IEEE 1888
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/07/22 00:26 UTC 版)
ナビゲーションに移動 検索に移動IEEE1888は、次世代BEMSやスマートグリッド向けに開発され、2011年に国際標準化されたオープンな通信規格である。正式名を UGCCNet (Ubiquitous Green Community Control Network)と呼ぶ。この規格の開発には、日本の東大グリーンICTプロジェクト[1]が関与しており、日本では、FIAP(ふぃあっぷ: Facility Information Access Protocol) と呼ぶこともある。
IEEE1888は、あらゆるセンサ情報をインターネット・オンライン化することだけが目的ではない。BEMSなどに関係する様々な情報システム（アプリケーション・ソフトウェアやクラウド・サービス）をベンダーの枠を超えて連携可能にすることが目的となっている。そのため、IEEE1888には、HTTPとXMLによる通信方式が採用されている。また、データ保管(共有)機能が提供できるように設計されている。
組込みコンピュータへの実装も進んでおり、スマート・シティに関わる各種M2Mクラウド(Machine-to-Machineクラウドコンピューティング)分野への応用も始まっている。
Z-Wave[2]やECHONET[3]などのHEMS規格が家庭内ネットワークを主に想定しているのに対し、IEEE1888は、(1)家庭外との通信、(2)商業施設やオフィスなどの電力・施設管理、をターゲットとしている。
なお、IEEE1888開発において重要な基礎技術（ソフトウェア、開発ツール、マニュアル等）は、積極的に開発・開示されている。
2015年3月 ISO/IECの国際標準としても承認された (ISO/IEC/IEEE 18880[4])。
アーキテクチャ
IEEE1888では、GW(ゲートウェイ)、Storage(ストレージ)、APP(アプリケーション)、Registry(レジストリ)と呼ばれる機能が定義されている。このうち、GW、Storage、APPは、IEEE1888コンポーネントと呼ばれ、WRITE、FETCH、TRAPと呼ぶ3種類の通信手順を実装する。残りのレジストリは、分散配置されたIEEE1888コンポーネントを管理する役割を持ち、REGISTRATION、LOOKUPと呼ぶ2種類の通信手順を実装する。
ゲートウェイ（GW）
GWの配下には、Lonworks[5]、BACnet[6]、Modbus[7]、ZigBee、SNMP、1-Wire、独自回路、CSVファイルなど、センサやアクチュエータへのアクセス網（フィールドバス）が接続される。GWは、このような様々なアクセス網の規格の差異を吸収し、センサデータをIEEE1888の通信方式で、インターネット上で扱えるようにする。
ストレージ（Storage）
Storageは、GWを使ってインターネット・オンライン化されたデータを長期間に渡って蓄積する役割を果たす。これにより、例えば、昨年や一昨年の電力消費状況であっても、後に、他のアプリケーションからIEEE1888の通信手順で参照することができる。また、Storageはデータを共有する場としても使われる。GWから集められたデータの共有、アプリケーションが処理したデータの共有などがStorageによって実現される。すなわち、データベースと似た役割を持つ。
アプリケーション（APP）
APPは、その応用方法によって様々な役割および実装形態がありえる。例えば、見える化アプリケーションの場合、Storageから最新値もしくは特定の履歴データを読み出して表示することがAPPの役割となる。そして，そのようばAPPであれば、Webサーバや表示端末のようなものに実装される。一方、データの加工分析アプリケーションの場合、生データの履歴をStorageから読み出して、それを統計的に処理した後、再びStorageに書き戻す。この場合は、バッチプログラムとして実装されることになる。
通信手順
GW、Storage、APPは、それぞれサーバになることもできるし、クライアントになることもできる。例えば、Storageがサーバとなり、GWがクライアントとなって、GWからStorageに(WRITE手順で)データを送り付けるという実現形態がある。
WRITE
WRITE手順は、クライアント側からサーバ側に、データを能動的に送りつける方式である。例えば、NAT下にあるGW(クライアントとして動作)から、グローバル・インターネット上にあるStorage(サーバとして動作)にデータを送り付けるときに使われる。
FETCH
