活用が，「スマート革命」を支える基盤として注目されている．　M2Mシステムの対象となる応用分野として ETSI の取り組みを参考にし，応用分野を，安心/安全，運輸，健康，エネルギー管理，供給とプロビジョニング（サービス提供），シティオートメーション，製造業，および農林水産業の八つに分類した．これを図 1.3 に示す．

図 1.3　M2Mシステムの応用分野

フィールドサーバセンサネットワークアプリケーションモニタリング･管理

農林水産業監視アプリケーション物体･人の追跡アラーム

安心 /安全

公共照明管理ごみ管理

シティオートメーションe ヘルス個人セキュリティ

健康生産チェーンの監視と自動化

製造業

車群管理排出管理通行料支払い道路安全

運輸

貨物の需給監視自動販売機

供給とプロビジョニング

計測スマートメータユーティリティの提供と課金

エネルギー管理

第 1章　M2Mシステムとは6

　これらの応用分野を，社会分野，産業分野，家庭分野の 3分野に大きく分けて見ていくこともよく行われる．社会分野では，シティオートメーション，エネルギー管理，運輸，交通事故や犯罪防止における安心・安全等の分野のアプリケーションの高度化が期待される．産業分野では，製造業，供給とプロビジョニング，農林水産業等の分野での応用への取り組みが進んでいる．家庭分野では，家庭でのエネルギー管理としてのスマートハウスへの応用やヘルスケア等の健康管理が急速に拡大してきている．

2.4　農業分野（その 2） 23

農業分野（その 2）2.4

　さまざまなフィールドモニタリングシステムを開発する際のベースシステム（一種のM2Mプラットフォーム技術）化を目的として「openATOMS」の開発が行われ，すでにその応用製品もいくつか誕生している．以下では，openATOMS をベースに開発・製品化された，高性能かつ安価な温室環境モニタリングシステムHaPPiMinder（ハッピィ・マインダー：Horticulture, automated Production Process intelligent Minder）の概要を紹介する［30-32］．　HaPPiMinder は，農業用温室内の気温，湿度，CO2 濃度，日射強度などの環境条件を手軽かつ高精度に計測・データ蓄積するとともに，計測データに異常を検出した場合には電子メールによる通報を行うシステムである．また，インターネットを経由して，いつでも，どこからでも，蓄積したデータをリアルタイムに分析し，栽培管理に有用な情報を引き出すことができる．2.1 節の分類のⅳ）混合型にあたる．

2.4.1　システム構成

　本システムは，①データ収集ユニット，②センサユニット（1～ 16 台），③情報端末，④システム運用管理センターおよび⑤インターネットで構成される（図 2.9）．データ通信無線ネットワークとして，アドホック無線ネットワーク（①-②間），Wi-Fi ネットワーク（①-③間）および 3Gネットワーク（①-⑤間）を使用している．　システム運用管理センター（④）は，データ収集ユニット（①）と定期的に通信し，

図 2.9　HaPPiMinder のシステム構成

①データ収集ユニット②センサユニット

ZigBee

3G ルータNC～

ZigBee（100 kbps）

Wi-Fi 通信（150 Mbps）

3G通信（200 kbps）

500 m以内

太陽電池

LCD

50 m以内

⑤インターネット

3G 通信（10 Mbps）

④システム運用管理センター

③情報端末

③情報端末

microSDメモリ

1-Wire 温度センサ

温度･湿度センサ

照度センサ

CO2 センサ

基本センサ

I2C

オプションセンサ

土壌水分センサ

結露センサ

Wi-Fi カメラ

第 2章　M2Mのアプリケーション事例24

その運用状態を監視する．本システムでは，近年流行しているクラウド型データセンターを使用せず，データの蓄積と分析はすべてデータ収集ユニット（①）上で行われる．後述するコストと継続性の観点から，システム運用管理センターには計測データ等の蓄積は行わない．

（1）データ収集ユニット　データ収集ユニットは，オープンソースのコンピュータ基板（BeagleBone），ZigBee 通信モジュール，Wi-Fi 通信アダプタおよび 3G - Wi-Fi ルータで構成されており，コンピュータ基板にはアプリケーションソフトウェア動作環境として Linux およびOpenJDKを搭載している（図 2.10（a））．コンピュータ基板のCPUコアはARM Cortex-A8 で，その消費電力は 1 W程度と低い．

