Category Archives: 技術ブログ

IoTの“目に見えない”リスクを可視化する ~ IoT製品の潜在リスクと対策セミナーを開催 ~

アリオンは2018年4月18日、都内でIoT製品検証に関するセミナーイベント『品質検証のエキスパートが伝授! IoT製品の潜在リスクと対策』を開催しました。セミナーにはIoT Newsを運営する株式会社アールジーン代表をつとめる小泉耕二氏、アリオン株式会社コンシューマー事業部 石山一直、同標準化・認証事業部の飯田雅也、そして台湾Allion Labs Inc.のThomas Chang (トーマス・チャン)の4名が登壇し、本格化するIoTのトレンドや起こり始めた問題点、課題をクリアするためにどのような支援サポートが求められるかを解説しました。                     図1(左)と2(右):会場の様子 IoTの真価を引き出す「モノのインテリジェント化」 IoT NEWSの代表を務める小泉氏はセミナー冒頭で、CESやMWCなど世界各国で開催されたイベントから得た見解を基に、昨今のIoTトレンドと潜在リスクについて解説しました。小泉氏によると、2016年当時はZigBee、Z-Wave、Thread等通信規格に関するトピックが多く、事業者がアライアンスのメンバーに入ることで提供製品が「コネクテッド」(接続されている)であることが重要とされていましたが、製品が接続されるだけでは価値が生まれにくい状況があったといいます。 しかし、2017年にはAmazon Echoをはじめとするスマートスピーカ群がイノベーションをけん引する年となり「2017年では<テーマ化>によりスマートホーム業界に変化の兆しがみられた」(小泉氏)といいます。「テーマ化」とは接続したモノ同士が特定のテーマに対し連動し、自動でアクションを実施することを指します。例えば、スマートスピーカに「おはよう」と言うと、朝やるべきこと(カーテンを開けて、電気をつける等)が自動的に行われるというものです。さらに将来的にはAlexaやGoogle Assistant等エンジン自体の進化により、モノ自体が人の行った行動を機械学習し行動に移す「インテリジェント化」する流れが来ることを予測しました。 [...]

現実社会にある要因でスマートデバイスを検証しよう

IHSマークイットの調査によると、IoTデバイスの将来的な総数は、2017年の270億台から年間平均12%増加し続け、2030年には1250億台に達すると予想されています。無数のデバイスがインターネットに接続されることで、一部の無線チャンネルにアクセスが集中して接続上の問題が起きてしまい、結果的にユーザーエクスペリエンスの悪化へと繋がることが懸念されています。 従来の1対1形式の通信と異なり、IoTデバイスは1対Many形式の通信形態を取ります。IoTデバイスの性能は3つの要素に左右されます。製品そのものの性能、ネットワーク接続性、そしてユーザー環境/行動です。このため、製品を市場で販売する前に、これらの検証を行う新たな必要に迫られています。この記事では、現実社会にある要因を認識することで、ワイヤレス接続問題を解決するために使用されるIoTデバイス検証手法「ヒートマップ分析」の利用方法について説明します。 ユーザーがよく遭遇する一般的な接続問題を次で解説します。   1. 不安定な接続性 デバイスとデバイス(あるいはデバイスとAP)の距離と家庭内などの装飾物は、信号品質に影響を与える大きな要因です。例えば、リビングではWi-Fiアンテナがすべて表示されている状態なのに、ベッドルームでは1本しか立っていない、といったことがあります。無線信号は建築物のドアや壁面、その他構造物によって容易に状態が変化します。 2. 通信遅延問題 もう一つは、通信の待ち時間に関する通信遅延問題です。スマートフォンのアンテナ表示が全て立っている場合でも、ネットワークの寸断などが見られることがあります。通信遅延は、同じ空間で共存する信号(Wi-FiやZigbee、Threadなど)によって発生します。 3. ローミングキャパシティ不足 無線APの対応範囲には限りがあるので、接続デバイスは移動時の接続を維持するためにAPをローミングする必要があります。しかし、デバイスが様々なAPの中でスイッチングしていくことで、通信遅延や寸断などが発生することがあります。例えば、ロボット掃除機がキッチンの清掃からダイニングルームの清掃へと移行中(AP AからAP Bへとローミング中)にコマンドの送受信ができない、といったことが時折見られます。このような場合、掃除機はネットワークに再接続する必要があるため、ユーザー側の手間がかかってしまいます。 [...]

