IoTで802.15.4もWi-Fiも互いに�Zづく新無線��格MatterとHalow（1）
高�]だが到達�{(di┐o)�`の�]いWi-Fiが低�]ながら1kmという到達�{(di┐o)�`を達成できるWi-Fi Halowが登場する�k��(sh┫)で、低�]でも�j量のデバイスとつなげるZigBeeのようなメッシュネットワーク��格802.15.4が、Wi-FiやEthernet、Bluetooth LE（Low Energy）とも通信できるようにするIPベースのプロトコルMatterの����例がCES 2022で登場した。今�vはMatterの����例を紹介する。
図1 Wi-FiとBLEと802.15.4の通信��格を集積した無線IC「IW612」 出�Z：NXP Semiconductors
CES 2022で、CSA（Connectivity Standards Alliance：旧ZigBee Alliance）は、新しい��格であるMatterを搭載した����が出てくるだろうと1月11日のプレスリリースで述べており、CSAはMatterとCSAの���@度を�屬欧襪海箸坊�命になっている。Matterは、200社以�屬隆覿箸�����し開発してきたIoT向けのオープンソースの�Y����格である。開発に当たっては仕様を�wめるだけではなく、認定の仕組みやテストツール、オープンソースのソフトウエア開発キットなども開発し、�W定で拡張性を�eっても使えるかどうかの確認や、�x場の求める����認定、さらにはMatterを搭載した��ての����が�官�する通信��格�屬濃箸┐襪�どうかを調べるインターオペラビリティ（相互運��性）についても確認してきた。
Matterに�官�する半導������として、NXP SemiconductorsはWi-Fi 6、Bluetooth 5.2そしてZigBeeなどの802.15．4の3つのプロトコルをサポートできる無線チップIW612（図1）をサンプル出荷し始めた。このICは3�|類の無線��格を集積し、IPベースのプロトコルMatterを組み込んだICで、例えばThread��格（802.15.4）を使った家庭内照��機�_と、家庭内にあるWi-Fホームルータをつなぐことでできるので、スマートフォンで遠く�`れたオフィスからインターネットを通して、家庭内の照��機�_を�U御できるようになる。
これまで、Wi-Fi通信は高�]に通信できるが、接��できる機�_を�\やせば�\やすほど�]度が��くなり、高�]というWi-Fiの��長を�擇�せなくなる。このため接��?sh┫)×_の数が限られてくる。Bluetooth LEも同様に接��できる機�_数が8��と限られている。Wi-FiやBLEなどは中央のルーターにデータが送られて、そこで振り分けられて他の機�_につながる。これに�瓦靴董�802.15.4��格は機�_から機�_へデータが送られ最終的にゲートウェイに集まるというメッシュネットワークのトポロジ―を�eつ。これら3つの��格は��て異なる通信��(sh┫)式となっている。ただし、無線周�S数帯はWi-Fiは2.4GHz/5GHzの2バンドだが、BLEと802.15.4のThreadは2.4GHzを使う。
これらは、通信��(sh┫)式が異なるため、それぞれの機�_を互いに接��できなかった。そこで、通信のレイヤー構成（�R�圈砲瞭癲▲蓮璽疋Ε┘��駘�層からソフトウエア層までのレベル1~3層はそれぞれの通信��(sh┫)式に関係するが、レベル4をIPベースのプロトコルであるMatterで統�kしようと��格を��めた。��めた団��がCSAである。こうすることでそれぞれの通信��(sh┫)式を経た後のデータ�屬埜澆い膨命�できるようなプロトコルを作るので、互いに通信できるようになる、という�lだ。
図2はCES 2022においてNXPがデモしたスマートホームのブロック図である。��端の図は、新チップIW612を搭載したMatterコントローラボードは、例えばThread通信の家のカギ（スマートキー）などと通信でき、その情報をWi-Fiアクセスポイントに送ればパソコンを通してみたり管理したりできる。もし見�瑤蕕命佑�家のカギを解除しているとスマホに連絡をもらえる。同じ図の左�笋任蓮�Thread通信機�Δ鮟言僂靴織好沺璽肇廛薀阿魏斑罎貿���したスマートホームの書くプラグの情報をWi-Fiアクセスポイントで集めることができる。
図2 NXPがCES 2022でデモしたスマートホームでのThread通信とWi-Fiアクセスポイントがつながるようになる 出�Z：NXP Semiconductors
これまでの802.15.4通信��格のメッシュネットワークでは、アクセスポイントから�~単にはデータを読めなかったが、このMatterプロトコルを搭載すればデータを読み�U御できるようになる。
Matterは、IoTワイヤレスセンサネットワークに適したメッシュネットワーク通信のデータをWi-Fiアクセスポイントやゲートウェイなどと接��できるようにするためのプロトコルである。IoT専��通信はこれまでLoRaWANやSigfoxなどLPWA（Low Power Wide Area）が主だったが、ZigBeeのようなメッシュネットワークはBLEやWi-Fiで接��しなければならなかった。
Matterができたおかげで、Wi-Fiとの接��は容易になり、スマートホームやスマートビルのようなメッシュネットワークのIoTは使いやすくなる。
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通信のレイヤー構成：ISOで��められた世�cの通信��(sh┫)式のレイヤー構�]。通信では最下層のレイヤー1（L1）は�駘�層で無線通信では周�S数や変調��(sh┫)式、L2はデータリンク層で、電文を�pけ渡すMAC層、L3はネットワーク層と�}ばれ、アドレス管理と通信ルート�U御を行う。L4はトランスポート層と�}ばれ、ネットワークの拠点間の通信監理を行う。今�vのMatterは、L4の��格となる。このプロトコルで�jきなデータの分割や�T合、フレーム�L��時の再送要求などを担う。最�崛悗離▲廛螢院璽轡腑鸛悄�L7）まである。
参考�@料
1. 「IoTで802.15.4もWi-Fiも互いに�Zづく新無線��格MatterとHalow（2）」、セミコンポータル (2022/01/19)