（b） センサユニット回路基板（a） 内部

図 2.10　データ収集ユニット

　組込みコンピュータではあるが，microSD メモリカードをファイルシステムとして使用しているため，停電対策は不可欠である．ユニット全体の消費電力が 2 W 程度と低いため，停電時は単三乾電池× 2本で動作させ，電源電圧が規定値より下がった場合には自動シャットダウンするようにしている．　アプリケーションソフトウェアとして，独自開発の openATOMS エンジンおよびHaPPiMinder エンジンが搭載されており，前者は主にデータの収集と蓄積，後者はデータ解析とユーザインターフェースを担っている．ソフトウェアは，Java，JavaScript，PHP，XMLおよびHTMLで記述されている．　近年では，インターネット接続されたフィールドモニタリングシステム等の計測データは，システム本体内ではなく，インターネット上のクラウドサーバに保存する方式が主流となっているが，フィールドモニタリングアプリケーションの中にはクラウドサーバの利用が適切でないものも多い．その理由の一つは運用コストの問題であ

2.4　農業分野（その 2） 25

る．クラウドサーバは一見非常に低コストに利用できるように思われるが，データ管理のためのコストおよび高速かつ安定した通信回線のコストを含めると，数千円/月の運用コストが掛かってしまい，本システムを含めて多くのアプリケーションではこのコストを許容できない．もう一つの問題は，データ蓄積の継続性の問題である．HaPPiMinder では，システム導入後 10 年間以上にわたり計測データを継続的に蓄積しなければならない．少なくとも 10 年程度はシステムを提供したい製品供給側の都合も考慮すると，20 年以上の継続運用が保証されたクラウドサーバでなければ安心して利用できないことになる．　本来，openATOMS はクラウドサーバを使用することを前提として設計されたシステムであるが，HaPPiMinder ではあえてクラウドサーバを使用せず，計測データはデータ収集ユニットに装着したmicroSD メモリ内（16 GB 中 14 GB をデータ保存エリアとして使用）に openATOMS の標準データ形式である XML データファイルとして保存される．　蓄積されたXMLデータファイルから目的のデータを抽出・加工するためのソフトウェアは，システム運用を停止することなく，逐次，追加・更新可能なプラグインモジュール形式で搭載されており，その記述言語は，Java，PHP，XMLおよびHTMLである．XML データファイルからのデータ抽出負荷を軽減するため，時系列 XMLデータ処理に特化した高効率のXMLデータパーサ†を開発し使用している．　データ収集ユニットは 3G ネットワークによりインターネットへ接続されるが，その通信速度は 200 kbps と低速で，回線コストは 900 円/月程度と安価である．本システムでは，蓄積した計測データの分析と目的データの抽出をデータ収集ユニット内で行うため，3G 回線を流れるデータ量が非常に少なく，200 kbps の低速回線でも必要十分なレスポンスが得られるようになっている．　オープンソースのコンピュータ基板（BeagleBone）［33］の利用では，品質の不安定さに注意が必要である．とくに，BeagleBone の初期モデルは電源回路が不安定なものが 20 個に 1 個程度の割合で混入しており，ほとんどの不良品は出荷時のエージングテスト（経時変化試験）で排除できるが，中にはエージングテストをパスしてしまい，販売後に不具合が出る場合もある．最近のモデルでは随分改善され，不良品率はかなり下がっているようであるが，仕様書に動作保証はしないと明記されている場合は注意が必要である．

（2）センサユニット　センサユニット（NICE）の電子回路基板は，openATOMSのコア技術であるNICE

† XML形式のテキスト文書を解析し，プログラムで扱えるようなデータ構造の集合体に変換するプログラム

第 2章　M2Mのアプリケーション事例26

（電子回路設計パターンおよび専用OS）を利用し，専用に開発されたものである（図2.10（b））．ハードウェアの複雑さはコストに直結するため，シンプルで部品点数の少ない回路設計としており，高度な機能の大部分はソフトウェアで実現されている．電子回路基板の消費電力は 1 mW未満と非常に小さく，接続するセンサの消費電力によっては内蔵電池で数ヶ月間動作させることも可能である．センサユニットのMCU（以降マイコンとよぶ）は常時は停止しており，定期的あるいはセンサ入力イベントにより起動し，一連の計測作業とデータ送信を完了すると休止するユニークな設計である．専用 OS はマイコンコアをいかに効率良く眠らせるかに重点を置いた設計となっている．　電子回路基板には以下の I/O ポートを装備しており，さまざまなセンサが接続可能となっている．　・シリアル通信ポート× 1（ZigBee 無線通信）　・SPI 通信ポート× 1（microSD メモリ）　・I2C 通信ポート× 1（気温・湿度センサ）　・1-Wire 通信ポート× 1（温度センサ）　・アナログ電圧入力ポート× 4（CO2，日射など）　・デジタル接点入力ポート× 2（機器故障検知など）　M2MノードのハードウェアにArduino のようなオープンソースハードウェアを利用するかどうかは議論の分かれるところであるが，HaPPiMinder の開発においては，汎用設計のデバイスで必要な入出力デバイスを組み合わせるとハードウェア量が過大となり，コストと消費電力の点で要求仕様を満足できないとの判断から，専用設計のハードウェアが開発されている．専用設計のハードウェアでも，回路設計とOSをモジュール化しておくことにより，必要なハードウェアを短期間かつ低コストに製作できるため，M2Mノードのハードウェア開発に関しては，オープンソースハードウェアよりはオープンソース IP†と捉えるほうが良いという考え方もある．とくに，マイコン等のハードウェアデバイスの選定では，ADCのリニアリティ（出力信号の直線性）や温度特性等，メーカの仕様書から十分に読み取れない部分も多く，それらの性能評価情報も含めてオープンソース IP として情報提供されていれば，随分とハードウェア開発が楽になるだろう．