検証結果から分かったIoT製品の問題点とは?

IoTと技術革新によって製品区分の垣根を超えた接続性の多様化が進んだことで、様々なIT製品を駆使した新しいライフスタイルが一般的になりました。例えば、帰宅時の掛け声ひとつで照明やエアコン、テレビなどの電源をONにできるようになるなど、日々の生活はますます便利になりつつあります。しかし、スマートデバイスがより広く利用されるにつれ、開発現場が遭遇する問題が多くなっていることもまた事実です。 この記事では、デバイス間の通信形態が一対一から多数対多数へと変化していることを踏まえ、製品の「クロスクラウド(複数のクラウド環境にまたがる)通信」、「一貫性に欠けるUI(ユーザーインターフェース)設計」、そして「無線信号の干渉」にありがちな問題点について紹介しています。   IoTテクノロジーと公共安全性 IoTテクノロジーは、現代の日常生活において様々な場所で役立てられています。ネットワークを経由して様々な製品(時計や家電、スマートフォンなど)と相互接続し、離れた場所から環境や人に対する識別、監視などを実現しています。また、周辺の状況や公共安全をモニターするために監視カメラや探知機といったスマートデバイス/センサーが至る所に設置されいます。例えば、外部から侵入者が施設内に入ろうとスマートウインドウに手をかけた時に、センサーが作動してセキュリティモードに切り替わり、警報機と監視カメラが起動します。 これまでのセキュリティシステムは、従来だと単に状況をユーザーに発信するだけでした。IoTによって相互に連携したシステム構築が可能となったことで状況に応じた対応ができるため、素早い行動が可能となります。 これらの製品群が実際の環境下で使用された際の信頼性を確認するために、アリオンIoTイノベーションセンター内にあるスマートキャンパス区画には、スマートガス探知機や警報機、施錠システムといった様々な設備を設置しています。そこで、アリオンでこれらの設備について検証を行ったところ、クラウド含めた全体で通信遅延を確認しました。   複数のクラウドにまたがった通信環境で遅延が発生 「There’s Smoke!」(煙だ!)と名付けたシチュエーションモデルでは、煙探知器はスマート照明とユーザーの持つモバイル端末に接続されています。教室内に煙がある時、警報機が作動して避難アナウンスを発し、照明が点滅することで出口がどこにあるのかを示します。また、他のキャンパスや施設内にいる生徒にも避難メッセージが発信されます。このシステムは緊急事態が発生した際に、個人が通知を受信できるように構築されています。以下の図はデータパッケージの通信経路を示したものです。  最初に、煙探知機はWi-Fi経由で「There’s Smoke!」から「クラウド1」にデータパッケージを送信します。そして、「クラウド1」はWi-Fiまたは4Gネットワーク経由で各モバイル端末へと緊急メッセージを送信し、同時に「クラウド2」と通信することでスマート照明をアクティブにします。しかし、我々が試験を行ったところ、クラウド1とクラウド2の間では10秒~40秒の遅延があったことを確認しています。人命が関わっている以上、この遅延期間は深刻な事態を招きかねません。   IoTテクノロジーとスマートリビング [...]

