🌏 日本発の loT 通信規格が正式に国際標準に 210423

日本発のIoT通信規格が正式な国際標準に
　　JB Press より　　　210423  栗原 雅

　IoT機器が本格的に普及すると、現状のインターネットの通信規格では不都合な面が現れる。

　その問題解消の切り札となる日本発の規格が、正式な国際標準になった。

　2020年11月に国際規格「ISO/IEC 30161:2020」＊1として発行された「IoT Data Exchange Platform（IoT DEP）」である。

　IoT DEPの国際規格策定に向けたプロジェクトを率いてきた金沢工業大学電気電子工学科の横谷哲也教授＊2に、新規格が必要とされる背景と解決方法、今後の展望を聞いた。

　現状のインターネットの通信規格に比べた、IoT DEPの利点を簡単にまとめると次の通り。 ・DNSサーバーへのアクセスが不要
・ヘッダー情報が少なく通信データ量が小さい
・その結果、遅延が少ない
・既存ネットワークと共存可能

＊1　https://www.iso.org/standard/53281.html
＊2　横谷哲也研究室　https://kitnet.jp/laboratories/labo0183/

⚫︎DNS不要、軽量ヘッダーで遅延も短縮
――IoT DEPがなぜ必要なのか、現状の課題をどう解決するかを簡単に教えてください。

　IoT DEPは大量のIoTデバイスとサーバーとのデータ通信を担う、新しいデータ交換プラットフォームです。IoTがさまざまな用途で普及した際に想定されるネットワークの課題を解決します。

　現在のインターネットの通信方式だと、IoTデバイスのようなクライアントがサーバーと通信するとき、サーバーの住所に相当する「IPアドレス」を知る必要があります。そのためには、サーバーのドメイン名からIPアドレスを特定する「DNS（Domain Name System）」機能を利用しなければなりません。

　IoTが浸透して膨大な数のセンサーがデータを発生させるようになると、サーバーへの接続のためにDNSへのアクセスが集中します。こういう状態になると、処理の遅れなど通信に支障をきたすことは想像に難くありません。IoT DEPはそうした事態を招かないようにする方策を提供します。

　IoT DEPの大きな特徴は、ICN（Information Centric Network、情報指向ネットワーク）という技術を採用した点です。ICNはネットワークでやり取りするデータに「名前」を付与しておき、その「名前」を頼りにデータにアクセスします。IoTデバイスからサーバーに接続する際にDNSを利用する必要がなく、DNSの負荷増大などを心配する必要がなくなります。

⚫︎IoT DEP策定を中心となって推進した金沢工業大学の横谷哲也教授
　ICNによって、送受信するデータの軽量化も期待できます。一般的にIoTデバイスの通信は、1回のデータ量が小さい一方、回数（頻度およびデバイス数）が多いという特徴があるので、データの軽量化はネットワーク負荷軽減の観点で有効です。

　現在のインターネットで一般的に使われているHTTP（Hypertext Transfer Protocol）で転送されるデータは、データ本体とは別に、接続先のURL、通信プロトコルやブラウザの種類、OSなどに関する多くの付加情報を記載した長いヘッダーが含まれています。これに対してICNのヘッダーはデータの「名前」など少ない情報で済むからです。

――どれほどの軽量化が見込めるのでしょうか。

　たとえばセンサーが1回に送信するデータが100バイト程度だとすると、HTTPを使うケースと比べ、データ量が5分の1程度に小さくなります。

　DNSの処理がなくなることと、ヘッダーの軽量化が図れることで、通信の遅延も改善されます。通信の遅延はネットワークやサーバーの性能に依存する部分も少なくないので、ICNの有効性を定量的、確定的に示すのは難しいのですが、参考となる数値があります。

　研究室でIoT DEPの小規模なシステムを使って検証したところ、ICNでデータ通信した際の遅延時間は、HTTPで通信する場合の10分の1ほどに短縮されました。

⚫︎既存のインターネットインフラと共存できる
　IoT DEPにはもうひとつ重要な特徴があります。既存のインターネットインフラと共存するかたちで、IoT向けのネットワークを構築できることです。

　国際標準化を推し進めるにあたりまず、何らかの形で通信網を活用しているさまざまなサービスを洗い出して現状を分析しました。すると、現行のサービスのうち40％以上が広域のパブリックネットワーク、すなわちインターネット経由での提供を想定していることが分かりました。