（3）情報端末　HaPPiMinder には，操作スイッチも表示ディスプレイも搭載されておらず，すべ

† IP は Intellectual Property の略で，付加価値の高い再利用可能な設計資産という意味で使われる．オープンソース IP は，回路図のほかに回路設計に関連する有用なノウハウ的な情報も含めた再利用可能な設計資産を意味する

2.4　農業分野（その 2） 27

ての操作はデータ収集ユニットとWi-Fi あるいはインターネット経由で接続された情報端末から行うようになっている．理由は簡単で，ヒューマンマシンインタフェース（HMI）には非常にコストが掛かるためである．ちょっと凝ったHMI を搭載すると，ハードウェアコストの 50％以上がHMI で占められる場合も少なくない．　情報端末としては，Web ブラウザを搭載した PC，タブレットコンピュータ，スマートフォンなどを利用でき，特別なソフトウェアのインストールは不要である．近年ではAjax 等の技術を利用することで，Web ブラウザベースのソフトウェアでも優れた操作性を実現することができるので，専用設計のHMI ハードウェアの代替として利用されることが多くなっている．　後述の異常通報電子メールの受信を含めて，スマートフォンに代表される携帯情報端末から必要なすべての操作を行えることのメリットは非常に大きい．スマートフォンはすでに PCよりも普及しており，スマートフォンでいかに優れた操作性を実現できるかが実用性を大きく左右すると言っても過言ではない．

2.4.2　機能の概要

　HaPPiMinder は実用ツールであり，その操作方法は単純かつ明解でなければならない．HaPPiMinder の操作インターフェースは，使用頻度の高い機能ほど少ないステップで操作できるようにユニバーサルデザインが配慮されており，主要な操作は 1～ 3回程度のマウスクリック（または指先タッチ）で行うことができる（図 2.11）．

（b）（a）

図 2.11　メイン操作画面および温室内での操作状況

3.3　M2Mシステム構築 53

また，クラウド側からセンサ端末までのシステム全体にかかわるセキュリティが課題として挙げられる．これらについては，関連する各章で説明する．

M2Mシステム構築3.3

　M2Mシステムの構築方法について分類し，オープンテクノロジによるM2Mシステムの構築について紹介する［6-8］．

3.3.1　構築方法の分類

　いろいろな分類方法が考えられるが，以下ではM2Mシステムの構成による分類，センサからのデータの処理方法による分類，M2Mを取り巻くエコシステムによる分類の 3通りについて考える．

（1）M2Mシステムの構成による分類　図 3.4 に，M2Mシステムの構成を示す．図の左側は，M2Mフレームワークの主な構成要素を階層的に配置したものである．図の右側は，左側の配置に対応してM2Mシステムの構成をまとめたものである．　M2Mシステムは，M2Mフレームワークで定義したように，センサやアクチュエータが接続されたM2Mデバイス，複数個のM2Mデバイスとの間でデータの集約・配