FETCH手順は、クライアント側からサーバ側に問い合わせ、サーバからデータを抜き出してくる方式である。この問い合わせの際には、対象とするデータ範囲を指定する。ここで、指定した範囲のデータ量はしばしば多量になるため、FETCH方式にはデータ量に関するスケール性が備わるような工夫がしてある。例えば、見える化のグラフ画像を生成するソフトウェア(クライアントとして動作)が、Storage(サーバとして動作)からデータを読み出すときに使われる。
TRAP
TRAP手順は、クライアント側からサーバ側に事前に興味対象を登録しておくことで、サーバ側で観測された変化を、クライアント側に通知する方式である。FETCH方式が、蓄積されたデータの読み出しに用いられるのに対し、TRAPは、変化するデータの通知に使われる。一方的に送り付けるWRITE方式と違い、TRAPでは、動的に送り先を設定できるようになっている。
既存のM2M規格との関係性
ビルの設備・エネルギー監視には、1990年代より、Modbus、BACnet、Lonworksなどのローカルな監視制御ネットワーク規格が用いられている。IEEE1888は、これらのローカルな監視制御機能を、リモート（クラウド）に接続することを可能にする。これによって、ビル内の専用コンピュータが組込みシステム化され、オペレータは、場所を問わず、通常のWebブラウザ(スマートフォンやタブレット端末を含む)があれば業務を行うことができるようになる。
| IEEE1888 | Lonworks | BACnet/IP | Modbus | ZigBee | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 主要な用途 | 設備・エネルギー管理 | ビルオートメーション | ビルオートメーション | 設備状態監視 | センサ・アクチュエータの無線化 | |
| システムの規模 | 地球規模/都市規模の展開 | ◎ | × | × | × | × |
| 中/大規模ビル内の展開 | ○ | × | ○ | ○ | × | |
| 小規模ビル内の展開 | ○ | ○ | △ | ○ | × | |
| フロア/部屋内の展開 | ○ | ○ | △ | ○ | ○ | |
| データ蓄積 | データサーバでの蓄積 | ◎ | △(アプリとして各自で開発) | △(アプリとして各自で開発) | △(アプリとして各自で開発) | △(アプリとして各自で開発) |
| 末端デバイスでの蓄積 | ○ | × | ○ | × | × | |
| 蓄積しない運用 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
| 利用する技術(下位層) | HTTP | 2本線(ツイストペア) | UDP | RS485 or TCP | IEEE 802.15.4 | |
| 電文形式 | XML | Binary | Binary | Binary | 自由(Binary/Text/XML/etc...) | |
| センサアクチュエータ・データモデル | 個別用途向け | 用途ごとに設計・実装（エンジニアリング）する or 用途ごとに標準形式を別途作成する | 標準形式はある程度定義されているが、LonMakerにより用途ごとに別途、詳細を設計・実装する必要あり | 基礎形式はある程度定義されているが、加えて用途ごとに別途、設計・実装（エンジニアリング）する必要あり | 用途ごとに設計・実装（エンジニアリング）する | 用途ごとに設計・実装（エンジニアリング）する or 定義されている用途向けの標準プロファイルを利用する |
| 時系列データ | ◎ | × | △ | × | × | |
| 通信遅延 | ビル内通信: 1ms～100ms インターネット通信: 100ms～5s | ビル内: 1ms～100ms | ビル内: 1ms～100ms | ビル内通常: 1ms～100ms 通信混雑時: 1～60s | フロア内: 10ms～1s | |
| 時刻同期 | 一般的な方式を利用する(NTP, GPS, 3G, ...) | 通常は時刻同期は行わない | 通常は時刻同期は行わない(一部独自の方式により行う) | 通常は時刻同期は行わない | 通常は時刻同期は行わない(一部行う) | |
導入事例
東京大学では、本郷キャンパス、駒場Ⅰキャンパス、駒場Ⅱキャンパス、柏キャンパス、白金キャンパスにIEEE1888のGWをそれぞれ導入し、特別高圧を含む受電設備の計測データを、オンラインでリアルタイムに管理している。電力会社から受電する66kVの他、キャンパス内に張り巡らされた6600Vの電力線が個別に最速1分間隔で計測されている。ビル単位での計測も含めると約400系統の電力線がこのシステムの管理対象になる。上記、5キャンパスの電力需要の合計は、5万キロワットを超える(夏場)。
東京大学の電力見える化サービスは、キャンパス毎の電力消費量を表示しているが、実際には、エリア単位・建物単位での電力消費量も把握できるようになっている(詳細なデータは学外には公開されていない)。
