Dust Networks の技術

Dust Networks®はワイヤレス・センサ・ネットワークの分野でのパイオニアであり、高機能デバイスの接続・通信方式を規定しています。Dust Networksは、先進のネットワーク管理機能と包括的なセキュリティ機能を兼ね備え、信頼性と耐障害性の高い、拡張可能なワイヤレスソリューションを提供します。超低消費電力のEterna™ IEEE 802.15.4 SoCと組み合わせることにより、データを収集可能な場所ならどこへでも配置可能なワイヤレス・センサ・ネットワークを実現します。
 

Dust Networksは、要求の厳しい産業用プロセス・オートメーション・アプリケーションに低消費電力のワイヤレス・メッシュ・ネットワークを供給するリーダーであると誰もが認める実績を持ち、お客様には、ビル・オートメーション、データ・センターのエネルギー管理、再生可能エネルギー、その他多数のソリューションを実現するFortune誌上位500社も含まれています。既に数千ものDust対応ネットワークが世界中に展開されており、さらに高機能で環境に優しく、効率の高い地球の実現に貢献しようとしているアプリケーションに、多種多様な高機能デバイスを確実に接続します。
 

Dust Networksでは、各センサーノードを「モート」と呼び、世界で最も消費電力の少ないIEEE 802.15.4 モート・モジュール、ワンチップモートソリューション、およびセキュリティ管理ソフトウェア/ハードウェアを含む、総合的な組み込みワイヤレス・システムを提供します。お客様は、最も革新的なセンサー・アプリケーションをいくつも開発してきましたが、これはDustの備える超低消費電力でケーブル不要というユニークな特性によって可能になったものです。さらに、Dust製品を使用する開発者は、強力な組み込みネットワーク機能およびセキュリティ管理機能に容易なAPIを介してアクセスできるので、Time-To-Marketを逃しません。

 

ネットワーク・インテリジェンス

先進のメッシュ・ネットワーキング・アルゴリズムと包括的なセキュリティ管理により、他には例を見ぬ、高耐障害性、高信頼性、拡張可能なネットワークを実現します。

超低消費電力SoC

革新的な技術で作り上げられたEterna™技術により、SoCの消費電力が劇的に削減され、複数年のバッテリの寿命を実現しており、競合製品の数倍になっています。また、Eternaはバッテリ不要の環境発電にも現実的に対応可能です。 

セキュリティ

ネットワークのセキュリティは包括的で多重化されています。これにはエンド・ツー・エンド暗号化、メッセージ完全性検査、およびデバイス認証が含まれます。

標準規格と業界アライアンス

Dustは標準規格に基づくワイヤレス・センサ・ネットワークの構築に注力しており、さまざまな関連標準化団体および提携に参加しています。

   

 

ワイヤレス・センサ・ネットワーク製品については、SmartMesh IP, SmartMesh WirelessHART製品群をご覧ください。

  

ネットワーク・インテリジェンス

Dust Networksの中核をなすSmartMeshネットワーク技術の際立った特徴は、ワイヤレス・メッシュ技術の「トリプルプレー」(時間ダイバーシティ、周波数ダイバーシティ、物理的ダイバーシティ)を使用している事で、これにより信頼性、耐障害性、拡張性、電源の柔軟性、および使いやすさを保証します。SmartMeshネットワークは、先進のアルゴリズムと省電力技術を備えたインテリジェント・メッシュ・ネットワークであり、他のWSNプロバイダからでは利用できない、以下のような強力な機能が有効になります。

  • 超低消費電力
  • 確定性消費電力管理と電源最適化
  • 自己形成メッシュ技術による、自己管理および自己修正を行うネットワーク
  • 動的な帯域幅サポート、負荷平衡、および最適化
  • ネットワーク監視と構築
  • 衝突のない低消費電力パケット交換
  • 大規模、高密度、多階層ネットワークへの拡張性

SmartMesh のネットワーク・インテリジェンス

SmartMeshネットワークは、ネットワーク・マネージャと、「モート」と呼ばれるネットワーク・ノードで構成されます。ネットワーク・マネージャはネットワーク性能をモニタして管理し、データをホスト・アプリケーションとの間で受け渡しします。モートはマネージャとの間およびネットワーク・ノードとの間で互いにデータを受け渡し、最終的にマネージャと各モートをつなぎます。

SmartMeshネットワークのアーキテクチャは、Dust Networksの時間同期メッシュ・プロトコル(Time Synchronized Mesh Protocol:TSMP)に関する先駆者的研究に基づいています。TSMPは、IEEE 2.4GHz 802.15.4 2006無線通信規格と互換性をもつ完全なネットワーキング・スタックです。TSMPは、IEC 62591(WirelessHART)国際無線通信規格ならびに国際計測制御学会(International Society of Automation)のISA100.11a規格の基本構成要素となっています。