図 3.3　M2Mフレームワークを構成する主な技術要素と主な課題

M2M アプリケーション

M2Mデバイスプラットフォーム

Mote Arduinoなど など

M2Mプラットフォーム

M2Mネットワーク

主な課題 ワイヤレスセンサネットワークの簡略化，低消費電力化

M2Mサービスプラットフォーム M2Mセキュリティ

M2MエリアネットワークZigBee ECHONET

有線 無線

LAN PLC

6LoWPAN/CoAP TCP/IP

データ分析 遠隔制御データ収集 データベースデバイス管理

M2MゲートウェイプラットフォームArduino OSGi

など

など

など など

M2Mアクセスネットワーク

有線無線3G LTE WiMAX ADSL FTTH

IPv6 WebSocket TR-069(CWMP）

ZigBeeZ-Wave Wi-SUN

BluetoothIEEE1888

BLE

機器の低価格化，低コスト接続，双方向通信

マルチアプリケーション システム全体のセキュリティ

デバイス ゲートウェイ サービスレイヤ　ドメイン

第 3章　M2Mシステム構築技術54

信するM2Mゲートウェイ，M2MゲートウェイやM2Mデバイスからのセンサデータを蓄積・分析しその結果に基づいてサービスを提供するM2Mサービスの三つのドメインで構成される．さらに，M2Mサービスは，クラウド上でセンサデータ等を保持しアプリケーションを実行するM2Mサーバ，および，PC やスマートフォンで実行されるM2Mクライアントから構成される．　また，M2MデバイスやM2Mゲートウェア，M2Mクライアントは，固定式と移動式に分類される．移動式M2Mデバイスは，移動する機器に設置したもの，人・動物に装着したウェアラブル機器や人が持ち運ぶものが該当する．移動式M2Mゲートウェイや移動式M2Mクライアントは，モバイル機器（スマートフォン等）が該当する．　M2Mネットワークは，エリアネットワークとアクセス/コアネットワークから構成されており，ワイヤレスネットワークについて図 3.5 のように分類できる．　M2MデバイスとM2Mゲートウェイ間のエリアネットワークは，有線（Ethernet，PLC，USB 等）と無線が存在する．有線は，機密性/耐ノイズ性や電源との共用化の観点から使われるケースが多い．無線において限られた領域（狭域）の中にセンサが配置されている場合，低消費電力で近接の複数のセンサから直接データを収集するスター型の BLE（Bluetooth Low Energy）等と，消費電力は大きいが高速で大量データを送信できるローカルエリアネットワーク型のWi-Fi 等と，多数のセンサからメッシュ状に配置されたルータを多段で経由してデータを収集する低消費電力指向のメッ

図 3.4　M2Mシステムの構成

M2Mサービス

M2Mクライアントネットワーク

M2Mサーバ

アクセス /コアネットワーク

M2Mゲートウェイ

M2Mデバイス

インタフェース

センサアクチュエータ

エリアネットワーク

M2Mクライアント移 アプリケーション

M2Mゲートウェイアプリケーション

M2Mサーバ

通信モジュール

ZigBee Wi-Fi

アプリケーション

固

固

移

固

移動ノード

固定ノード

M2Mデバイス

センサアクチュエータ

アプリ

移 固

移

固 M2Mデバイスアプリ固

M2Mデバイスアプリ固

移 移動ノードNFC

RFID など

IP ネットワーク

Bluetooth

3.3　M2Mシステム構築 55

シュ（マルチホップ）型の ZigBee 等の三つに大きく分類できる．　広域に配置されたM2MデバイスとM2Mサーバを直結する場合は，IP プロトコルをベースとしたモバイル通信型のWiMAXや携帯電話通信モジュール（3G，LTE，PHS）が使用される．また，M2MゲートウェイとM2Mサーバ間のアクセス/コアネットワークは，IP プロトコルがベースとなっている．

（2）センサからのデータの処理方法による分類　図 3.6 に，センサからのデータの流れと処理方法を示す．センサで獲得されたデータの処理の流れは，図 3.6 の①～⑤に示すように 5 通りに分類できる．また，アプリケーションとしてデータ処理する場所は，M2Mデバイス，M2Mゲートウェイ，M2Mサーバの 3箇所に，データ処理の形態としてはストリーム処理（フロー型，図 3.6（a））とバッチ処理（ストック型，図 3.6（b））の 2種類に分類できる．　データ処理をM2Mデバイスで行う場合（①）は，たとえば，温度が設定値を超えたらアクチュエータであるスイッチを切るなど，自律的にリアルタイムでストリーム処理を行う場合である．従来の組込みシステムがこれに該当する．M2Mデバイスで低消費電力化が求められる場合には，アプリケーションとしては簡潔で軽量なものに制限される．　データ処理をM2Mゲートウェイで行う場合（②）には，M2Mデバイスからのセンサデータの集積点として，フィルタ処理など上位への通信トラフィックを削減するための処理が行われる．また，時々刻々集められたセンサデータの流れからリアルタ