スマートホーム製品は互換性が命

多岐の分野に渡るIoT(Internet of Things:モノのインターネット、以下IoT)の中でも、最も注目を集めているのが『スマートホーム』です。近年、GoogleやApple、Amazonなどの大手企業が対応デバイスを新たに開発しており、IoTスマートホーム分野のトップを目指して鎬を削っています。スマートホームという概念が登場してから、メーカー各社は製品を「スマート化」させるだけでなく、市場では製品同士の互換性を求められており、各社にとって改善のポイントとなっています。   スマートデバイスブームが巻き起こるも…互換性に不安あり 「スマートホーム」では、様々な通信方式や直感的な操作を実現するために、より「スマート」であることに加え利便性が追求されています。AI(人工知能)に関する技術の進歩に伴い、特に音声認識システムが普及したことを受け、スマートホーム製品の利用率が右肩上がりに伸びてきています。AIを利用したAlexa搭載のスマートスピーカー「Amazon Echo」シリーズが発売されてから、北米市場では約1000万台が販売されました。Googleを始めとした他の企業も追随しており、スマートホームの消費市場は加熱の一途を辿っています。 EE Times Taiwanのレポートによると、全世界のスマートホーム関連製品の総数は、2013年の3000万個から2018年には約10億個まで増加すると予測されており、2017年から2018年までの一年間で4億個増加すると予想しています。しかし、一般的な実用に耐え得るスマートデバイスを選択するのは、決して容易ではありません。このため、Amazonでは製品の互換性に関するコンサルティングサービスを自社で提供しています。 スマートホーム業界は急速な発展を遂げていますが、実用面では製品のパフォーマンスが発揮できないといった問題に直面することが多々あることでしょう。アリオンはグローバル市場の一番人気を誇るスマートデバイスを収集しています。また、ベッドルームやリビング、風呂などがある一般的な家庭を舞台にした、スマートホームのコンセプトラボを構築しています。この環境では、様々な製品でインストールから実用に至る使用状況を検証できます。   設定段階から問題発生! アリオンの検証チームがスマートホームラボを構築する際、最初の設定段階から問題が発生しました。コントロールハブ(Control Hub)をテレビに接続したとき、製品間の規格が適合していても一部のテレビを操作できないことがありました。 [...]

そのバッテリーは大丈夫? 値段だけではない製品選び

2017年9月11日午後、東京のJR山手線神田駅で男性が背負っていたリュックサックが発火する事故が発生しました。リュックに入れていたモバイルバッテリーが原因とみられ、男性は「秋葉原で安いものを買った」との事でした。モバイルバッテリーが原因とみられる同様の事故は、2016年12月にもJR山手線で起きています。 このような事故を、アリオンは技術的な側面から考察してみました。 モバイルバッテリーは、内部に電池を持ち、携帯電話への充電機能をもつ充電器の一種です。その構造は、図1のように内部電池への充電部(以下 充電部)、内部電池、携帯電話への給電回路(以下 給電部)の3つの機能に分けられます。 図1:モバイルバッテリーの構造 充電部は、AC100VかUSB電源に接続され、モバイルバッテリーの内部電池を充電する機能を持ちます。内部電池は、モバイルバッテリーの主要部品であり、繰り返し充電が可能な二次電池が用いられます。ここに蓄えたエネルギーを使って携帯電話を充電しています。電池には、大容量のリチウムイオン電池などが利用されますが、充電時の温度管理や携帯時の落下衝撃などへの対策が必要です。 給電部は、内部電池のエネルギーを変換し、携帯電話への給電(充電)を行います(一部のモバイルバッテリーは、充電部と内部電池ではなく、乾電池などの一次電池を用いるものもあるが、今回の事故品とは無関係なので割愛)。 昨今、携帯電話の充電にはUSBポートを使用するのが一般的ですので、USB規格に従った電圧、電流設定が必須であり、急速充電の場合には携帯電話の充電プロトコルへの対応が必要となっています。 今回のような、「安価なモバイルバッテリー」の場合には、どのような点に問題があるかを推測してみます。充電という機能に着目すると、大容量の内部電池と急速充電ができる大電流に対応した給電回路があれば、携帯電話を長時間使えて急速充電ができるモバイルバッテリーを実現できるはずです。一方、安全面に配慮した場合には、モバイルバッテリーを落とした際に内部電池を保護できるような耐衝撃の構造と、内部電池を放電あるいは充電する場合に、電池の放電(充電)状態に応じた電流の管理、温度を監視する保護回路が重要となります(図1の赤字の部分)。 安価な製品の場合、メーカーは機能面についてはコストを払いますが、安全面についてはユーザーの注意に依存して配慮しない場合があります。つまり、発生するか不明な事故に対しては、コストをかけないことで安価な製品を実現している場合があるのです。 モバイルバッテリーをリュックの中に入れて長時間使った場合には、内部で発生した熱が逃がせず、高温になってしまう危険性があります。この熱は内部電池の放電と給電回路により発生します。給電回路の設計が携帯電話の充電特性とあっていない場合には給電効率が低くなり、給電効率が低い場合、内部で熱となります。 保護回路が適切に実装されている場合には、内部電池の温度上昇を検知して、携帯電話への給電を止める、または電流を小さくなるように設計されるはずです。これが図1における「安全のためのフィードバック」系、つまり保護回路です。しかし、このような保護回路が実装されていない、または設計が不適切な場合には、電池が発熱しているにも関わらず給電が継続され、さらに温度が上昇してしまいます。 ほとんどのモバイルバッテリーは、使用温度は0から40℃となっていますが、温度に対する保護回路がない場合には、内部電池の異常な状態になっても給電が継続されます。ユーザーは、このような異常に気付けなかった可能性が大きいと予測します。   今回(2017年9月)の事故では、内部電池が放電し、携帯電話へ給電している状態なので、図1における給電部、内部電池に問題があった可能性が大きかったと考えられます。 安価な製品の場合には、内部電池そのものの信頼性や、寿命の問題もあります。繰り返し使う中で、内部電池に既に問題が起きていた可能性も十分考えられます。しかし、電池の異常にはユーザー自身が気づくことは難しいため、内部に適切な保護回路があれば「充電が出来ない」という故障状態となり、事故前に使用が中止され、未然に事故を防げたことでしょう。 [...]

