ＮＩＣＴ、視覚障がい者の安全補助に役立つ機能を備えたＢＡＮシステムの試作に成功

ＢＡＮシステムで視覚障がい者の安全補助が可能に！

〜サングラス・腕時計・杖などに無線通信システムを装着〜


　独立行政法人情報通信研究機構（以下「ＮＩＣＴ」、理事長：宮原　秀夫）は、超広帯域信号（ＵＷＢ（＊１）信号）の世界共通ハイバンド（＊２）を用いたボディエリアネットワーク（ＢＡＮ）（＊３）システムの試作に成功しました。
　ＢＡＮシステムは、「サングラス」のフレームに取り付けた小型カメラからの画像、「腕時計」型ユニットで取得した体温・脈波・血中酸素飽和度（ＳｐＯ２）（＊４）のデータ、及び「杖」に取り付けた超音波センサーからの障害物情報を、ＵＷＢを用いて「腰ベルト」装着型のハブユニットに送り、交通信号色等の情報を音声で案内する機能を備えています。また、同システムの媒体アクセス制御（ＭＡＣ）（＊５）には、策定中の国際標準規格ＩＥＥＥ８０２．１５．６（＊６）準拠の方式を実装しました。


【背景】
　ＢＡＮシステムは、各種生体センサー（脈波、ＳｐＯ２、体温等）を用いることにより、生活習慣病予防や高齢者見守り等に役に立つほか、ゲームコントローラやワイヤレスヘッドホン等、身の回りで用いる娯楽用小型端末間の音声、画像、データのワイヤレス伝送にも利用できるシステムです。
　ＢＡＮシステムを構築する上で、ＵＷＢは、低消費電力で低電力密度（補足資料：図１）特性が好ましいため、ＢＡＮ物理層技術の１つとしてＩＥＥＥ８０２．１５．６の中で標準化されており、ＮＩＣＴの技術も多く採用されています。ただ、その使用周波数はローバンドとハイバンドに分けられており、ローバンドは他の無線システムの利用も見込まれ電波法上の制限が多くあるため、世界で共通に利用できる「ＵＷＢハイバンド」を用いたＢＡＮシステムの開発が求められていました。
　なお、現在策定中のＩＥＥＥ８０２．１５．６は、人体上及びその近傍に配置される小型デバイスを無線で結ぶボディエリアネットワーク（ＢＡＮ）の仕様を定める国際標準規格です。


【今回の成果】
　ＮＩＣＴは、一昨年に試作した日本のＵＷＢハイバンド（７．２５−１０．２５ＧＨｚ）を用いたＢＡＮシステムを進化させ、このたび、その３分の１の帯域幅の世界共通ＵＷＢハイバンド（７．７３７６−８．２３６８ＧＨｚ）を使用したＢＡＮシステムの開発に成功しました。ＩＥＥＥ８０２．１５．６　に準拠のＭＡＣを実装しており、装置の省電力化と高信頼化を実現しています。
　また、今回のＢＡＮシステムは視覚障がい者の安全補助に役立つ機能を備えています。サングラスにカメラを取り付けて交通信号などの色信号を取得・識別させ、腕時計からは脈波、ＳｐＯ２、体温などのデータ、杖からは進路障害物検知情報などを取得させます。これらの情報をＵＷＢ経由でベルト装着ユニットに送り、音声に変換することで、視覚障がい者に音声案内をすることが可能です（補足資料：図２）。
　なお、生体データは前回同様、一般の健康見守りなどにも活用できます。（　http://www.nict.go.jp/press/2010/05/10-1.html　）


【今後の展望】
　世界共通ＵＷＢハイバンドを用いたＩＥＥＥ８０２．１５．６　ＭＡＣ準拠のＢＡＮシステムは、認証を受ければ米国、欧州、日本等で免許不要で利用ができ、視覚障がい者の安全補助のみならず、健康見守りなどのヘルスケア分野やゲームコントローラなどの娯楽分野への利用普及が期待されています。なお、本成果の一部を、７月５日（火）〜６日（水）　にパシフィコ横浜で開催されますワイヤレス・テクノロジー・パーク２０１１に展示いたします。（　http://www.wt-park.com/　）