図 3.5　M2Mネットワークの構成（ワイヤレスネットワークの場合）

狭域

スター型 データ量：中性能：中

ペリフェラル

WPAN

WLAN

ルータ

WPAN

50 m×マルチホップ数

エンドデバイス

GW

GW

GW

セントラル

アクセスポイント

コーディネータ

サーバ

IP ネットワーク

BLE（10 m）/Bluetooth（15 m）<ZigBee（50 m）：小 >

アダプタWi-Fi（30 m）

ZigBeeWireless- HART

LAN 型 データ量：大性能：大

メッシュ（マルチホップ）型

データ量：小性能：低

広域 モバイル通信型

データ量：～大性能：～高

WiMAX WMANWWAN

：M2Mデバイス ：距離　GW：M2Mゲートウェイ

携帯電話網

エリアネットワーク アクセス /コアネットワーク

第 3章　M2Mシステム構築技術56

イムでストリーム処理を行い，あらかじめ定められたルールに反する事象を検知して，上位に報告するとともに，下位のアクチュエータを制御する場合もある．閉じられた領域でのM2Mシステムの場合には，M2Mクラウドでのサービスは必ずしも必要でなく，M2Mゲートウェイでほとんどの処理を安価に実現するケースも多い．　広域にわたるM2Mシステムや今まで集積されてきた膨大なデータ（ビッグデータ）を踏まえて分析を行う場合には，センサデータをM2Mサーバに集めて処理が行われる．M2Mサーバでは，時々刻々集められてきたセンサデータをストリーム処理する場合（③）と，いったん蓄積し過去のデータや関連した他のデータを組み合わせてバッチ処理する場合（④⑤）に分類される．処理した結果をわかりやすく可視化したり，ストリーム処理の場合には必要なアクチュエータを駆動する制御データをM2Mデバイスに送信する．最近はスケーラビリティのある M2M 向けのクラウドサービス（M2Mプラットフォーム）が充実してきており，安価で短期間にM2Mシステムを構築できるようになってきている．　M2MデバイスとM2Mサーバとの間のM2Mゲートウェイを介したデータの処理の流れについて説明したが，この間での通信形態を整理すると，図 3.7 の①～④のように分類できる．　①は，M2Mデバイスで周期的に，またはイベント発生（センサデータの値が変化）時にセンサデータをM2Mサーバに送信する場合である．②は，M2Mサーバ側から

図 3.6　センサからのデータの流れと処理方法

出力処理

プロトコル変換

入力処理

センサ データの獲得

プロトコル変換

出力処理

(a)ストリーム処理

(a)ストリーム処理

(a)ストリーム処理

アクチュエータ

一時蓄積

一時蓄積

入力処理

(b) バッチ処理蓄積

実行指示表示処理

⑤

③

④

②

①

処力理

処

ロ変

力理

処)ストリ ム

出処

ト変換

ト

プル

入処

入力処

示

力処理

(b) バ積

表示 指

ディスプレイ表示 指示表示

データの蓄積データの接続

制御

M2Mサービス

M2Mクライアントネットワーク

M2Mサーバ

アクセス /コアネットワーク

M2Mゲートウェイ

M2Mデバイス

インタフェース

センサアクチュエータ

エリアネットワーク

3.3　M2Mシステム構築 57

の要求でM2Mデバイスのセンサデータを収集する場合である．③は，M2Mサーバ側から制御命令とデータをM2Mデバイスに送信してアクチュエータを制御する場合である．④は，あらかじめM2Mサーバにイベント条件を設定しておき，イベントを検知したときに，あらかじめ設定されていたノードにイベントの発生を通知する場合である．M2Mデバイス側からM2Mサーバ側にリクエストを送るクライアント/サーバ方式の片方向通信方式（HTTP/HTTPS）の場合には，②③はM2Mサーバ側の状態を定期的に問い合わせるポーリング方式で実現する必要がある．M2MデバイスとM2Mサーバの両方からリクエストを行うことができる双方向通信方式（WebSocket）の場合には，①②③を容易に実現可能である．また，データをトピックスとして送出する（出版）側とそのトピックスを受信する（購読）側でデータの送受信を行うパブリッシュ/サブスクライブ通信方式（MQTT：Message Queue Telemetry Transportなど）の場合は，④を容易に実現することが可能である．具体的な実現方法については，第 4章で説明する．

（3）M2Mを取り巻くエコシステムによる分類

　図 3.8 に，M2Mを取り巻くエコシステムを示す．M2Mシステムは，多くの異なる技術を組み合わせた複合領域のシステムであることから，それぞれの技術について得意な事業者が連携して実現することが求められる．このようなM2Mのエコシステムの役割分担として，M2MデバイスやM2Mゲートウェイを提供するM2Mデバイス

