【IoT用語集】Wi-SUNとは?

【IoT用語集】Wi-SUNとは? – 記事

はじめに

Wi-SUNとは、Wireless Smart Utility Networkの略でワイサンと呼ばれています。 IEEE802.15.4g規格をもとに開発された通信プロトコルで機器間相互接続機能を有する無線通信規格です。国際標準化をリードしてきたのは、日本の情報通信研究機構(NICT)と業界団体 Wi-SUN Allianceです。

とくにNISTは、IEEEに対して提案を行った中心的存在です。 HEMS=ホームエネルギーマネジメントシステムにおける通信規格として採用され、主にエネルギーマネジメント分野で利用されています。小出力で、あまり電力を消費せず、長期間メンテナンスフリーで運用ができます。利用の方法によっては、乾電池1本で10年駆動することも可能です。

1キロ程度の距離であれば通信が可能である点・メッシュ・トポロジーネットワークを構成可能な点もその特徴です。そこでLPWA=Low Power Wide Areaの無線規格に分類されます。

LPWAの規格は、2010年代前半には「乱立状態」であると盛んに言われていましたが、現在ではスマートメーターの規格を軸に各国で収束傾向が見られます。これにともない、Wi-SUN Allianceの加盟社数も急増するなど、近年の発展が目覚ましいところです。

Wi-SUNのメリット

第1に小出力で、大きな電源を必要としません。第2に価格の手ごろさです。第3にメッシュ構造による機器間通信が可能なので複数台のデバイスで伝送距離を延ばすことができます。そのうえ、ノードをいくつか飛ばして伝送ができるマルチホップ構造・情報伝送や電力の消費の点で効率的なスリープモードを活用可能です。

そして、国内では、周波数が他の干渉を受けにくい周波数を使えています。そのため、IoT向けにもスマートグリッド向けにも使える用途の広い通信規格となっています。

類似の規格との関係

Wi-SUNは、もっとも類似しているZigBeeと同様、機器間通信が可能な通信規格です。もともとWi-SUNは、ZigBeeがベースにしているIEEE802.15.4の物理層を変更して、スマートメーター向けに改良したものです。

主な改良点は、変調方式の追加、周波数帯の拡張、データサイズの拡張です。利用している周波数帯は、ZigBee が2.4GH帯を利用しているのに対して、日本国内では、920MHz帯を利用しています。これは電子レンジ等の電波干渉が少なく、無線局の免許がいらないためです。

同じ帯域を利用するLoRa WANやSIG FOXと対比されますが、これらの規格のほうが通信距離と伝送スピードでは高性能といえます。

しかし、省電力での運用性能は、Wi-SUNのほうが上です。エネルギーマネジメントに特化し、いらない機能を省いた開発の背景が反映されています。

一方、IEEE802.11規格であるWi-Fiとは、名称こそ似ていても技術的に類似点は少なく、Wi-SUNの規格による製品は、Wi FI Alliance認定のWi-Fi製品にはなりません。

Wi-SUNの用途とプロファイル

Wi-SUNは、下記のような用途で利用されます。Wi-SUNの用途に応じ、プロファイルが異なっている点がポイントです。屋外向けのWi-SUN FANは、ルーティング機能をインターフェース層・物理層の双方に備え、かつ、ノードを通過してデータ伝送可能な「マルチホップ」の伝送方式をとっています。

こうしてより多くの機器を接続することができます。これにより、複数のデバイスで、長い通信距離を確保することが可能になります。プロファイルを用途に合わせて持つことにより、開発のリソースを節約できることが可能です。他の通信規格にもいくつかのプロファイルをもつものがありますが、Wi-SUNの場合、用途とプロファイルの関係が明確であり、使い勝手の良さ・手の届きやすい価格設定を実現しているものと考えられます。

  • HEMS向けWi SUN
    スマートメーター向けWi-SUNで、上記のとおりのWi-SUNの原型です。通信プロトコルとして、上位の通信Wi-SUN ECONETプロファイルが選択されます。
  • スマートホーム向けWi SUN
    Wi-SUNの中でも、Wi-SUN HANが使われています。
  • IoT、スマートグリッド向けWi-Sun
    IoTには主にWi SUN FANが使われています。もっとも広い距離範囲をカバーできるWi-SUN プロファイルです。

Wi- SUN アライアンスの役割

Wi- SUNアライアンスは、もともとWi-SUNの標準規格化に尽力したメーカー・サービスプロバイダーが作った団体です。1999年の創設で、現在のおもな作業は、上記に述べたプロファイルの策定・周波数割り当てのためのロビイング・各関係者の調整作業などとなっています。

メンバー企業は、Cisco、NXP、NTT、富士通など、大手ITベンダーおよび通信キャリアや東京ガスのようなユーティリティ業界各社も加盟する陣容となっており、世界各国で180の会員数となっています。

とくに2017年は会員数が前年比で60%増となりました。東南アジア各国のベンダー・サービスプロバイダーが多くあることも特色の一つとなっており、当該市場への導入の増加が期待されています。

まとめ

上記に見たように、日本発の通信規格であるWi-SUNは、その使い勝手の良さから今後IoTソリューションの普及のキーになると考えられます。Wi -SUNのIoT向けの用途を考えた場合、スマートフォン・タブレットとの連携を進める必要があります。

しかし、キープレーヤーとなるメーカーがWi-SUNアライアンスには加盟しておらず、この点では連携が若干スローな状況にあります。Bluetooth Low Energy並みの普及が仮にあるとすれば、日本市場のスマートホーム化が一気に加速すると思われ、アジア全域で波及効果が望めそうです。

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