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DLNA/UPnP-ZigBeeゲートウェイ

独立行政法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO技術開発機構）のプロジェクト「デジタル情報機器の統合リモート管理基盤技術の開発」の一環として、財団法人 情報処理相互運用技術協会（INTAP）と協力し、DLNA/UPnP-ZigBeeゲートウェイを開発しました。

アルファシステムズは DLNA/UPnP-ZigBee ゲートウェイの最適な情報収集方式を研究し、各規格の特長に適合する技術を提供しております。これにより、ZigBee ネットワークのセンサ情報の DLNA 対応機器への表示が可能になりました。

仕様書のダウンロード

DLNA/UPnP-ZigBee ゲートウェイ仕様書（Ver0.81） PDF 1.9MB,110ページ

ゲートウェイの概要イメージ

DLNA/UPnP-ZigBee ゲートウェイとは、ブロードバンドAV系ネットワークと ZigBee によるセンサネットワークを相互接続するための仕組みです。

AV コンテンツを取り扱うデジタル機器間の相互接続規格である DLNA と、低消費電力のワイヤレス・センサ・ネットワーク（Wireless Sensor & Actuator Networks）のための無線通信規格である ZigBee という、異なるネットワークの二つの標準仕様間の相互接続性を確保することで、メーカーやデバイスの種類にかかわらず DLNA 端末と ZigBee 端末の連携を可能とし、ユーザーから見てより自由で広範なホームネットワーク環境を実現します。（図1）この相互接続性を確立するために、DLNA/UPnP-ZigBee ゲートウェイでは、

1. PnP接続機能(デバイス変換機能)
2. UPnP-ZigBee変換機能(プロトコル変換機能)
3. DLNAコンテンツの生成と公開機能

の三大機能を開発しました。これにより、センサと PC・デジタル AV 家電間の PnP での相互接続やネットワークをまたがった操作、また、デジタルテレビやパソコン、携帯電話といった家庭内に普通に存在する DLNA 端末に対し、ユーザーからは本来見えにくいセンサ情報を可視化（コンテンツ化）して確認可能とすることを実現しています（図2）。

ゲートウェイの特長

DLNA/UPnP-ZigBee ゲートウェイは、IP ネットワークから成り立つホームネットワークにおいて、ZigBee に代表されるセンサ系ユビキタスネットワーク環境の情報を連動させたサービスを実現するための機能や、センサネットワーク環境の情報を視覚化し、マルチメディアコンテンツの共有を規格するDLNAとの接続を行うための機能を提供します（図3）。また、DLNA/UPnP などの常時接続性の高いリッチネットワーク環境と、無線を用い、電池などで駆動するセンサネットワーク環境の特性の違いを吸収し、省電力化、長寿命化を実現するコンテンツ情報取得方式の研究を進め、今後反映していく予定です。

ホームネットワークとセンサネットワーク間でのプラグアンドプレイ接続を実現するデバイス変換機能

ホームネットワーク上でプラグアンドプレイ機能を実現する UPnP プロトコルと、センサネットワーク上で同様の機能を提供する ZigBee プロトコルとを相互変換し、接続可能とするための機能がデバイス変換機能です。デバイス変換においては ZigBee の ZDO に定義されるデバイス/サービスの発見（Device and Service Discovery）機能を用い、取得した ZigBee Simple Descriptor 情報を UPnP Device Description にマッピングして ZigBee センサを表す仮想的な UPnP デバイスをゲートウェイ上に生成します。それをIP ネットワーク側にアドバタイズすることで、ZigBee センサデバイスの PnP を実現します。これにより、家庭内で ZigBee センサに電源を入れると、ホームネットワーク上では、UPnP 端末として自動的に発見され、制御が可能になります（図4）。

ホームネットワークとセンサネットワーク間でのメッセージの相互接続性を保証するプロトコル変換機能

UPnP が提供するディスカバリメッセージ（SSDP）、サービス制御メッセージ（SOAP）、イベント通知メッセージ（GENA）を、ZigBee が提供するメッセージ形式（ZigBee1.0においてはKVP、MSG）に翻訳することにより、ホームネットワークとセンサネットワークのメッセージの相互接続性を保証する機能がプロトコル変換機能です。これにより、UPnP の機能をそのまま用いて ZigBee 端末を操作可能とすることができ、例えば UPnP 機能を持ったリモコンから ZigBee のランプを制御するなどという操作が可能となります。

センサ情報を元にしたDLNAコンテンツを生成しホームネットワークに公開する機能

ゲートウェイは、センサ情報を収集し、現状のセンシング情報をリアルタイムに反映した DLNA 対応の JPEG 静止画像を生成する機能を持ちます。また、生成されたコンテンツは、内臓された Digital Media Server から、DLNA 端末に向けて自動的に公開されます。DLNA コンテンツの生成は用途に合わせて様々なカスタマイズが可能ですが（※）、サンプルとしてはセンサ状態を可視化する CCE（コンテンツ生成エンジン）を用意してあります。JPEG 静止画像には、複数のセンサの状態が一目で分かるように情報が描かれており、ユーザーは所持する DLNA 対応のデジタルテレビや、PC アプリケーション、ポータブルデバイス等を用いて、センサネットワークの状況を感覚的に捉えられるようになります。

• ※生成するDLNAコンテンツのカスタマイズは別途開発となります。お問い合わせください

応用例

センサ系ユビキタスネットワークのデバイス/情報をブロードバンドAV系ネットワークに公開、操作可能とする特長を持つ DLNA/UPnP-ZigBee を用いることで、例えば次のような分野への適用が考えられます。

ホームオートメーションへの応用

家庭内のセンサ情報を ZigBee センサネットワークで転送し、一括したコンテンツとして DLNA 対応の機器で閲覧します。これにより、外出時に家の戸締り状況を確認したり、テレビ視聴中に異常を捉えた防犯カメラの映像を確認したり、センサのアラームをリアルタイムに知ることが可能になります。また、DLNA コンテンツ ZigBee ノードにあるセンサは UPnP 対応のコントローラから制御することも可能です。 家庭内に配置する ZigBee 対応センサ（ex.調光ライト、開閉センサ、人感センサ、温度センサ、湿度センサ、CMOS センサ(カメラ)など）から取得可能な情報により、表示するコンテンツの内容は様々に考えられます。サンプルとして、調光ライト、開閉センサ、CMOS センサを用いて、家庭内のセキュリティ監視情報を閲覧するコンテンツを配信するサービスを実現するシステムをフリースケール・セミコンダクタ・ジャパン株式会社と共同で開発しています。

健康システムへの応用

家庭内にある体重計などの健康器具の情報を ZigBee センサネットワークを通じて転送し、日々の健康状態を一枚の静止画像コンテンツとして、テレビやポータブルデバイスなどの DLNA 対応の機器から閲覧可能とします。健康状態コンテンツは計測した日時ごとに日々ストアされ、必要な時に確認したい日の健康状態を確認することができます。応用として、日々計測した健康情報を元に、異常が見られた場合には警告や医師への診察を進めるコンテンツの Push 配信や、生活改善アドバイスを埋め込んだ健康状態コンテンツの配信なども考えられます。

この他にも DLNA/UPnP-ZigBee ゲートウェイを応用したサービスとしては、ビルディングオートメーション環境へ適用してセンサ類の監視を行うシステムや、ファクトリー、医療健康系、アミューズメントといったサービス分野への適用なども考えられます。

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