図 3.7　M2MデバイスとM2Mサーバ間の通信形態

M2Mデバイス （M2Mゲートウェイ） M2Mサーバ

データ収集

データ分析 /最適化

遠隔制御

イベント設定イベント通知

データ

データ要求

データ

通知

イベント設定

イベント受信

データ

制御命令

応答

センサデータ

センサ対応

アクチュエータ対応

イベント設定

イベント受信

駆動信号

設定④

③

②

①

第 3章　M2Mシステム構築技術58

事業者，アクセス/コアネットワークを提供する通信・ネットワーク事業者，M2Mサービスのプラットフォームを提供するM2M プラットフォーム事業者，および，M2Mプラットフォームの上でM2Mアプリケーションを提供するM2Mアプリケーション事業者に分類できる．この分類はあくまで役割分担であり，いくつかの役割を一つの事業者が担当する場合もある．　ユーザは，一般にM2Mデバイス事業者からM2Mデバイスを購入（またはリース，無償貸与）し，必要な機器を必要な装置に組み込んだり，必要な環境に配置したりする．これらのM2Mデバイスから集められたセンサデータが，M2Mプラットフォーム上のM2Mアプリケーションによって処理されてサービスを提供することになる．　サービスに利用するデータとして，自分のM2Mデバイスからの個別データを扱う場合（図 3.8（a））と，他のユーザのM2Mデバイスからのデータを含めた集合データとして扱う場合（図 3.8（b））に分類できる．たとえば，農場にセンサを設置して育成管理することにより収量増大を図る場合，自分の農地からのセンサデータに基づいてアクチュエータを制御して自動散水する場合などが個別データの利用によるサービスとなる．他の農場などからの膨大なデータを含めて分析を行い，収量アップの施策に反映するのが，集合データの利用によるサービスになる．ただし，集合データの収集では，プライバシーに関する情報の取り扱いについて検討が必要である．規制が厳し

図 3.8　M2Mを取り巻くエコシステム

役割分担

顧客対応 顧客対応 顧客対応

エネルギー管理

データ収集

セキュリティ

データ分析

デバイス管理

イベント検知

監視 /認証

見守り･介護

API

プラットフォーム

M2Mデバイス（組込みシステム＋センサ /アクチュエータ）

提供

ユーザ対価

設備･環境に設置（または内蔵）

ネットワーク網･通信網（グローバル）

農業支援

M2Mアプリケーション事業者

M2Mプラットフォーム事業者

通信･ネットワーク事業者

M2Mデバイス事業者

（a） 個別データ （b） 集合データ

対価

対価

サービス提供

サービス提供

API

顧客対応

アプリケーション基盤

索　引 179

英数字ADSL　　52, 139AD変換　　80Ajax　　27Android 端末　　66ANT　　123API　　69Arduino　　18, 65, 67, 85Arduino UNO　　71ARIB　　121ASP （Application Service Pro-vider）　　136BaaS　　60, 63BAN （Body Area Network）　127BeagleBone　　24BeagleBone Black　　65, 86BEMS （Building Energy Management System）　35, 129BLE （Bluetooth Low Energy）　54, 120Bluetooth　　51, 117, 126C10k 問題　　62CAN　　33CATV　　52CDMA2000　　138CEMS　　36CLOP　　20CoAP　　61CSMA/CA　　124CWMP　　109DELETEメソッド　　70DLNA　　100DSMS　　105DSRC　　32, 122ECHONET　　129ECHONET Lite　　36, 129Eclipse　　61

　索　引Edge Heavy Data　　106EMS （Energy Management System）　　35, 127

ERP （Enterprise Resource Planning）　　132

ETC　　32Ethernet　　117ETSI　　1, 46, 151ETSI TC M2M　　76Factory Automation　　120FOUNDATION Fieldbus　134FTTH　　52, 139Geolocation　　18GETメソッド　　70GPS　　12Hadoop　　21HEMS （Home Energy Manage-ment System）　　35, 119, 129

HTTP/HTTPS　　57, 70I2C　　29, 88IaaS　　62IEEE1888　　29, 62, 129IEEE802.11　　124IEEE802.11a　　124IEEE802.11ac　　124IEEE802.11ad　　124IEEE802.11af　　124IEEE802.11ah　　124IEEE802.11b　　124IEEE802.11g　　124IEEE802.11n　　124IEEE802.15.4　　123, 126, 135IEEE802.15.4g　　123, 128IEEE802.15.6　　127IEEE802.15.8　　123IoT （Internet of Things）　1

IoT 参照モデル　　111IP ネットワーク　　66, 67ISA100.11a　　123, 135ISO/IEC 29192　　165ITS　　31Java　　24LAN （Local Area Network）　117LED　　71LTE （Long Term Evolution）　117, 136, 138Lua 言語　　61M2M （Machine-to-Machine）　1M2Mアクセスネットワーク　4, 52, 116, 136, 145M2Mアプリケーション　2, 3, 49, 62M2M アプリケーション事業者　　58

M2Mエリアネットワーク　4, 49, 51, 116, 145M2Mクライアント　　54M2Mゲートウェイ　　3, 49, 54, 93

M2M ゲートウェイプラットフォーム　　51, 74, 93

M2Mコア　　152M2Mコアネットワーク　4, 52, 116, 152M2Mサーバ　　54, 62M2M サービス　　3, 49, 54, 62, 101

M2M サービスアプリケーションインタフェース

　48M 2M サービスプラットフォーム　　51, 75, 101

M2Mサービス要求条件

索　引180

　46M2Mシステム　　1, 44M2Mシステムの構成　　53M2Mシステムの特徴　　44M2Mシステムの要件　　46M2M セキュリティ　　3, 4, 52M2M デバイス　　3, 49, 53, 80M2Mデバイス事業者　　58M 2M デバイスプラットフォーム　　50, 74, 80M2M ネットワーク　　2, 4, 51, 116M2Mプラットフォーム　2, 3, 50, 73M2M プラットフォーム事業者　　58M2M フレームワーク　　2, 46M2X　　63Machine Type Communica-tion　　140mbed　　86MES　　131MetBroker　　20MOTE　　85MQTT　　57, 61, 62MTC　　140NAS Confi guration Parameter　140NICE　　25Node.js　　62OMA-DM　　61, 109oneM2M　　1, 78openATOMS　　23Open-FS　　18OpenJDK　　24OSGi　　61, 94, 96, 97OSGi Alliance　　96OS レス　　83PaaS　　62PAN （Personal Area Network）

