高速赤外線通信 giga-irへの取り組み
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高速赤外線通信Giga-IRへの取り組み
~~1Gbit/1Gbit/ss高速赤外線通信が世界標準に~高速赤外線通信が世界標準に~
株式会社KDDI研究所
開発センター サービス開発グループ
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GigaGiga--IRIR技術の背景技術の背景
アウトラインアウトライン
GigaGiga--IR IR 規格概要規格概要
まとめまとめ
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GigaGiga--IRIR技術の背景技術の背景
GigaGiga--IR IR 規格概要規格概要
まとめまとめ
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デジカメ
動画・音楽プレーヤー
ワンセグ
インターネットアクセス
ゲーム
GPS&地図
電子マネー
大容量のデータ、コンテンツが携帯電話に保存されている
携帯電話の高機能・高性能化
5
0.01
0.1
1
10
100
1000
SD card
iPod
ストレージ容量は指数関数的に増加
携帯機器用の高速なインターフェースが必要!!!
‘00 ‘01 ‘02 ‘03 ‘04 ‘05 ‘06 ‘07 ‘08
スト
レー
ジ容
量[G
B]
32 GB
64MB
[年]
5GB
160 GB
‘09
ストレージ容量の推移
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Bluetooth®
USB インターフェース
IrDA ® インターフェース
(赤外線通信)
SD-Card インターフェース
NFC
3G network
ワイヤレスインターフェース
有線インターフェース
Wi-Fi (IEEE 802.11.X)
携帯機器にはワイヤレスインターフェースが最適
携帯電話のインターフェース (現状)
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通信速度
通信
距離
3G
1Mbit/s
10cm
10m
1km
100Mbit/s
802.11n
WiMAX
1Gbit/s
UWBSIR/ FIR / VFIR
3.9G4G
Bluetooth
802.11a/ b/ g
IrDA 通信規格
802.15.3c
無線(電波)規格
NFC
実装済み
UFIR
IrDA通信規格
Transfer JetGiga-IR
802.11vhtWiGig
携帯機器用のワイヤレスインターフェース規格
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セキュア : 見通し通信
高速通信 : ≥1 Gbit/s
可視光を使えば通信範囲を
視認できる
非干渉性 : 他の電子機器へ影響を与えない
小型: 光学素子サイズは1 mm2以下
通信範囲
光無線(赤外線)通信の特長
特長特長
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データ交換
アドレス帳写真動画
プリンター TV
データ転送
写真
高速赤外線通信はこれらのアプリケーションの利便性向上につながる
高速赤外線通信はこれらのアプリケーションの利便性向上につながる
~ 4Mbit/s
~ 4Mbit/s
PCアドレス帳写真動画音楽
赤外線通信の利用シーン (現状)
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GigaGiga--IRIR技術の背景技術の背景
GigaGiga--IR IR 規格概要規格概要
まとめまとめ
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IrDA: 赤外線データ協会
IrDA Board
IrDA Members
IrSimple
Giga-IR
IrUSB
IrDA Staff
Technical Committee
Test and Inter-op Committee
Marketing Committee
IrDA Committees
IrDA Officers
IrDA SIGs
1Gbit/s通信規格検討
グループ
Architecture Council
IrDA: Infrared Data Association 赤外線データ協会
・赤外線通信の国際規格を策定する業界団体。・本部は米国カリフォルニア州。1993年設立。
組織図組織図
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IrUSBIrUSBIrSimpleIrSimpleIrMCIrMCIrBurstIrBurstIrTranPIrTranP
OSI 7OSI 7
OSI 6OSI 6
OSI 5OSI 5
Infrared Ubiquitous Multimedia ApplicationsInfrared Ubiquitous Multimedia Applications
OSI 4OSI 4
OSI 3OSI 3
OSI 1OSI 1
OSI 2OSI 2
IASIASDatabaseDatabase
SIR SIR 115k115k
IrLMP(IrMUX)IrLMP(IrMUX)
IrLAPIrLAP
TinyTPTinyTP
LSAPLSAPTinyTPTinyTP
LSAPLSAPTinyTPTinyTP
LSAPLSAPTinyTPTinyTP
LSAPLSAPTinyTPTinyTP
LSAPLSAPTinyTPTinyTP
LSAPLSAPIrSMPIrSMP IrUSB(L)IrUSB(L)
MIR MIR 1M1M FIR FIR 4M4M VFIR VFIR 16M16M UFIR UFIR 100M100M GigaGiga--IR IR 1G1G