TSMPには、時間スロット・チャネル・ホッピング(Time Slotted Channel Hopping:TSCH)メディア・アクセス層(MAC)が組み込まれています。TSCHは、時間を「スロット」に分割し、事前に割り当てられたホッピング・シーケンスを使用して時間スロットをチャネルに割り当てる仕組みを確保することによって機能します。

組み込まれたSmartMeshのインテリジェンス機能は、TSMPおよびTSCHを利用して以下のことを保証します。

  • モートが発信、受信、スリープのタイミングを正確に認識する
  • パケット交換が同期される
  • ネットワーク上でパケットが衝突しない
  • すべてのパケットはエネルギー効率を追求して計画および同期が行われ、予備のプリアンブル(Tx側)やガード・インターバル時間(Rx側)が必要無い。

ネットワークの時刻同期により、通信ペア単位のチャネル・ホッピング(周波数ダイバーシティとも呼べる)も有効になり、ネットワーク全体に以下のような重要な利益をもたらします。

  • 複数ペアの通信が同時に行えるので、ネットワーク帯域幅が広がる
  • チャネルを自動的に変更して、避けられない事態を回避する
  • 信号を減衰させるRF干渉を発生させずに、ネットワークの高密度化と規模の拡大/縮小が可能になる

経路のダイバーシティ

SmartMeshネットワークでは、すべてのモートがその電波到達範囲内にある他のモートと通信できるルータとなります。インテリジェントなSmartMeshネットワークは、ネットワークとRF環境の常時監視に基づいてメッシュ・ホップ経路を動的にコントロールします。

  • メッシュ構造の冗長なルートを作る
  • モートごとに複数の経路を維持する
  • 遮断された経路を直ちに検出して別の経路に切り替える

超低消費電力の SoC

Eternaは、Dust NetworksのすべてのIEEE 802.15.4モートおよびモジュールを超低消費電力化する画期的な技術要素です。Eterna SoCには、特許取得済みの革新的な設計技術が組み込まれており、ネットワーク内にあるモートのすべての遷移状態での動作電力消費を最小限に抑えます。

  • 競合製品と比較して1/8に及ぶ超低消費電力
  • 同じ上位プロトコルと仮定した場合でも、Eterna SoCで構築したバッテリ駆動の装置は、競合他社に対し最大8倍の持続時間
  • 電源を電線から供給した場合でも、Eternaデバイスは8倍「環境に優しい」

バッテリ不要の環境発電

Eternaの低消費電力という技術革新により、バッテリ不要の高性能環境発電の利用も可能です。競合他社のSoCでは、環境発電の利用は非実用的であるか、または機能/能力を犠牲にするか、の交換条件が必要とすることがよくあります。それと比べ、Eterna技術では、機能満載の環境発電デバイスを妥協せずに実現できます。Eterna SoCは、2.4GHz帯(2400~2483.5MHz)でIEEE 802.15.4規格に準拠した直接シーケンス・スペクトラム拡散方式の無線です。

詳細については、弊社の環境発電(エナジーハーベスト)製品群をご覧ください。

128ビットの暗号化による安全なメッシュ

SmartMeshネットワークは、最も安全なメッシュ型ネットワークの1つです。SmartMeshネットワーク内のトラフィックはすべて、エンド・ツー・エンド暗号化、メッセージ完全性検査、およびデバイス認証によって保護されます。さらに、SmartMeshネットワーク・マネージャは、安全なネットワークへの参加、暗号鍵の設定、および暗号鍵交換を可能にするアプリケーションを搭載しています。これらのセキュリティ機能の内容は以下のとおりです。

機能 利点

デバイス認証

強度で区分された、3つのデバイス認証レベルの中から1つ選びます。

暗号化 複数の鍵を持つ128ビットAESベースの暗号化により、プライバシーおよびデータの機密性が保証されます。

メッセージ完全性検査(MIC)

送信されたデータはメッセージ確認コードによって保護され、データが改竄されていないことが保証されます。

同期した鍵の切り替え

ネットワーク全体が新しい暗号鍵に自動的に切り替わります。

カスタマイズされた鍵循環

お客様は、より強固なセキュリティと増加するネットワーク・トラフィックのバランスを考慮して、ネットワークが鍵を変更する頻度を決定します。

 

標準規格と産業界での提携

Dustは標準規格に基づくワイヤレス・センサ・ネットワークの構築に注力しており、さまざまな標準化団体および提携に参加して、標準規格に基づくWSNの開発および使用を促進します。Dustは、IEEE、IETF、IEC、ISA、WirelessHARTおよびIPSOをサポートしています。