　121Parse　　63PDCA　　63PHP　　24PLC （制御，Programmable Logic Controller）　　29, 132PLC（通信，Power Line Com-munication）　　→電力線通信

POS　　5POSTメソッド　　70Processing　　67PROFIBUS PA　　134PUTメソッド　　70PWM　　67, 81Raspberry Pi　　65, 86SaaS （Software as a Service）　62, 136SCADA （Supervisory Control And Data Acquisition）

　4, 61, 132, 170SDO　　1SoC　　51SPE　　106SPI　　88SRD （Short Range Device）　121SUN （Smart Utility Network）　123, 128TCU　　33TDMA （Time Division Multiple Access）　　135Telemedicine　　40ThingSpeak　　19TIA TR-50　　78TR-069　　99TSCH （Time Slotted Channel Hopping）　　135TSP　　33Twilog　　19Twitter　　18UART　　88UECS　　29

UPnP　　100URI　　70USART　　88UWB　　123VICS　　32WebSocket　　57, 62Web サーバ　　61Wi-Fi　　23, 51, 54WiMAX （Worldwide Inter-operability for Microwave Access）　　52, 55, 117, 136, 138WirelessHART （Highway Addressable Remote Trans-ducer Protocol）　　123, 135WSN OS　　83XBee　　69, 71xDSL （Digital Subscriber Line）　　117Xively　　63, 67XML　　24ZigBee　　24, 51, 55, 67, 117, 123ZigBee IP　　128Z-Wave　　117, 1271-Wire　　883D プリンタ　　59, 633G　　117, 136, 1383GPP　　1383GPP2　　1383G ネットワーク　　236LoWPAN　　616LoWPAN/RPL　　128あ　行アクセス制御　　157アクチュエータ　　67圧電効果方式　　91アップロード型データ収集方式　　102アドホックネットワーク　11アドホック無線ネットワーク

索　引 181

　23アプリケーションサービス　49アプリケーション層　　152アベイラビリティ　　117安心/安全　　5安全性　　45, 47異種混合性　　44一時蓄積データ収集方式　102移動型端末　　51イベント駆動　　62イベントモデル型　　61イベントモデル型OS　　84ウェアラブル機器　　54ウェアラブルデバイス　　51ウェイクアップ方式　　108運輸　　5エネルギー管理　　5エネルギーハーベスティング技術　　90遠隔医療　　40遠隔制御　　49演習プロセス　　71欧州電気通信標準化機構　→ETSIオープンM2Mシステム　60オープンクラウドサービス　59, 62オープンソースハードウェア　26オープンソフトウェア　　59, 61オープン通信プロトコル　59, 62オープンテクノロジ　　43, 53, 60, 63オープンデザイン　　59オープンデータ　　59オープンハードウェア　　59, 61, 85温室制御システム　　29

温度センサ　　71か　行改ざん　　148課金機能　　47, 51仮想マシン型　　61仮想マシン型OS　　84片方向通信方式　　57価値創造　　10可用性　　117簡易型　　83監視型　　8完全性　　156機能向上　　10基本サービス機能　　47脅威　　145, 146, 148供給とプロビジョニング　5区間データ集約収集方式　102組込み型　　84クライアント/サーバ方式　57クラウド型データセンター　24クラウドサービス　　56グループ鍵管理技術　　168携帯電話通信モジュール　55軽量化　　164ゲートウェイ　　117, 145, 152ゲートウェイドメイン　　49健康　　5公開鍵暗号　　166攻撃者　　145, 146, 148高信頼性　　45, 47高度交通システム　　31コスト削減　　9混合型　　9さ　行サービス起動機能　　153サービス機能層　　152サービス実現機能　　76サービスドメイン　　49

サービスプラットフォーム　50システム運用管理センター　24次世代送電網　　119持続可能性　　118実時間性　　46, 117シティオートメーション　5自動運用　　45児童見守りシステム　　10車車間システム　　33照度センサ　　71情報ネットワーク　　131シリアル通信　　86シングルスレッド　　62振動発電方式　　90信頼性　　117垂直型　　43, 49, 118水平型　　43, 75, 118水平型開発　　50スケーラビリティ　　44, 167スター型　　54, 120ストック型　　55ストリーム暗号　　166ストリーム処理　　55, 56スマート革命　　5スマートグリッド（Smart Grid）　　119, 127