IrUSB(U)IrUSB(U)OBEX Client / ServerOBEX Client / ServerIrCOMMIrCOMMIrBurstIrBurstChannelChannelIrLANIrLANbFTPbFTP
SCEPSCEP
IrWWIrWW IrFMIrFM
Giga-IR:1Gbit/sの赤外線通信の物理層規格
プロトコルスタック
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1990 1995 2000 2005 2010 [年]
100k
1M
10M
100M
1G
速度
[bit/
s]
■SIR115kbit/s
■FIR4Mbit/s
■VFIR16Mbit/s
■UFIR100Mbit/s
■Giga-IR1Gbit/s
SIR: Serial InfraredVFIR: Very Fast InfraredUFIR: Ultra Fast Infrared
IrDA物理層規格の高速化
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2007年12月 SIG (Special Interest Group) 設立現在のSIGメンバー:ローム、イーグローバレッジ、パナソニック、CEC、早稲田大学、ACTiSYS、University of Peloponnese、KDDI
Giga-IR SIGの活動
Directional承認済
Draft規格承認済
一般公開一般公開
2008年 3月 2008年10月 2009年4月
Final規格承認
2009年7月末
スケジュールスケジュール
2009年4月規格化完了
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Giga-IR規格のコンセプト
短時間の接続&通信
ドッキングステーション(固定台)の利用で高速・安定した通信
1. 携帯機器同士の通信
2. 携帯機器と固定機器間の通信
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100MB100MBデータ転送時間の比較データ転送時間の比較
Giga-IR 1Gbit/s
赤外線通信 4Mbit/s
Bluetooth® 3Mbit/s
0.8 Sec
3 min 20 sec
4 min 27 sec
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・性能を十分に活かして高速化を実現
・出力パワーの制限が比較的少ないため、長距離通信用途への適用可能
LD ・簡易な方式により高速化を実現
・将来のさらなる高速化に対応可能
1. LEDとレーザー(LD)の二種類の光源を利用
LED
Giga-IRの主な特徴(1)
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Giga-IRの主な特徴(2)
・パフォーマンスが求められる用途
・簡易で低コストな方式 or 広い通信範囲が
求められる用途
1Gbit/s
500Mbit/s
2. 1Gbit/sと500Mbit/sのレートを選択可能
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携帯電話を中心としたアプリケーション
・動画・写真
・アドレス帳・写真・動画
・写真
・データ・音楽・動画・写真
・写真
BDレコーダー
PC
プリンター
携帯電話
TV
デジタルフォトフレーム
・動画・写真
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ドッキングステーション
近接通信マルチメディアファイル
PCGiga-IR
携帯機器とPC(ドッキングステーション)間のデータ転送携帯機器とPC(ドッキングステーション)間のデータ転送
アプリケーション(1) ~ファイル転送
通信距離は1cm以下を想定
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マルチメディアファイル
携帯機器と固定機器間のデータ転送携帯機器と固定機器間のデータ転送
BD/DVD/HDD レコーダー
携帯機器間のデータ転送携帯機器間のデータ転送
アプリケーション(2) ~ファイル転送
通信距離は5cm程度を想定
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コンテンツサーバ
放送タイプのGiga-IR I/F
・複数の端末で同時に受信
・大容量のデータでも瞬時に取得
・複数の端末で同時に受信
・大容量のデータでも瞬時に取得
レンタルショップでの動画・音楽データの瞬時ダウンロード
広告、案内、プロモーションビデオなどコンテンツを配信広告、案内、プロモーションビデオなどコンテンツを配信
アプリケーション(3) ~情報配信
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デジタルビデオ機器TV
HD映像のストリーミングHD映像のストリーミング
1Gbit/s1Gbit/s
アプリケーション(4) ~ストリーミング
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実効レート実効レート 1.024 Gbit/s, 512 Mbit/s
通信距離通信距離 ((参考値)参考値) ドッキングステーション用途:1cm程度携帯端末間通信用途:5cm程度Bit Error Rate <=10-10
変調方式変調方式 2-ASK, 4-ASK
互換性互換性 FIR (4Mbit/s)互換
プロトコルプロトコル IrSimpleTM、IrBurstなど
信号レート 変調方式 符号化方式
1.280 Gbit/s 2-ASK, 4-ASK
640 Mbit/s 2-ASK8B10B
規格概要
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10.64.45
3.15
Unit:mm
Developed by Rohm Corp.