　IoT関連のサービスがこれから伸びるとはいえ、多くのサービスに浸透している既存のインターネットインフラを置き換え、IoT専用のインフラを整備するのはあまり現実的ではありません。そこで、既存のインターネットインフラを生かしつつ、IoTが直面するであろう通信の課題を解決するという考えでIoT DEPの規格を詰めてきました。

　IoT DEPを実現するミドルウェアは、TCP/IPなど既存のインターネットインフラの上で稼働させます（図）。そうすることにより、同じインターネットインフラ上で、HTTPなどを用いる既存のサービスとIoT関連のサービスの共存を可能にしています。

図　IoT DEP機能（青色部分）の実装方法

　センサーなどのIoTデバイスからデータを送信するとき、ヘッダーにIoT DEPのIPアドレスを記載しておけば、それを受け取ったIoT DEPがサーバーとの接続を制御します。

⚫︎2022～2023年に本格的実証実験を目指す
――一口にIoTと言ってもその内容は多岐にわたりますが、特にIoT DEPに適している用途はありますか。

　軽いデータと低遅延というIoT DEPの二つの特徴を踏まえれば、やはり、センサーが短い間隔で発する小容量のデータを低遅延で伝えるような用途に向いていると言えます。自動車の自動運転をはじめとするセーフティドライブや、制御機器など多くの設備が稼働している大規模工業プラントの稼働監視などは、IoT DEPに適した用途の代表例でしょう。

　たとえば、大規模なプラントにたくさんのセンサーを設置して設備の稼働状況を監視し、一定間隔で稼働状況を示すデータを集める。こうしたケースでは一般に、センサーは100ミリ秒から5秒ぐらいの間隔でデータをサーバーに送ります。プラントの隅々までを監視するのに必要なセンサーの数は1万個を超えるでしょうが、センサーから送るデータのサイズはせいぜい200バイト程度と小さいです。このような場合にIoT DEPの利点を享受しやすいと考えられます。

――IoT DEPが実際に使われ始めるのはいつ頃になるでしょうか？

　ICNでデータを送受信するには、IoTデバイスとサーバーとの通信経路の制御を担うルーターのような装置が必要なのですが、その装置1台で構成したIoT DEPの実証実験は2021年中に実施できる見通しです。実証実験に使う設備のプロトタイプはすでに大学の研究室で用意してあります。

　複数の装置でIoT DEPを構成し、プラントの稼働監視などを想定した本格的な実証実験に乗り出すには、もう少し時間がかかりそうです。協働して実証実験に臨むパートナー企業を探し始めていますが、実施は2022年か2023年頃になるでしょう。

　実証実験のパートナー企業探しと並行して、IoT DEPのミドルウェアの仕様も詳細に詰めていかなければなりません。さらに、国際機関でセンサーデータの標準化に取り組んでいる小委員会など、他の標準化グループとも連携しながら、IoT DEPをより使い勝手の良い規格に発展させていきたいと思います。

※※※※※※※※※※※ 追補　読売新聞　より　210424   ※※※※※※※※※※※

【独自】「５Ｇ」の先へ、ＮＴＴと富士通が提携…次世代通信基盤「アイオン」開発

　ＮＴＴと富士通が、次世代の通信ネットワーク基盤の開発に向け、業務提携することが分かった。普及しつつある高速・大容量通信規格「５Ｇ」の先を見据えたものだ。通信分野では、海外勢との競争が激化している。日本企業の技術を結集することで、国際競争力を高める狙いがある。

　週明けにも発表する。

　ＮＴＴが、２０３０年ごろの実用化を目指している光技術による通信基盤「ＩＯＷＮ（アイオン）」の開発に、富士通が協力することが柱となる。アイオンは、既存の技術と比べ、情報の伝送量が１２５倍となる一方、消費電力は１００分の１に抑えることができる。政府が推進する「脱炭素化」への貢献も期待できる。

　アイオンの実用化には、新技術を搭載できる様々な関連部品の開発が必要となる。ＮＴＴは子会社を通じ、半導体設計に強みを持つ富士通の子会社「富士通アドバンストテクノロジ」に約６７％出資。同社の持つ技術を最大限活用する。