スマートハウス　　61スマートフォン　　27, 51スループット　　46, 118スレッドモデル型　　61スレッドモデル型OS　　84脆弱性　　144静電誘導方式　　91赤外線　　122セキュリティ　　45セキュリティ対策　　144, 150

セキュリティプラクティス　170接続鍵　　163

索　引182

接続管理機能　　75セマンティクス　　112センサ/アクチュエータとの通信機能　　80センサネットワーク　　15, 51, 125相互運用性　　44双方向通信　　52, 57, 108た　行タイムスタンプ　　157タイムラプス画像　　17タブレットコンピュータ　27短距離無線　　120短波帯 PLC　　129逐次データ収集方式　　102中継機　　11直接アクセス方式　　106通信・ネットワーク事業者　58ツリー型　　120低コスト　　50, 52, 61低周波数帯 PLC　　129低消費電力　　46, 47, 50, 52, 61低消費電力化技術　　89低消費電力ネットワーク　61デジタルファブリケーション　59データ活用型　　8データ収集　　51, 102データ処理　　55データ蓄積　　105データ転送能力　　→スループットデータ分析・可視化　　105データ容量　　118デバイス　　145, 152デバイス管理　　51, 61, 108デバイス抽象化　　112デバイスドメイン　　49デバイス認証　　76

テレメータリング　　4電界強度　　11電源管理機能　　81電磁誘導方式　　91電力管理機能　　81電力線通信　　36, 117, 129特定小電力無線　　11, 36, 121ドメイン　　2, 49トリガ条件　　68な　行日本道路交通情報センター　32認証サーバ　　153ネットワーク管理　　51熱発電方式　　92は　行パーソナルファブリケーション　　17

バッチ処理　　55, 56パブリッシュ/サブスクライブ型　　62

パブリッシュ/サブスクライブ型データ収集方式

　104パブリッシュ/サブスクライブ通信方式　　57

パワーマネジメント回路　92バンドル　　96バンドルのライフサイクル管理　　98

汎用型OS　　84ピアツーピア型　　120光ファイバ　　139微弱無線　　122ビッグデータ　　56標準開発機関　　1ファクトリーオートメーション　　120

ファクトリーオートメーションネットワーク　　131

フィジカルコンピューティング　　67

フィードバック型　　8フィードバック制御　　106フィールドサーバ　　15フィールドネットワーク　132フィールドバス　　133フィールドモニタリングシステム　　23フェイルセーフ機構　　144フェノミクス　　16複雑系　　15プッシュ通知　　63ブートストラップ　　160プライバシー　　45, 58フリーCAD　　63プログラマブルロジックコントローラ　　→PLC（制御）プロセスオートメーション　133ブロック暗号　　165プロテオーム　　16プロトコル変換　　51プロトタイプ　　60, 63ベンダロックイン　　59ホームエネルギーマネジメントシステム　　→HEMSポーリング型データ収集方式　103ポーリング方式　　57, 107ま　行マイコン　　51, 61, 65マスタ/スレーブ通信　　132マルチアプリケーション　52マルチサービス機能　　47マルチスレッド　　61マルチタスク　　61無線 LAN　　51, 124無線系ネットワーク　　115無体物　　59メタボローム　　16メッシュ型　　120メッシュネットワーク　　67

索　引 183

メッシュ（マルチホップ）型　54モーションネットワーク　132, 133モバイル機器　　54モバイル通信型　　55や　行有線ネットワーク　　115有体物　　59ユースケース　　48ユビキタスネットワーク社会

　5ら　行リアルタイム　　55, 117リアルタイムOS　　84リスク　　144リスク分析　　147リライアビリティ　　117ルート鍵　　163レイヤ　　3ローカルエリアネットワーク型　　54

ロケーション機能　　63路車間システム　　31ロングポーリング方式　107わ　行ワイヤレスセンサネットワークOS　　52, 60, 61, 83, 125

ワイヤレスネットワーク　54

　編集担当　千先治樹（森北出版）　編集責任　藤原祐介・富井　晃（森北出版）　組　　版　コーヤマ　印　　刷　創栄図書印刷　製　　本　　　 同

M2M/IoTシステム入門 Ⓒ 電気学会　2016

2016年 3月 30日　第 1版第 1刷発行 【本書の無断転載を禁ず】

編　　者　電気学会 第 2次M2M技術調査専門委員会発 行 者　森北博巳発 行 所　森北出版株式会社

東京都千代田区富士見 1-4-11 （〒 102-0071）電話 03-3265-8341／FAX 03-3264-8709http://www.morikita.co.jp/

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落丁・乱丁本はお取替えいたします．

Printed in Japan／ISBN978-4-627-85331-7