＜用語　解説＞
＊１　ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ　Ｗｉｄｅ　Ｂａｎｄ）：
　ＵＷＢ（超広帯域）とは、非常に広い周波数帯域幅にわたって電力を拡散させ、低い電力密度（補足資料：図１）をもって通信及び測距測位を行う無線技術です。電力を抑え周波数を重畳して利用することにより、他の無線システムとの共存が図れる技術として注目されています。一般にＵＷＢに割り当てられている周波数帯は２つあり、それぞれＵＷＢローバンド（３．１〜４．８ＧＨｚ、ただし、国内では３．４〜４．８ＧＨｚ）とＵＷＢハイバンド（６．０〜１０．６ＧＨｚ、ただし、国内では　７．２５〜１０．２５ＧＨｚ）と呼ばれています。

＊２　世界共通ＵＷＢハイバンド：
　国と地域によって使えるＵＷＢハイバンドの周波数は異なるため（例えば、米国では６．０〜１０．６ＧＨｚ、欧州では６．０〜８．５ＧＨｚ、日本では７．２５〜１０．２５ＧＨｚ等）、国際標準規格では、世界で共通に利用できるＵＷＢハイバンドを強制チャネルとして定義することが多くなっています。ＩＥＥＥ８０２．１５．４ａ及びＩＥＥＥ８０２．１５．６等では、強制チャネルとして中心周波数が７９８７．２ＭＨｚで、帯域幅が４９９．２ＭＨｚのＵＷＢハイバンド（７．７３７６−８．２３６８ＧＨｚ）を定義しています。

＊３　ボディエリアネットワーク（ＢＡＮ）：
　ボディエリアネットワーク（ＢＡＮ）は、体の上、中及びその極近辺に配置されている小型デバイスを無線で結ぶことによって構築される無線ネットワークのことです。ＢＡＮの小型デバイスに各種生体センサーを取り入れて用いることによって、生活習慣病予防や高齢者見守り等に役に立つ一方、ゲームコントローラやワイヤレスヘッドホン等の身の回りで用いる娯楽用小型端末間の音声、画像、データのワイヤレス伝送にも利用できます。

＊４　血中酸素飽和度（ＳｐＯ２）：
　呼吸により肺胞にて血液に取り込まれた酸素は、大部分が赤血球中のヘモグロビンに結合し、末梢組織に運ばれます。酸素飽和度（Ｓｏ２）は、ヘモグロビンの何％が酸素と結合しているかを示すパラメータで、正常の動脈血のＳｏ２は９３％〜９６％です。一方、ＳｐＯ２は、プローブを指先や耳などに付けて、傷つけまた、痛みを与えることなく、パルスオキシメータで求める経皮的酸素飽和度のことです。

＊５　媒体アクセス制御（ＭＡＣ：Ｍｅｄｉａ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）
　ワイヤレス通信ネットワークなどにおいて、多元接続通信を可能とするための制御機構（デバイスの送受信方法、誤り検出、データ再送など）について規定するものです。

＊６　国際標準規格ＩＥＥＥ８０２．１５．６：
　ＩＥＥＥ　８０２標準化委員会は、様々なワイヤレスネットワークの標準規格を策定している組織で、これまでにＩＥＥＥ８０２．１６　ＷｉＭＡＸ、ＩＥＥＥ８０２．１１　ＷＬＡＮ、ＩＥＥＥ８０２．１５．１　Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈなどの標準規格を策定してきました。ＩＥＥＥ８０２．１５．６はボディエリアネットワークのための標準規格で、２０１１年５月現在ドラフト第３版の策定が完成されており、ＮＩＣＴからの物理層技術及びＭＡＣ層技術の提案が数多く採用されています。同標準規格は２０１１年内の成立を目指しています。


◇補足資料（※添付の関連資料を参照）
　・図１　ＵＷＢ信号と従来の狭帯域信号の比較
　・図２　視覚障がい者の安全補助のためのＢＡＮ利用イメージ