新製品の開発工程に欠かせない検証プロセス

新製品を市場でヒットさせるためには、消費者の製品に対する期待値を開発段階から高めていくことが鍵となります。新製品を販売するまでには、設計からプロトタイプの製作、量産に至るまで数多くの段階を要すため、膨大な労働時間を投入する必要があります。企画から製品販売まで一貫した設計のコンセプトをどうやって維持するのか。期待していた通りの機能と性能はどうやって確保するのか。どのように製品の品質を保障するのか。こうした観点での検証は、新製品の開発プロセスにおいて欠かせないものとなっています。   新製品の検証 開発の最終段階で製品検証を行うと、ソフトウェア/ハードウェア設計が原因で問題が複雑化し、解決が困難になる恐れがあります。さらに、開発初期の段階で発見されなかった問題点が見つかると、それに伴う設計変更が必要となり、開発スケジュールの長期化とコスト増加という新たな問題が引き起こされることもあります。新製品の検証は開発のプロセスによって異なる目的があります。 製品の検証プロセスは一般的に技術検証試験(Engineering Validation Test: EVT)、設計検証試験(Design Validation Test: DVT)、生産検証試験(Product Validation Test: PVT)の三つの段階に分かれています。 技術検証試験(EVT):機械部品の配置が原因で相互干渉が起きる、信号の整合性が逸脱するなど、重大な設計問題を確認・解決します。例えば、RF信号干渉問題、RFノイズ耐性度などがこれに当たります。 [...]

ワイヤレス充電の互換性試験 結果と分析

AppleがWireless Power Consortium(WPC)の新メンバーとして加入したことで、次のApple製品にはワイヤレス充電機能が加わると予想されています。Apple社は市場のリーダー的存在として産業を牽引してきていることから、未来の技術として考えられていたワイヤレス充電技術の活況な様子と、技術開発の機運が高まりつつ有ることを示しているように見えます。 IHS社のレポートによると、ワイヤレス充電パッド(Transmitter: Tx)とレシーバ(Receiver: Rx)の合計出荷台数は、2017年にはグローバルで6億台を超えると予測されており、2025年にはその4倍強となる28億台に上ると考えられています。携帯電話やスマートウォッチといったワイヤレス充電のレシーバが搭載されているデバイスの出荷台数がワイヤレス充電市場を牽引する主力であり、将来的には充電パッドの出荷台数の更なる増加をもたらすと考えられています(チャート1)。   チャート1 – 世界のワイヤレス充電製品の出荷台数2013年~2025年(2017年~2025年は予測)source from IHS   数多くのワイヤレス充電製品が市場に登場する中で、後方互換性や相互接続性に関する技術問題もまた数多く立ち上がってきており、ユーザー体験や充電機能に直接影響を及ぼしています。ワイヤレス充電検証のためのトータルソリューションとしては互換性試験の実施に加え、規格認証とワイヤレス充電性能、そしてワイヤレス充電の効率性に関する試験を実施するのが望ましいでしょう。 規格認証の目的は、標準化団体によって求められる仕様を製品が満たしているかどうか確認することです。最低限の試験基準をメーカー側に課しています。一方でワイヤレス充電性能・効率性検証とは、製品が一定の性能レベルに達しているか、そして多数の製品スペック下で求められる性能が発揮できるかどうかを確認します。この試験では充電性能と充電効率に加え、セキュリティ機能についても評価します。製品性能を向上させることで、製品の差別化を進め、市場競争力を強化することができます。 [...]