開発環境
IEEE1888のソフトウェア開発キット(SDK)、実装参照ソースコード、プロトコルテスター が、東大グリーンICTプロジェクトのWebページにて無償で公開されていて、自由にダウンロードすることができる。SDKは、仮想マシン(VMware Player)イメージによって提供されており、インストール方法も詳しく紹介されている。SDKに同梱されているドキュメントには、C#、Java、PHP、C言語によるサンプルプログラムが掲載されており、これらを参照することによって、IEEE1888の通信スタックをどのように実装すればよいかが、事細かにわかるようになっている。
またIEEE1888は、Arduino(+Ethernetシールド)や、mbedプラットフォームのような小型で安価な組込みコンピュータにも実装され、そのライブラリも公開されている[8][9][10]。東京大学で開発された IEEE1888通信ボードは、一般向けに販売されている。
外部リンク
- スマートグリッド対応 IEEE1888プロトコル教科書
- IEEE 1888-2011: Standard for Ubiquitous Green Community Control Network
- スマートグリッド向け新プロトコル「IEEE 1888」の全容と省エネ戦略2011［東大グリーンICTプロジェクトの「IEEE 1888システム」と節電対策の実践］
- デジタルデザインテクノロジ誌 2012年冬 (No.12号)
- 「電力管理に便利なIEEE1888通信規格」の相互接続実験を実施
- IEEE1888を20分で理解する
参考文献
- ^ 東大グリーンICTプロジェクト ホームページ
- ^ Z-wave Alliance ホームページ
- ^ ECHONET コンソーシアム
- ^ ISO/IEC/IEEE 18880
- ^ Lonworks: local operating networks for building automations
- ^ BACnet: a data communication protocol for building automation and control networks
- ^ Modbus ホームページ
- ^ 落合秀也，"IEEE 1888対応スマート・タップの設計"、デジタルデザインテクノロジ誌，CQ出版社，vol.12, pp.116-127, 2012年．
- ^ 落合秀也，井上博之，"ネットワーク温度＆照度計 後編 Ethernetシールド付きArduinoにアップロードのためのライブラリを搭載"，トランジスタ技術，CQ出版社，vol.49, no.2，pp.189--195, 2012年2月．
- ^ IEEE1888(FIAP)をmbedで使う
「IEEE 1888」の例文・使い方・用例・文例
- 米国の小説家で、児童図書で知られる（1832年−1888年）
- 米国の劇作家（1888年−1959年）
- 英国の詩人で文芸批評家（1822年−1888年）
- 米国のソングライター（ロシア生まれ）で、1500曲以上の歌曲といくつかの喜歌劇を書いた（1888年−1989年）
- 米国の教育者で、友人を獲得し人々に影響する方法についての本を書いた（1888年−1955年）
- 米国の探偵スリラー作家で、フィリップ・マーローという登場人物を呼びものにする（1888年−1959年）
- フランス人の俳優でキャバレーの歌手（1888年−1972年）
- イタリア人の画家（ギリシア生まれ）で、深い影と不毛な風景が超現実主義者に強く影響を及ぼした（1888年−1978年）
- アメリカの石版画家で、彼のパートナーのジェームズ・アイビスと、カリヤー＆アイビスと署名した何千もの版画を製作した（1813年−1888年）
- 米国の外交官で、（国務長官として）援助をアメリカの同盟国に提供することによってソ連に対する反対の政策を進めた（1888年−1959年）
- 米国の植物学者で、北アメリカの植物相を専門とし、ダーウィンの進化論の初期の支持者であった（1810年−1888年）
- 米国の興業主で、ロシアで生まれた（1888年−1974年）
- 英国の画家でナンセンス詩人（1812―1888）
- 米国の医師で、1863年に女性のための医学学校を設立した（1813年−1888年）
- ニュージーランドの短編小説家（1888年−1923年）
- 英国人の実務家で、小売り店チェーンを創設した（1888年−1964年）
- フランスの経済学者で、ヨーロッパで欧州共同市場を擁護した（1888年−1979年）
- 米国の劇作家（1888年−1953年）
- インドの哲学者、政治家で、インド哲学を西欧へ紹介した（1888年−1975年）
- 米国の歴史家（1888年−1965年）
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