通信距離:最大10cm (現状)
Giga-IRモジュール搭載携帯端末
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USB 2.0 赤外線ワイヤレス通信
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技術開発の背景
携帯電話、携帯音楽プレーヤーなどのモバイル機器は、USBインターフェースを通じてPCとコンテンツのやり取りを行っている。
携帯電話、携帯音楽プレーヤーなどのモバイル機器は、USBインターフェースを通じてPCとコンテンツのやり取りを行っている。
USBをワイヤレス化
すればモバイル機器の利便性がさらに向上
USBをワイヤレス化
すればモバイル機器の利便性がさらに向上
Giga-IRのメインの用途の一つはモバイル機器とPC(ドッキングステーション)間の通信
Giga-IRのメインの用途の一つはモバイル機器とPC(ドッキングステーション)間の通信
USBをGiga-IRを用いてワイヤレス化!USBをGiga-IRを用いてワイヤレス化!
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全てのUSB機器がワイヤレス化に
適しているわけではない!
USBのワイヤレス化による効果
メリットメリット ・機器を向かい合わせるだけで通信可能・ケーブル不要の簡単操作・認証不要の高い接続性・1Gbit/s赤外線通信を用いた高スループット
デメリットデメリット ・USBケーブルからの電源供給不可
・遮蔽物による通信途絶
ワイヤレス化に適したUSB機器ワイヤレス化に適したUSB機器
・頻繁にUSBケーブルを抜き差しする
・バッテリ駆動
・携帯音楽プレーヤー・携帯電話・デジカメ
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USB赤外線ワイヤレス通信の応用イメージ1携帯電話 携帯音楽プレーヤーデジカメ
ドッキングステーション
ドッキングステーションとの1対1の
通信でスループットを高める
ドッキングステーションとの1対1の
通信でスループットを高める
【将来】 USB機器への非接触電力供給【将来】 USB機器への非接触電力供給
USB-赤外線通信 USB接続
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USB赤外線ワイヤレス通信の応用イメージ2
USBディスプレイ
ドッキングステーション+USBハブ
高速有線ネットワーク
・スマートフォン・ウルトラモバイルPC ワイヤレス入力デバイス
家の中では高速有線ネットワーク接続 スマートフォンのFMBC家の中では高速有線ネットワーク接続 スマートフォンのFMBC
赤外線通信
コンテンツサーバ
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問い合わせ
応答
USBパケットUSBホスト USBデバイス
問い合わせ
応答
仮想USBデバイス 仮想USBホスト
システム構成システム構成
USB-赤外線
変換装置1.5μs以内に応答受信
USBデバイスが準備中であることを表す
パケットを返すことでリンクを維持する
赤外線-USBパケット
1Gbit/s赤外線通信
USB赤外線ワイヤレス通信システム
USB-赤外線変換装置間は1対1の1Gbit/s通信USB-赤外線変換装置間は1対1の1Gbit/s通信
実際の応答を含むパケット到着
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0 20 40 60 80 100USBフラッシュメモリの読み書き速度 [Mbit/s]
読み出し
変換装置なし
変換装置あり
書き込み
システムスループットの測定実験
パソコン実験システム構成 USB-赤外線
変換装置 USBフラッシュメモリ
変換装置なし
変換装置あり
スループットは変化しない!
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応用例(1) UMPCとドッキングステーション間のUSB赤外線ワイヤレス接続
24インチディスプレイ
USBディスプレイアダプター
ウルトラモバイルPC
ドッキングステーション+USBハブ
USBワイヤレス通信
ワイヤレス映像伝送のデモ(UMPCの画面をミラー表示)
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応用例(2)携帯電話とPC間のUSB赤外線ワイヤレス接続(展示中)
LISMOのアプリケーションをUSBワイヤレス接続で利用
携帯電話を置くだけでUSB通信開始
携帯電話
ドッキングステーション(PCとUSBケーブルで接続)
PC(LISMOアプリ起動中)
USBワイヤレス通信
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GigaGiga--IRIR技術の背景技術の背景
GigaGiga--IR IR 規格概要規格概要
まとめまとめ
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•IrDAにて標準化活動を実施
• 規格化完了→世界標準へ
•Giga-IR実効レート: 1.024 Gbit/s, 512 Mbit/s・互換性: FIR (4 Mbit/s ) 互換
・Giga-IRによりUSB 2.0 のワイヤレス化を実現可能
まとめ
高速赤外線通信Giga-IRへの取り組み