図1　Dust Networksが提供しているSmartMeshの��例　出�Z：Linear Technology

リニアテクノロジーは、�噞������に�咾い發里�、RFやワイヤレス�\術はそれほどでもない。今後の成長が期待される分野として世�c中が�R�`しているIoT（Internet of Things）分野を�啣修垢襪燭瓩砲魯錺ぅ筌譽攻\術、できればWSN�\術が欲しかった。WSN�\術の��長線�屬�IoT�\術があるからだ。

�k��、ダストネットワークス（Dust Networks）は、WSNですでに実績がある。�\料輸送�`�Zや、�噞��プロセス�U御モニター、データセンターのエネルギー管理、さらには駐�Z場のクルマの管理など、120カ国で2万以�屬離札鵐汽優奪肇錙璽�を�n働させている（図1）。センサノードを空気中のチリ(dust)に例えて�H数�g布してつなげると、�a度や湿度、圧��などさまざまな�駘�量を24時間・365日無人で�R定・モニターでき、工場や巨�jなシステムを管理できる。2001�QにUCバークレイのKris Pister教�bが設立した。

センサノードには、センサだけではなく、A-Dコンバータやマイコン、信��(gu┤)処理�v路、DC-DCコンバータや電池などの電源といったさまざまな����が��要だ。もちろん、チップ�屬膨命�プロトコルや暗��(gu┤)化などのソフトウエア����も組み込む��要がある。「センサネットワークシステムが�u�Tなダストと、����のシステムに��要な�Q�|����を提供できるリニアが�k緒になることで完��なソリューションを顧客に提供できる」とダストのCEOであるJoy Weiss��(図2)は述べる。顧客には、IBMやGE、シーメンス、エマーソン（石���@��の�j�}）、ABB（�_電・オートメーション�j�}）などがいる。センサは顧客の要望によって�x販のものを揃えればすむ。

図2　Dust Networks社CEOのJoy Weiss��　�}に�eつものが新����である

ダストネットワークス����の最�jの��長は、�噞��で使われている�~線のセンサネットワークと同��度の高い信頼性を�eちながら、ワイヤレス動作で電池を10�Q間�eたせるため消�J電��を削��していることである。高信頼性と低消�J電��を両立させるための�\術が彼らの開発したSmartMesh�\術である(図3)。これは、時間的に同期をとりながら、センサノードからセンサノードに信��(gu┤)を送り最終的にネットワークマネージャー(これがゲートウェイとなる)に信��(gu┤)を届ける�\術だ。ネットワークマネージャーから外のサーバーやパソコンなどへは3GやLTEの通信ネットワークでデータを送る。ネットワークプロトコルはIEEE802.15.4e��格に��拠している。

図3　SmartMeshネットワークは時間同期ですぐにつながる　出�Z：Linear Technology

このSmartMesh�\術では、あらゆるノードから同じデータを二つのルートで届けている。ルートAが周囲の�J渉などでつながらない場合はルートBへ信��(gu┤)を送る��時間的には同期をとりながらスケジュール通りに信��(gu┤)を伝えていく。ネットワークマネージャーはノードがデータを�pけ�Dることができるかどうかを聞いてスケジュールを設定しておく。スケジューリングの設定がこのネットワーク管理のキモとなっている。��来のZigBeeプロトコルは、常にノードに問い合わせているため、消�J電��はそれほど��らない。

時間の同期はノード間の接��時間を�]縮してくれるが、セキュアな環境として送る時の周�S数もチャンネルホッピングを使って変えている。例えば、ノードAからノードBにはチャンネル2の周�S数を使い、ノードBからCへはチャンネル6の周�S数を使う。次のデータ伝送にはノードAからBへはチャンネル2の周�S数ではなくチャンネル9の周�S数を使う。乱数表を使って、ランダムな周�S数で送れるようにスケジューリングで調�Dする。チャンネルホッピング�\術を�W��するためデータは盗まれにくい。

また、消�J電��を下げるために、ノードはたいていの時間、��っている。スリープ時間が長くなるような低いデューティ比に設定する。�Qノードにおいてデータ�R定・送信のインターバルは数秒から数分の場合が�Hい。基本的には単3�|電池(1次電池)で5〜6�Q�eたせるように設��するが、サンプリング間隔が200msと�]い場合には単1電池を�W��するという。2次電池は充放電の繰り返しによって劣化するため、信頼性が低いと見ている。

ノードは�]時間で��動させなければならない。センサデータを収集し送信する場合だけ��き�屬�るようにデューティ比を��める。��動時間はマイクロ秒��度で済むという。また、このシステムではセンサノード間の�{�`は屋外で300m��度まで通信できる。

日本�x場へ出す新����は、SmartMeshと�}ぶファミリ(図4)で、802.15.4��拠のLTC5800半導��ICと、それを搭載したLTP5900モジュールである。ICには、RF�v路だけではなく、RAMやフラッシュメモリ、DC-DCコンバータなどを集積しており、ARM Cortex-M3で�U御している。もちろんこのチップにネットワークソフトウエアも搭載している。�p信時の消�J電流は4.5mA、送信時の消�J電流は出��0dBmの時に5.4mA、8dBmの時は9.7mAである。

図4　SmartMeshファミリ　出�Z：Linear Technology

今後は、μモジュールパッケージへの搭載、あるいは1次電池＋エネルギーハーベスティングの�W��、などにも��を入れていく。すでにリニアはハーベスティング応��に向け、30mVから3.3Vを出��するDC-DCコンバータを����化している。